秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究.以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W土=0.5％、0.8％)下水稻各生长期NH3挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH3挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量.试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH3挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH3挥发变化幅度为-33.2％-27.3％.不同秸秆种类对稻田土壤NH3挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH3挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH3挥发量21.1％;高添加量下,RS施用显著降低NH3挥发量33.2％.不同秸秆施加量对稻田土壤NH3挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH3挥发量随施用量的增加分别降低31.2％和32.8％,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH3挥发33.2％.田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH3挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH3挥发量33.2％,并显著增加水稻产量22.9％.因此,综合稻田NH3挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8％施用量模式下减排增产效果最佳.

研究选择华南地区两种典型土壤(水稻土和赤红壤),通过土壤培养试验,研究施用不同剂量(0％,1％,2％,4％)水稻秸秆生物炭处理对土壤养分及不同化学形态的硅含量随时间变化的动态影响.结果表明,不同剂量生物炭均能显著增加水稻土和赤红壤的pH值、总碳和速效钾含量,且随添加量的增加而增加.生物炭处理增加水稻土的碱解氮含量,但却降低赤红壤而的碱解氮含量.不同剂量生物炭添加均能显著提高两种土壤硅的不同化学形态的含量,其中4％的生物炭添加量效果最为明显.与对照相比,4％的生物炭处理在培养第10d时水稻土的CaCl2-Si、Acetic-Si、H2O2-Si、Oxalate-Si、Na2CO3-Si 含量分别增加 300.3％,419.4％、91.9％、115.0％和 82.5％,赤红壤则分别增加 864.9％,1463.4％、646.4％、186.5％、80.2％.综上,秸秆生物炭对土壤养分及不同硅形态的影响与生物炭添加量以及土壤种类有关,赤红壤影响效果要优于水稻土.

目的:探究生物炭降低铁皮石斛对重金属铜(Cu)和镉(Cd)吸收的效率及机制,为生物炭在铁皮石斛等中药材种植过程中的应用提供科学依据.方法:基质浸泡于15 mg/L的Cu2*和Cd2+溶液,稳定后分别加入1％、5％及10％含量的不同种生物炭,以未施加生物炭的处理组作为对照,在种植铁皮石斛后10、30、50 d取样,运用ICP-OES检测铁皮石斛中2种重金属的浓度,分析玉米秸秆、污泥以及椰壳生物炭对铁皮石斛中重金属吸收的效果.结果:3种生物炭对重金属Cu2+和Cd2+都存在一定的吸附效果,其中添加10％的椰壳生物炭对Cu2*吸附效果明显,平均去除率达30.99％;10％的玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附效果明显,平均去除率达27.95％.同时,3种生物炭对Cu2+、Cd2d2+的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,主要为化学吸附,吸附过程近似为单分子层吸附.结论:施加生物炭可以降低铁皮石斛中重金属Cu2+和Cd2+的含量,且对2种重金属吸附力较强的生物炭种类不同,主要原因由于生物炭之间比表面积以及孔隙的差异,造成不同生物炭与重金属之间的离子交换和沉淀作用不同.

基于紫色菜园土壤莴笋-白菜-甜玉米轮作4年12季连续定位施钾肥试验,研究不同种类钾肥及用量对重庆地区紫色菜园土上作物产量和土壤微生物群落结构的影响,为该地区作物生产确定合理的施钾技术提供科学依据.结果表明,在施用氮磷肥基础上,不同钾肥处理莴笋、白菜、甜玉米产量均显著提高;从3种作物4年平均产量和钾肥效益看,以单施适量化学钾(K2)、单施适量秸秆钾(M2)和秸秆还田配施少量化学钾(K1+M1)的施钾肥模式对白菜的增产效果好,增产28.05％-30.27％;M2和K1+M1施钾肥模式对莴笋的增产效果较好,增产13.89％和13.81％;K1+M1施钾肥模式对甜玉米的增产效果最好,增产15.10％,表明秸秆还田配施少量化学钾(K1+M1)模式在供试3种作物生产中具有很好的应用前景.不同施钾处理对土壤微生物群落结构及丰度均会产生一定影响,以秸秆还田配施少量化学钾肥(K1+M1)对提高土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌的作用较好,并显著增加土壤微生物总PLFA含量,缓解对土壤微生物生存环境的胁迫,说明K1+M1能为土壤微生物的生长繁育创造有利环境.莴笋、白菜、甜玉米3种作物4年平均产量与土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌数量间存在显著相关性(P＜0.05),而不同钾肥处理对土壤微生物特征具有一定影响,说明施钾肥可能会调节土壤微生物特征,从而促进作物增产.

