科研产出
杂交稻和常规稻对复合污染稻田土壤砷镉提取效果差异研究
《环境科学研究 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为实现对稻田土壤砷（As）、镉（Cd）污染的同步移除，利用根箱试验，选取代表性杂交稻（HR）和常规稻（CR）品种作为修复材料进行提取.为了评估种植HR和CR对土壤As、Cd的提取效果，以未种植水稻土壤作为对照（CK），利用孔隙水采集器在其全生育期内采集并监测土壤水溶态As、Cd浓度的变化；分别在水稻分蘖期、成熟期采用梯度扩散薄膜技术（diffusive gradients in thin-films,DGT）原位实时测定根际土壤剖面有效态As、Cd浓度；收获时利用分级提取法分析土壤As、Cd赋存形态及总量变化，并分析植株各部位的As、Cd累积量.结果表明：水稻生长能够有效消耗土壤中生物有效态As、Cd，且HR较CR表现出更高效的As、Cd同步富集能力.水稻成熟期，种植HR的土壤中DGT-As（扩散梯度薄膜提取态As）浓度较种植CR和CK处理分别下降69%和71%,DGT-Cd（扩散梯度薄膜提取态Cd）浓度分别降低35%和58%;HR和CR收获后土壤总As含量分别减少8%和1%，总Cd含量分别减少31%和14%;HR对土壤As、Cd的单株去除量分别为CR的1.2和4.5倍；每年种植两季HR对土壤As、Cd的移除率分别为CR的1.2和4.3倍.研究显示，种植HR对As、Cd具有更高效的提取能力，可优先作为修复材料对稻田土壤生物有效态As、Cd进行专性提取减量，为As、Cd复合污染稻田土壤清洁提供了一条有益路径；但还需结合水分优化管理、施加促溶剂等方式形成修复链，进一步提高修复效率，缩短修复年限.
关键词： 杂交稻（HR） 常规稻（CR） 提取 砷（As） 镉（Cd） 水稻土
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南方典型母质发育水稻土剖面酸化特征研究
《中国土壤与肥料 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：明确我国南方典型母质发育水稻土的剖面酸化特征及其影响因素，为稻田土壤酸化有效防控及治理提供理论依据。选取湖南长株潭区域不同母质（板页岩、第四纪红土、花岗岩、河流冲积物、砂岩、石灰岩及紫色砂页岩）发育的潴育性水稻土剖面，分别测定耕作层（A）、犁底层（P）、潴育层（W）及母质层（C）各层次的土壤pH，利用A与C层间p H的变化差异来表征表层土壤是否酸化及其酸化程度，并分析A层有机质、阳离子交换量、总氮及颗粒组成，探究影响耕作层土壤酸化的主要因素。结果表明：南方典型母质发育的潴育性水稻土酸化特征表现为：石灰岩剖面土壤的pH最高，达6.39～6.92；其次为河流冲积物（6.24～6.66）及紫色砂页岩土壤（5.90～6.57），均呈微酸性至中性；再次是板页岩土壤（5.91～6.46），呈微酸性；最后依次为第四纪红土（5.45～6.12）、花岗岩（5.47～5.88）及砂岩土壤（5.47～5.85），均呈酸性至微酸性。不同母质发育的潴育性水稻土A与C层土壤p H存在明显差异，均表现出酸化现象，且酸化程度大小依次为：紫色砂页岩、第四纪红土>板页岩、石灰岩、花岗岩>河流冲积物、砂岩。对可能影响表层土壤酸化的土壤理化性质进行逐步线性回归分析发现，土壤阳离子交换量与表层水稻土酸化差值呈显著负相关。总体而言，土壤阳离子交换量是影响不同母质发育的潴育性水稻土表层酸化的主要因素。
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种植年限对稻田土壤pH和养分含量的影响
《湖北农业科学 》 2022 北大核心
摘要：通过田间调查取样和室内分析相结合的方法,以湖南省为例,研究了南方双季稻区不同种植年限稻田耕层土壤(0~20 cm)的pH及养分含量变化特征.结果表明,研究区域土壤pH为5.26~7.77,大部分为弱酸性至中性土壤;土壤有机质含量均达到中上水平,且不同区域之间差异较大,总体上稻田土壤有机质在种植6年达到最低值,而在种植8年出现回升.耕层土壤有机质、全氮、有效磷含量均处于中上水平,而碱解氮、速效钾、有效态铁、锰、铜、锌含量均处于较高水平.土壤pH随着种植年限的增加而下降;土壤有效磷含量均表现出先降低后升高的趋势,土壤有效铁含量在种植1~6年呈上升趋势,而土壤全氮、碱解氮、速效钾以及有效锰、有效铜、有效锌含量均随种植年限的延长无明显变化规律.
