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水稻不同生育期根际溶磷菌群落特征 被引量：1
1
作者 吴书琴 胡敏 +4 位作者 薛银刚 于焕云 严松 汤珊珊 顾昊宇 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第1期59-72,共14页
为了阐明水稻不同生育期根际土溶磷菌对磷生物有效性的影响,选取了4个水稻品种:黄华占、桂野丰、中科早发粳1号和Sasanishiki,并分别在扬花期与成熟期收集了根际土壤样本。运用高通量测序技术分析了根际土溶磷菌群落的结构,对phoD基因... 为了阐明水稻不同生育期根际土溶磷菌对磷生物有效性的影响,选取了4个水稻品种:黄华占、桂野丰、中科早发粳1号和Sasanishiki,并分别在扬花期与成熟期收集了根际土壤样本。运用高通量测序技术分析了根际土溶磷菌群落的结构,对phoD基因进行研究,并探究了根际土溶磷菌群落与土壤理化性质及磷素组分的相关性。结果表明:假单胞菌科(Pseudomonadaceae,平均相对丰度为23.52%±31.03%)和硝化杆菌科(Nitrobacteraceae,平均相对丰度为11.69%±5.07%)是水稻根际土中的主要溶磷菌。成熟期溶磷菌的多样性(Chao1指数为105.03±9.75,Shannon指数为1.79±0.13)显著高于扬花期(Chao1指数为99.23±19.43,Shannon指数为1.50±0.55)。土壤pH值、速效磷含量和总氮含量是影响溶磷菌群落结构的关键环境因素。盐单胞菌科(Halomonadaceae)、叶杆菌科(Phyllobacteriaceae)和伯克氏菌科(Burkholderiaceae)的相对丰度与多种磷素组分有显著相关性,表明它们在水稻根际土壤的磷循环中具有重要作用。 展开更多
关键词 水稻 生育期 溶磷菌 phoD基因 Hedley磷分级
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水稻根际微生物及其驱动的土壤碳氮磷循环 被引量：4
2
作者 尹丹 朱忆雯 +2 位作者 胡敏 徐乐 于焕云 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2207-2220,共14页
水稻根际微生物是指水稻根系与土壤紧密接触区域内的微生物,其对水稻生长、养分利用及土壤碳、氮、磷等养分循环具有重要影响。探讨水稻根际微生物驱动的土壤碳、氮和磷循环的关键过程及主要影响因子,为创造有利于微生物活性的微环境,... 水稻根际微生物是指水稻根系与土壤紧密接触区域内的微生物,其对水稻生长、养分利用及土壤碳、氮、磷等养分循环具有重要影响。探讨水稻根际微生物驱动的土壤碳、氮和磷循环的关键过程及主要影响因子,为创造有利于微生物活性的微环境,提高养分利用效率提供理论基础。水稻根际微生物驱动的碳循环过程主要涵盖微生物固碳、有机碳矿化、甲烷排放。这些过程主要受外源有机质输入,如秸秆还田、施用有机肥的影响,其次是受水分条件的影响;氮循环过程则主要包括微生物固氮、硝化作用、反硝化作用和厌氧氨氧化,这些过程主要受施肥管理和土壤理化性质如pH和有机碳含量的显著影响;而磷循环的主要过程则为有机磷矿化和无机磷溶解,这些过程主要受到土壤含磷水平及微生物可利用性碳的影响。为了更好地利用水稻根际功能微生物,在今后的研究中,需要定量评估水稻根际微生物驱动的碳、氮、磷循环关键过程的不同影响因子的相对贡献,并通过优化关键影响因子来实现对这些关键过程的定向调控;同时利用单细胞拉曼光谱技术结合合成微生物组的方法,在控制条件下设计和优化功能可靠的“有益碳、氮、磷循环功能微生物群落”,从而促进生物肥料的研发应用,并改善全球农业生产对化学物质的依赖,保障粮食安全。 展开更多
关键词 水稻根际微生物 影响因子 功能微生物 碳循环 氮循环 磷循环
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微塑料对砷污染土壤中微生物群落和砷形态转化的影响 被引量：2
3
作者 徐文卿 刘雨森 +2 位作者 胡敏 于焕云 鲍恋君 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1220-1226,共7页
微塑料广泛存在于自然环境中,并给生态系统和人类健康造成潜在的暴露风险。关于微塑料的研究多集中于水体环境,仅有较少研究报道了微塑料对土壤环境的影响。该研究讨论了两种微塑料类型(聚乙烯(PE)及聚乳酸(PLA))对砷污染的土壤微生物... 微塑料广泛存在于自然环境中,并给生态系统和人类健康造成潜在的暴露风险。关于微塑料的研究多集中于水体环境,仅有较少研究报道了微塑料对土壤环境的影响。该研究讨论了两种微塑料类型(聚乙烯(PE)及聚乳酸(PLA))对砷污染的土壤微生物群落和砷形态转化的影响。结果表明,两种微塑料会提高土壤中微生物物种的丰度及多样性。相对于对照组,PLA微塑料使得土壤中生物有效态砷占比增加。两种微塑料在个别时间点影响土壤中砷还原基因的丰度,促进生物有效态五价砷还原为三价砷。该研究初步解释了微塑料对土壤中重金属产生的影响,为后续研究提供了科学参考。 展开更多
