微塑料因在土壤环境中广泛存在及其潜在的生态风险而受到越来越多的关注.微塑料的赋存会改变土壤理化性质,并对土壤微生物群落及其驱动的生物地球化学过程产生影响,而相关研究尚处于起步阶段.可生物降解塑料作为传统塑料的替代品,越来越多地应用于农业活动,并释放到土壤中.然而,可生物降解微塑料对土壤微生物特性产生影响的研究鲜有报道.基于此,本试验以我国三江平原水稻田土壤为研究对象,选取了 2种常见的微塑料为试验材料,分别为传统型微塑料聚丙烯(Polypropylene,PP)和可降解微塑料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),进行了为期41d的微宇宙培养实验,旨在分析不同浓度与类型的微塑料对土壤可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)含量及官能团特征、温室气体排放以及微生物群落结构的差异性影响.结果表明,传统型微塑料PP与可降解微塑料PLA添加均对土壤理化性质与微生物群落产生显著影响.其中,微塑料添加大体上增加了土壤DOC含量,PLA的促进作用较为明显,且增加含量与微塑料添加量呈正相关;PP和PLA均影响土壤DOC分子结构,削弱了土壤团聚化程度并促进了大分子量DOC化合物的生成;微塑料的添加促进土壤CH4排放,而有效抑制了土壤CO2排放;微塑料显著改变了土壤细菌和真菌群落的丰富度与多样性.相关分析结果表明,土壤CO2累计排放量与芳香族化合物结构及疏水性等官能团特征、变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)均呈显著正相关关系.以上结果表明,微塑料添加改变了土壤DOC含量及官能团特征与微生物环境,进而影响土壤温室气体排放.本研究为今后微塑料对土壤地球化学和微生物特性的影响研究提供了科学的思路,同时也有助于评估微塑料对土壤生态系统的生态风险.

区域降水特征变化影响森林土壤有机碳积累.2013年6月-2017年1月,设置年降水量减少50％(DP)、年降水总量不变而降水次数增加(IF)、自然降水(CK)3种降水处理,利用13C NMR技术研究鼎湖山南亚热带季风林土壤总有机碳及其官能团碳组分对降水变化的响应结果表明:DP处理显著提高了 20-40 cm 土壤易氧化有机碳,IF处理显著提高了 0-10 cm 土壤总有机碳和易氧化有机碳;鼎湖山季风林土壤官能团碳结构以烷氧碳为主;DP处理显著提高了 20-40 cm 土壤烷氧碳和芳香碳含量,IF处理显著提高了 0-10 cm 土壤的烷氧碳芳香碳与羰基碳含量;在土壤总有机碳和易氧化有机碳显著变化的土层中惰性指数趋于降低.短期降水控制增加了鼎湖山南亚热带季风林土壤总有机碳和易氧化有机碳,其官能团组分也发生改变,土壤碳结构稳定性下降,不利于季风林土壤有机碳的积累.

土壤可溶性有机质(DOM)及其组分淋失特征研究对深入理解干扰作用下土壤碳氮养分损失机制具有重要意义,本研究基于翻耕模拟试验,分析喀斯特石灰土可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、及DOM官能团组分的淋失动态特征及其对不同耕作频率的响应,并探讨其影响因子.结果表明:(1)土壤DOC与DON的淋失量均随翻耕频率的增加而增加,但4个官能团特征参数对翻耕频率响应均不显著;DOC/DON淋失比随翻耕频率的增大而减少,DON占淋溶水可溶性总氮(TDN)比例随翻耕频率增加而增加.(2)DOC和DON月淋失量同时受翻耕处理与季节变化及其交互作用的影响,4个官能团特征参数仅受季节变化的影响;翻耕处理实施后,DOC月淋失量表现为初期大、后期小,各处理间差异性逐渐降低;但DON月淋失量初期小、后期大,各处理间差异性逐渐增大.(3) DOC淋失量与4个官能团特征参数呈显著负相关(P＜0.05),与Ca2+、NH4+-N的淋失量呈显著正相关;DON淋失量与4个官能团参数无显著相关关系,与Mg2+淋失量呈显著正相关关系.以上结果表明耕作扰动会加剧土壤DOM淋失,但淋失组分中稳定性组分没有变化,意味着耕作干扰将导致土壤有机质的持续损失,且由于其淋失组分碳氮比(DOC/DON)随扰动频率增加而降低,DON/TDN比随扰动频率增加而增加,持续的耕作干扰将大大增加水体氮素污染风险.