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镉污染对稻田土壤真菌群落结构及多样性的影响
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究镉胁迫对稻田土壤真菌群落结构及其多样性的影响,为阐释镉胁迫对稻田土壤微生物多样性的影响机制提供科学依据.[方法]以湖南某镉矿周边3个镉污染程度(高、中和低)的稻田土壤为研究对象,采集土壤样品,测定土壤养分含量,利用Illumina MiSeq高通量测序技术探究土壤真菌群落结构,对比分析不同镉污染组土壤真菌群落多样性和群落结构差异.[结果]稻田土壤的真菌α多样性随着镉污染水平升高逐渐降低,高镉组(总镉含量>3.0 mg/kg)α多样性显著低于中镉组(总镉含量0.3~3.0 mg/kg)和低镉组(总镉含量?3.0 mg/kg)(P?0.05,下同),但中镉组和低镉组之间的差异较小.高镉组与中、低镉组土壤样品间真菌群落具有显著差异.在门水平上,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)在所有样品组中均属优势菌门,相对丰度在51.09%~81.93%.韧伞属(Hypholoma)、篮状菌属(Talaromyces)、Meliniomyces属在高镉组的相对丰度显著高于中镉组和低镉组,可能是潜在的耐镉菌.有机质、pH、碱性氮、有效磷、有效钾、总磷、总镉及有效镉均与土壤真菌群落结构呈极显著正相关(P?0.01).[结论]高浓度镉污染可降低稻田土壤真菌群落α多样性并改变土壤真菌群落结构.pH、碱性氮、有效磷、有效钾、总磷、有机质、总镉及有效镉均与土壤真菌群落结构显著相关,是影响土壤真菌群落结构的主要驱动因子.
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稻田土壤光合细菌群落对镉污染的响应
《环境科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：稻田重金属污染每年造成水稻产量的巨大损失,重金属污染问题日益受到人们的关注.因此,了解不同镉污染水平下水稻土微生态及理化性质的变化具有重要意义.本研究通过16S测序技术探讨稻田土壤光合细菌群落对不同镉污染水平的响应.结果表明,随着镉污染程度升高,pH值、总镉和有效镉含量逐渐降低.高镉组、中镉组和低镉组的土壤α多样性差异较小,富集的光合细菌种群具有显著差异,光合细菌群落之间也均具有显著差异.高镉组光合细菌物种之间有效连接明显多于中镉和低镉组,连接更紧密且密度更高.碱性氮、pH、有效磷、有效钾、总氮、总磷、有机质、总镉和有效镉是影响光合细菌群落的重要因素,与光合细菌群落显著相关,解释了59.90%的光合细菌群落变异,其中有效镉含量与Methylorubrum populi、Methylorubrum extorquens、Methylobacteriumsp. Leaf125和Rhodopseudomonassp. AAP120显著正相关（R> 0.05,P<0.05）.本研究对了解镉污染对稻田土壤特定功能微生物种群的影响具有重要意义.
关键词： 水稻土 镉污染 紫色光合细菌 16S测序 微生物群落分布
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不同施肥处理下水稻根际和非根际土壤中氨基糖积累特征
《应用生态学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：以水稻长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+70%化肥(LOM)和60%有机肥+40%化肥(HOM) 5种处理,分析水稻分蘖旺期根际土和非根际土中氨基糖积累特征.结果表明:与CK和NPK处理相比,长期施用有机物料(NPKS、LOM、HOM)显著增加了水稻根际土和非根际土中有机碳、总氨基糖及其氨基单糖(胞壁酸、氨基葡萄糖和氨基半乳糖)含量.不同施肥处理下3种氨基单糖的积累规律不同,说明不同微生物对施肥处理的响应趋势和强度有所不同.受稻田翻耕等均匀化土壤的农事操作影响,各处理总氨基糖含量在根际土与非根际土间无显著差异.氨基糖碳对土壤有机碳积累的贡献范围为24.0～28.3 mg·g-1,且以NPKS处理最高,HOM和CK处理最低.真菌氨基葡萄糖/胞壁酸比值范围为24.4～36.6,说明该试验点所有处理的根际土与非根际土中有机质的降解与转化过程以真菌为主导,且与NPK和CK相比,NPKS处理的真菌参与度提高,而施用HOM处理的细菌参与度提高.