关键词 微塑料 重金属 微生物 土壤 砷形态转化
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土壤中两种手性有机氯农药的选择性降解研究 被引量：3
4
作者 周小龙 于焕云 +2 位作者 徐悦华 董军 李芳柏 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2014年第7期1210-1216,共7页
为了更深入的了解和阐释手性有机氯农药在土壤中的转化和环境归趋,采用实验室室内避光培养方法,研究了o,p'-DDT及o,p'-DDD 2种手性有机氯农药的外消旋体在水稻土厌氧培养体系和菜园土好氧培养体系中的选择性降解情况。为了更好... 为了更深入的了解和阐释手性有机氯农药在土壤中的转化和环境归趋,采用实验室室内避光培养方法,研究了o,p'-DDT及o,p'-DDD 2种手性有机氯农药的外消旋体在水稻土厌氧培养体系和菜园土好氧培养体系中的选择性降解情况。为了更好的利用土壤中土著微生物的活性,我们选择了厌氧微生物比较丰富的水稻土和好氧微生物丰度比较高的菜园土来做培养实验。结果表明实验体系中o,p'-DDT及o,p'-DDD在水稻土和菜园土中的降解均没有明显的对映体选择性。这一结果与2种手性化合物不同对映体在自然环境中的含量普遍具有差异性有所不同,说明野外环境条件和室内模拟实验条件的差异会影响手性化合物的降解选择性。在2种体系中,o,p'-DDT的降解速率均高于o,p'-DDD的降解速率。这与以前的研究报道一致,DDD比DDT更难降解。通过2个体系的比较,发现DDT的降解速率在厌氧体系中高于好氧体系,而DDD的降解速率与之相反,好氧体系高于厌氧体系。这应该与DDT和DDD 2种化合物的化学结构及2种土壤中微生物群落的差异有关。对于厌氧体系中的2种水稻土,采自中山的水稻土中DDT的降解速率高于江门的水稻土,这应该与中山水稻土有机质含量高于江门的水稻土有关。有机质含量的高低直接反映了土壤中微生物的多少,进而会影响污染物的降解速率。研究发现本实验所用水稻土和菜园土总有机碳含量偏低可能是影响2种化合物的对映体无降解选择性的因素之一。此外,由于本研究采用缓冲溶液将pH调控在中性,因此本文的土壤pH对降解选择性的影响仍有待进一步研究。本研究中好氧体系和厌氧体系对目标物的降解选择性无明显差异。 展开更多
关键词 滴滴涕 手性有机氯农药 厌氧培养 好氧培养 对映体选择性 有机质
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稻田镉砷污染阻控原理与技术应用 被引量：71
5
作者 于焕云 崔江虎 +2 位作者 乔江涛 刘传平 李芳柏 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1418-1426,共9页
我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思... 我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 稻田 镉 砷 铁循环 生理阻隔 钝化
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铅-砷交互作用影响小白菜生长及铅砷积累的效应研究 被引量：16
6
作者 黎森 王敦球 于焕云 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期170-180,共11页
中国农田土壤铅(Pb)、砷(As)复合污染严重,二者的交互作用可影响彼此的移动性与生物有效性。探索Pb、As复合污染条件下,Pb-As交互作用影响Pb、As移动性及生物有效性的机理对土壤重金属复合污染防治和保护人体健康具有重要意义。以小白菜... 中国农田土壤铅(Pb)、砷(As)复合污染严重,二者的交互作用可影响彼此的移动性与生物有效性。探索Pb、As复合污染条件下,Pb-As交互作用影响Pb、As移动性及生物有效性的机理对土壤重金属复合污染防治和保护人体健康具有重要意义。以小白菜(Brassica campestris L.)为供试作物,设置不同质量分数Pb(0、125、250 mg·kg^(-1))、As(0、30、60mg·kg^(-1))两两组合处理(共计9个处理),通过盆栽试验研究Pb-As交互作用对小白菜生长及小白菜中Pb、As生物有效性的影响。