为了掌握休耕季节不同生境冬水田节肢动物群落多样性及生物量特征,于2017年2-4月在重庆市璧山区通过陷阱法对3类冬水田耕作区及期9个小区生境进行了定点调查,分别为水稻和蔬菜及荒地耕作区、水稻和蔬菜耕作区及水稻和林地耕作区.共捕获节肢动物108367只,隶属于3纲119科(种).Berger-Parker优势度指数表明,冬水田节肢动物群落以罕见或稀少种(类群)数量最多以及优势类群数量稀少且突出为最基本特征,圆姚科和长角姚科是最主要的优势类群.节肢动物密度和生物量的百分比分析表明,腐食者和捕食者是节肢动物群落的主要功能团;弹尾虫以及不同种类蜘蛛和天敌昆虫类群分别构成了腐食者和捕食者中的主要类群(种).3类冬水田及其小区节肢动物群落主要功能团密度和生物量以及群落Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(.J)和Simpson优势集中性指数(C)均有明显的规律变化,且出现了显著性差异(P＜0.05);节肢动物群落及其主要功能团腐食者和植食者分别在密度和生物量间,以及捕食者与其猎物腐食者和植食者在生物量上都具显著的相关性(P＜0.05).群落相似性及相关性分析显示,3类冬水田及其小区节肢动物群落组成总体上差异明显,显然受到了稻田生境及耕作/管理等非生物因素的影响;其中生境类型(FH)作用最大,其次是蓄水量(EWQ)、稻桩生物(BR)、种植模式(PP)和收割方式(HM);它们与节肢动物群落密度及参数H'、D和C,以及腐食者密度和生物量、捕食者密度等显著正相关或负相关(P＜0.05).主成分及聚类分析结果进一步指出,3类冬水田的生境异质性差异较大,这与它们小区在节肢动物群落密度(AI)、腐食者密度(DI)及FH等生物和非生物因素上的较大不同有关.总之,3类冬水田主要营养链“水稻秸秆-腐食者-捕食者”中存在不同程度的级联效应;弹尾虫作为该效应中腐食者的代表承担着冬水田“关键或中心”节肢动物类群具有的双重生态功能;不同冬水田及其小区节肢动物群落多样性及生物量特征差异明显,这与FH、EWQ、BR、PP和HM等非生物因素密切相关.

曲霉属(Aspergillus)真菌是一类分布广泛的丝状真菌,种类繁多,代谢产物丰富,应用广泛,在农业、医药、生物能源、化妆品、食品发酵等行业均有应用.对近年来曲霉属真菌活性代谢产物在抗菌、抗氧化、抗病毒方面的研究进展进行了综述.结合实验室研究成果,对近年来曲霉属真菌代谢产物在秸秆腐熟菌剂、溶磷生物菌剂、拮抗植物寄生线虫等农业生产领域中的应用进行综述,以期为开发应用曲霉属真菌活性代谢产物的研究提供参考.

[背景]堆肥过程中,不同反硝化微生物相互作用产生大量气态氮,不仅导致氮素流失使得堆肥肥效降低,而且造成环境污染.但是目前关于堆肥中反硝化细菌群落结构变化,尤其是群落结构与堆肥理化因子间相关性方面的报道较为欠缺.[目的]对堆肥中反硝化细菌进行研究,旨在揭示反硝化细菌群落动态变化,为深入理解堆肥氮循环机理提供科学数据.[方法]设计一种静态好氧高温堆肥技术处理牛粪和水稻秸秆,利用高通量测序技术研究堆肥中nirK型反硝化细菌群落组成的动态变化,并分析优势反硝化细菌菌属与理化指标之间的相关性.[结果]堆肥全程共17 d,各项堆肥理化指标以及生物学指标表明堆肥已经基本腐熟.高通量测序结果表明,在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著.门水平上,堆肥中反硝化细菌属于变形菌门(Proteobacteria)和一未分类门;目水平上,优势类群主要属于根瘤菌目(Rhizobiales)、红杆菌目Rhodobacter ales)和伯克氏菌目(Burkholderiales),其中根瘤菌目(Rhizobiales)的种类最多,而伯克氏菌目Burkholderiales)的相对丰度最高.Spearman相关性分析表明未分类门的反硝化细菌和未分类科根瘤菌目的反硝化细菌与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著负相关(P＜0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著正相关(P＜0.05);其他优势菌属与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著正相关(P＜0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著负相关(P＜0.05);未分类科伯克氏菌目的反硝化细菌、未分类纲变形菌门的反硝化细菌、产碱杆菌科的Pusillimonas属和副球菌属(Paracoccus)与铵态氮显著相关(P＜0.05).[结论]静态好氧高温堆肥技术可以缩短堆肥周期.在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著,并且该菌群落结构的变化受到堆肥理化因子的显著影响.本研究有助于揭示堆肥中氮素转化规律,并为改进堆肥工艺提供理论依据.