生物炭因具有发达的孔隙结构、丰富的表面官能团和无机矿物等特性,在控制农业面源污染和温室气体排放方面有着良好的应用前景.生物炭对氮循环微生物群落特征的影响是生物炭能否有效控制面源污染和改良土壤的核心问题.围绕生物炭对土壤氮循环微生物群落特征的影响,从生物炭的多元性、添加量和环境条件3个方面综述生物炭对土壤硝化和反硝化微生物的影响研究进展,高温热解生物炭对土壤氮循环微生物的积极作用要比低温热解生物炭效果好;生物炭原料来源、添加量对土壤氮循环微生物群落的影响存在较大差异;添加有机肥料要比常规化肥更能提高氮循环微生物碳源的利用能力及其活性;环境中的污染物如多环芳烃(PAHs)、酚类化合物(PHCs)和重金属等的存在不利于氮循环微生物的生存.随着分子生物技术的进步,未来应结合多种分子生态学技术和稳定同位素探针技术等手段研究生物炭对土壤氮循环微生物的影响机制,生物炭热解温度和添加量对土壤氮循环微生物的影响不容忽视,在长期的田间试验中应注意老化生物炭对污染物和氮循环微生物的影响.

红树林对全球气候变化敏感,近年来不少区域又受互花米草(Spartina alterniflora)入侵的影响,土壤碳库组成发生显著变化,然而鲜有从有机碳官能团特征角度出发的关于两群落的研究.为了解在红树林群落与互花米草群落下土壤碳库及其有机碳官能团的特征差异,在福建省云霄县漳江口红树林自然保护区湿地内由内陆到海岸方向选取3条样带,每条样带依次选取3个样地:红树林群落(MC)、秋茄(Kandelia obovata)-互花米草过渡带(TC)和互花米草群落(SC),每个样地选取3个呈品字形分布的采样点,分5层采集0-100 cm土壤样品,分析土壤中的总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)以及可溶性有机碳(DOC)特征,并利用核磁共振波谱法测定表层0-15 cm与深层75-100 cm土壤总有机碳官能团特征,以空间换时间法研究入侵前后土壤碳库变化特征.结果表明:(1)从MC群落到SC群落,土壤有机碳库显著减小,各样地总有机碳与颗粒有机碳含量表现为MC＞ TC＞ SC,并随着土层深度增加而减少,DOC含量没有表现出明显的变化趋势.(2)各植被类型土壤有机碳以烷基碳与烷氧碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,N-烷氧碳与酚基碳含量最少,其中表层0-15 cm土壤从红树林群落到互花米草群落,烷基碳与烷氧碳含量呈现增加趋势但不显著,芳香碳与酚基碳含量显著减少,其余有机碳组分含量无显著差异.在深层75-100 cm随着植被类型的改变,土壤有机碳组成结构均无显著差异.(3)在0-15 cm土层,烷基碳/烷氧碳含量表现为:SC＞ MC＞ TC;芳香度表现为SC最小,MC与TC无显著差异;疏水碳/亲水碳无显著差异;脂族碳/芳香碳表现为SC显著大于其他两种植被类型,MC与TC无显著差异.在75-100 cm土层,各比值无显著差异.综上所述,红树林群落碳储量显著高于互花米草群落,受植被的影响,互花米草群落表层土壤有机碳分解程度显著高于红树林群落,而红树林群落的土壤有机碳分子结构要比互花米草群落更复杂,以维持其土壤有机碳的稳定性.因此,互花米草入侵红树林后可能会加快有机碳的分解,最终稳定在相对简单的分子结构,降低土壤碳储量.

利用索氏萃取技术,依次采用石油醚、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醇和甲醇等5种溶剂对蝉虫草纯粉进行分级萃取,运用傅里叶变换红外光谱分析法和气相色谱-质谱联用技术对5级萃取物进行分析鉴定.傅里叶变换红外光谱分析显示萃取物中含有与烯烃类、羧酸类、酯类、醇类和酮类等化合物相关的C-H、C=O、C-O和C=C等官能团.气相色谱-质谱联用技术共鉴定出有机小分子化合物34种,以酯类和脂肪酸类为主,多为碳链长度为15-20的长链脂肪酸及对应的酯,其中十八碳不饱和脂肪酸相对含量高达28.95％;分别存在于两种或以上萃取物中的有机化合物共有11种;仅存于石油醚萃取物中的化合物6种,乙酸乙酯萃取物中3种,丙酮萃取物中2种,无水乙醇萃取物中6种,甲醇萃取物中6种.在一定极性范围内,利用溶剂的极性梯度变化,可实现蝉虫草中活性物质的按极性梯度分离;采用分级萃取技术可有效分离蝉虫草中部分化学成分.鉴定结果充实了蝉虫草中化合物的种类资源,为蝉虫草中活性物质谱图库的完善、构效关系的建立及蝉虫草产品的利用开发提供支撑.