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长期施肥下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征
《环境科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：以红壤丘陵区典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)这5种处理,研究长期不同施肥条件下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征.基于~(18)O-H_2O示踪的结果表明,土壤微生物量碳(MBC)和微生物生长速率(CGrowth)均以HOM处理最高,CK处理最低.根际土中,土壤微生物基础呼吸速率以HOM最高,CK和NPK最低;微生物碳源利用效率(CUE)以NPK最高,LOM和HOM最低.非根际土中,不同施肥处理的基础呼吸速率和CUE均无显著差异. MicroResp~(TM)结果显示,非根际土中微生物对外源碳源代谢能力高于根际土.施用有机物料(秸秆或有机肥)均能提高微生物对羧酸类、氨基酸、碳水化合物的代谢速率,且土壤微生物利用羧酸类碳源的活性最高,其次为氨基酸类和碳水化合物类碳源,对复杂化合物的代谢速率较低. RDA分析表明,微生物对不同碳源代谢情况的聚类总体以根际土与非根际土分开,CK与施肥处理分开,且NPK与NPKS相对聚集,LOM与HOM相对聚集,NPK、NPKS与LOM、HOM分开,即不同施肥处理显著改变土壤微生物对外源碳源代谢特征.结果表明,施肥未改变微生物CUE和基础呼吸速率,但有外源碳源输入(如根系分泌物)的情况下,施用有机物料增加基础呼吸、降低CUE.
关键词： 长期施肥 水稻土 土壤微生物 碳源利用效率(CUE) MicroResp~(TM)
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不同水稻土对双季稻光合特性及产量的影响
《湖南农业大学学报(自然科学版) 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：以湘早籼45号为早稻材料、丰源优299为晚稻材料,在马铃薯–双季稻种植模式下,研究麻沙泥、灰泥、紫泥、红黄泥、黄泥、河沙泥6种不同水稻土对双季稻光合特性及产量的影响。结果表明:成熟期,河沙泥处理早稻叶片的SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较高;河沙泥处理早稻的产量较高,3年平均产量为6 806.49kg/hm~2,显著高于紫泥田(6 210.70 kg/hm~2),但与其他处理的差异不明显;各处理3年晚稻的平均产量差异不明显;各处理双季稻的总产量为13 432.91~14 838.89 kg/hm~2,最高的是河沙泥处理,最低的是紫泥田处理,2处理之间的差异达显著水平。
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长期施肥对不同深度稻田土壤碳氮水解酶活性的影响特征
《环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：与稻田土壤碳周转密切相关的酶活性是评价土壤肥力和肥料管理的重要指标.本研究选取秸秆还田(ST)、化肥(NPK)和不施肥(CK)的长期定位试验田,以10 cm的间距分段采集土壤剖面0~40 cm范围内的新鲜土样,利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳氮转化过程关键酶β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性,探讨不同施肥措施对不同深层土壤酶活的影响.结果表明,相比不施肥的土壤,施用化肥和秸秆土壤的BG酶活性分别提高了35%~118%和55%~342%;NAG酶活性分别提高了9%~30%和102%~484%.同时,随着土层深度的增加,土壤酶活性逐渐降低,0~20 cm深层土壤酶活性显著高于20~40 cm深层土壤.在不同施肥措施中秸秆还田可高程度影响稻田深层土壤.RDA分析表明土壤碳氮含量主要与0~20 cm的土壤酶活性有显著的正相关关系,与20~40 cm的土壤酶活性呈负相关关系.综上所述,随着土壤深度增加土壤微生物量和土壤酶活性显著降低.长期施肥显著提高了不同深层土壤生物量和土壤酶活性,其中秸秆还田作用尤为突出.因此,合理的秸杆还田有利于改善稻田深层土壤肥力,优化农田土壤养分循环,为作物生长提供良好的土壤环境.
关键词： 水稻土 长期施肥 土层 酶活性 碳氮水解酶 米氏方程
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