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明:所获得的2430个AM真菌OTUs从门到种依次分类,共分为1门、3纲、4目、8科、10属、143种,但不同处理间AM真菌群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)、多样性(Shannon、Simpson多样性指数)没有显著差异.AM真菌中类球囊霉属、球囊霉属为优势属.随秸秆还田量的增加,球囊霉属丰度降低;3000、9000 kg·hm-2秸秆还田量下,类球囊霉属、无梗囊霉属的丰度与对照(0 kg·hm-2)间差异达极显著水平;原囊霉属、类球囊霉属、球囊霉属在3000 kg·hm-2秸秆还田量下与对照间差异显著,非度量多维尺度(NMDS)分析表明,9000、12000 kg·hm-2的秸秆还田量下土壤AM真菌β多样性与对照间聚集度较其他处理相差较远,秸秆还田量对AM真菌β多样性的影响显著.多元分析结果能在累积变量82.8％上揭示土壤主要理化性状与AM真菌丰富度、多样性的空间变化关系.土壤全氮、碱解氮是影响以磷脂脂肪酸表征的土壤主要微生物类群生物量以及以中性脂肪酸表征的AM真菌生物量的主要因子.持续玉米秸秆还田改变了AM真菌属水平上的分类学组成;随秸秆还田量的增加,AM真菌特有的微生物种类减少,AM真菌群落组成间的相似度下降;秸秆还田增加了土壤AM真菌生物量及其占土壤微生物总生物量的比例.

为探讨不同玉米秸秆颗粒还田量对黑土生物学特性及细菌群落的影响,在内蒙古兴安盟扎赉特旗农业科技示范园试验地设置秸秆0％还田,还田量0 kg/hm2(CK)、秸秆60％还田,还田量4500 kg/hm2(JG1)、秸秆70％还田,5250 kg/hm2(JG2)、秸秆80％还田,6000 kg/hm2(JG3)、秸秆90％还田,6750 kg/hm2(JG4)和秸秆100％还田,7500 kg/hm2(JG5)6个处理,通过连续2年大田试验,研究土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性、微生物生物量碳氮以及细菌群落的变化.结果 表明:秸秆还田能够增加土壤蔗糖酶(3.29％-32.12％),脲酶(5.32％-52.66％),过氧化氢酶(0.60％-27.11％),碱性磷酸酶的活性(10.89％-64.20％),土壤微生物生物量碳(1.32％-7.07％)、氮(16.35％-80.46％)含量;秸秆施入土壤也提高了黑土变形菌门和厚壁菌门相对丰度,提高了土壤固氮、分解养分及抵御病害能力,并降低了放线菌门相对丰度,降低了土壤病害发生概率,还出现了具有固氮、吸磷、改良土壤特性的新细菌,可见玉米秸秆还田具有重要的生态学意义,可在一定程度上增加细菌数量和种类多样性,进而使土壤系统向稳定健康的方向发展.综合研究结果在本试验条件下,以6750 kg/hm2为较适宜的玉米秸秆颗粒还田量.

木糖是秸秆等纤维素类生物质原料中含量仅次于葡萄糖的第二丰富的糖,构建可高效发酵木糖的酿酒酵母菌株是提高原料利用率、降低纤维素燃料乙醇生产成本的基础.外源基因的高效表达以及本源基因的调控都需要选择表达强度合适的启动子.基于比较转录组,在全基因组水平上比较解析酿酒酵母所有基因在发酵葡萄糖、发酵木糖、发酵混合糖(葡萄糖和木糖)条件下的表达强度,拟为构建木糖利用菌株提供一系列备选的启动子库.结果表明,碳源种类对酿酒酵母启动子的强度有显著影响,绝大多数启动子强度受碳源影响显著,有67个启动子的强度在不同碳源条件下保持了相对稳定;启动子PTEFI和PTEF2、PADH1、PCCW12和某些核糖体蛋白基因启动子可在构建木糖利用菌株时作为组成型强启动子,另有中、弱强度的组成型启动子可用于基因表达优化;启动子PYNR071C、PPUT1、PDSF1等可作为利用木糖时的诱导型启动子,使基因在有需要的时候才进行表达.本研究在系统解析全基因组启动子强度和碳源种类的关系基础上,为构建利用不同碳源的酿酒酵母菌株提供了具有不同表达特征的候选启动子库.