泥炭沼泽湿地土壤(泥炭土)分解过程是控制泥炭土碳排放的关键过程,其中可溶性有机质(DOM)是泥炭分解过程的主要输出物.DOM富含具有氧化还原活性的官能团,其中酚基具有抗氧化性质,是DOM氧化还原活性的重要组成部分,对驱动有氧和缺氧条件下的氧化还原过程意义重大.同时,酚基也可抑制泥炭的氧化降解,在泥炭土分解过程中起着重要作用.目前,关于泥炭分解过程中DOM氧化还原能力影响机制的相关研究较少.利用创新介导电化学方法、激发-发射荧光矩阵光谱法(EEM),直接定量、定性评估DOM氧化还原变化程度,进而探讨(1)取自两个泥炭样地(OS/LB)的地表水、地下水、孔隙水样品中DOM的氧化还原性能;(2)来自泥炭样地OS的泥炭孔隙水剖面中DOM的氧化还原能力变化规律以及与泥炭分解的重要指标间的关系(如C/N和δ13CDOC).结果表明:选取电子转移能力(ETC)作为表征DOM氧化还原能力的指标,不同来源DOM的ETC值主要在2-4 mmole-/gC之间;在泥炭土中DOM的ETC值与醌基和酚基的光谱性质参数存在强相关,这些基团对DOM氧化还原能力具有较大影响.具体表现为:在采样区OS,5-50 cm深度和0-210 cm深度的泥炭孔隙水剖面中,酚基在任意深度都是主导DOM氧化还原活性的重要组成部分,而醌基仅在没有淹水、有氧的近地表20 cm深度处时起到重要作用.在泥炭分解过程中,DOM氧化还原能力随深度的变化主要是受泥炭分解程度不同所致的泥炭自身酚基含量的变化所影响,特别是在未受地下水位波动影响的较大深度处.研究探讨泥炭分解过程中DOM氧化还原能力变化特征及其影响机制,为厘清有机质与泥炭沼泽湿地生物地球化学过程提供理论支撑.

为探讨外源有机物料在提升土壤有机碳和改良土壤肥力中的作用机理,依托中国农业科学院衡阳红壤实验站的长期定位试验,研究了冬种绿肥和秸秆还田模式(CK,冬闲;MV,冬种紫云英;S,早稻秸秆全量还田;DS,早、晚稻秸秆全量还田;SMV,冬种紫云英+早稻秸秆全量还田;DSMV,冬种紫云英+早、晚稻秸秆全量还田)对土壤团聚体和有机质官能团的影响.结果表明:双季稻土壤超大团聚体(＞2 mm)和大团聚体(0.25～2 mm)含量最多,为72.1％～81.8％,且两者中有机碳含量高达12.1～20.7 g·kg-1,占总有机碳的22.7％～59.0％.水稻土中有机物官能团以多糖为主,其次为脂肪碳和芳香碳,各官能团的丰度受紫云英种植和秸秆还田的影响.与其他处理相比,DSMV显著增加了水稻土中超大团聚体(＞2 mm)和大团聚体(0.25～2 mm)的含量,并促进了两种团聚体内芳香碳等惰性碳的积累.因此,DSMV更有利于土壤团聚体和有机质稳定性的提升,在实际农业生产中具有较大的应用潜力.

将可再生的可见光应用于有机合成中一直是有机化学界的热门研究方向.炔烃作为一类含有不饱和碳-碳三键的有机化合物,在化学合成领域具有重要地位.有机氟化物由于其独特的反应性能以及在药物分子中的独特地位,一直广受有机化学家们的青睐,但其合成条件一直过于苛刻.如何在温和条件下,利用光敏剂吸收可见光光谱内的低能光产生活性中间体,经过电子转移的方式引发氟化试剂产生自由基,对炔类有机化合物进行氟化的研究也一直备受关注.现基于不同的氟化试剂对近几年的可见光催化炔烃的含氟双官能团化研究成果进行分类和总结,以期为未来该方向的研究提供理论参考.

[目的]以云南昭通褐煤为研究对象,从矿井水富集产物中分离得到SRB菌株Desulfotomaculum reducens ZTS1厌氧降解褐煤,分析研究SRB菌株处理褐煤前后的物化性质变化.[方法]采用工业和元素分析、XRD、FT-IR、SEM和低温液氮吸附法比较研究SRB厌氧降解褐煤前后矿物组成、有机官能团、表面形貌和孔隙结构变化.[结果]D.reducens ZTS1厌氧降解褐煤后灰分和挥发分略有降低,碳、氮和硫元素的含量降低,氧的含量增加,煤中硫代硫酸钠消失,FT-IR结果表明褐煤长链烃上的甲基和亚甲基团增多,游离羟基减少.煤表面粗糙度增加,小孔径的孔隙增多,孔径比表面积增大.[结论]D.reducens ZTS1可以厌氧降解昭通褐煤,厌氧降解后煤的物化性质发生变化.