研究发现,低浓度Pb、As复合污染对小白菜生长无显著影响(P>0.05),而在As60(As质量分数60mg·kg^(-1),以下类推)、As60Pb125(As、Pb质量分数分别为60 mg·kg^(-1),125 mg·kg^(-1),以下类推)和As60Pb250高浓度处理下,与对照相比小白菜地上部干质量分别下降了7.9%、6.0%和15%。处理As30Pb125和As60Pb125与Pb125相比,孔隙水中Pb浓度分别上升了2.8倍和3.7倍。类似地,处理As30Pb125和As30Pb250与As30相比,孔隙水中As浓度均上升了1.2倍。小白菜对Pb的富集能力强于As,Pb-As交互作用可促进小白菜对As的积累,处理As30Pb125与As30相比,小白菜地下部对As的累积量增加了42.3%。不同处理下As在孔隙水中均主要以H_2AsO_4^-形态存在,而Pb在孔隙水中的主要存在形态及丰度具有差异性,这可能是导致小白菜As的积累量与孔隙水中As含量呈显著正相关(P<0.05),而小白菜Pb的积累量与孔隙水中Pb含量无显著相关性(P>0.05)的原因。综上,高质量分数Pb、As复合污染可抑制小白菜生长,Pb-As交互作用对孔隙水中Pb/As的移动性具有协同影响而对小白菜中Pb/As积累的影响具有差异性。 展开更多
关键词 铅 砷 交互作用 复合污染 小白菜
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水稻全生育期内零价铁与生物炭钝化土壤镉砷的协同效应与机制 被引量：16
7
作者 张晓峰 方利平 +3 位作者 李芳柏 于焕云 刘传平 杜衍红 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2020年第7期1455-1465,共11页
镉(Cd)和砷(As)在土壤中地球化学行为相反,因而难以实现对它们的同步钝化。为了同时降低稻米中Cd和As的积累以达到提高粮食安全的目的,选择了零价铁(ZVI)和生物炭(BC)的组合材料来修复稻田土壤中的Cd/As复合污染。通过盆栽实验,在水稻... 镉(Cd)和砷(As)在土壤中地球化学行为相反,因而难以实现对它们的同步钝化。为了同时降低稻米中Cd和As的积累以达到提高粮食安全的目的,选择了零价铁(ZVI)和生物炭(BC)的组合材料来修复稻田土壤中的Cd/As复合污染。通过盆栽实验,在水稻全生育期内,密集采取了孔隙水、根际土壤、水稻植株和根表铁膜等样品,分析了其中Cd/As含量与存在形式的动态变化过程,并以此探究了水稻整个生命周期内ZVI或/和BC对稻田土壤中Cd/As生物有效性的钝化效果与机制。结果表明,相比于对照组,生物炭仅降低稻米中Cd,降低率为15.4%;ZVI能同时降低稻米中Cd和As质量分数,其降低率分别达17.0%和24.5%;而ZVI+BC组合对稻米中Cd和As降低量最强,分别高达50.2%和35.6%,表现出明显的协同钝化效应。土壤孔隙水与重金属连续提取结果表明,ZVI能使水溶态、吸附态与可交换态Cd和As转化为铁氧矿物结合态,而BC主要导致水溶态与可交换态Cd转为碳酸盐结合态。相对而言,ZVI+BC组合通过共同促进铁氧矿物的形成与分散,从而导致大部分的水溶态、吸附态与可交换态Cd和As与铁氧矿物形成结合态,是抑制稻米积累Cd和As的主要作用机制。因此,ZVI和BC的组合材料可以同步高效修复稻田土壤中的Cd/As的复合污染,这将有利于实现中轻度Cd/As污染稻田的安全利用。 展开更多
关键词 镉 砷 零价铁 生物炭 同步钝化
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稻田土壤氮循环与砷形态转化耦合的研究进展 被引量：6
8
作者 朱忆雯 尹丹 +4 位作者 胡敏 杜衍红 洪泽彬 程宽 于焕云 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期1344-1354,共11页
中国稻田砷污染问题突出。淹水厌氧条件下,五价砷被微生物还原为活性较高的三价砷,易于被水稻吸收积累,从而威胁人类健康。另一方面,水稻生产需要施用大量的氮肥,水稻土中氮素氧化还原活性高,对稻田砷形态转化具有重要影响。文章在系统... 中国稻田砷污染问题突出。淹水厌氧条件下,五价砷被微生物还原为活性较高的三价砷,易于被水稻吸收积累,从而威胁人类健康。另一方面,水稻生产需要施用大量的氮肥,水稻土中氮素氧化还原活性高,对稻田砷形态转化具有重要影响。文章在系统总结稻田土壤氮循环主要过程及功能微生物特征、稻田干湿交替条件下砷形态转化及相关功能微生物等国内外研究现状的基础上,深入分析了稻田土壤氮循环过程(硝化作用、反硝化作用、厌氧氨氧化、铁氨氧化以及硝酸盐异化还原成铵等)对水稻土砷迁移转化的影响及关键环境因子,总结出硝化和反硝化作用有利于砷的吸附固定;而厌氧氨氧化、铁氨氧化及硝酸盐异化还原成铵,可促进砷的还原释放。此外,反硝化作用可耦合砷脱甲基化过程,从而提高砷的毒性。其中,水稻土中铁氧化还原过程扮演重要角色,其可作为氮循环影响砷迁移转化的桥梁。比如,硝酸盐抑制铁还原有利于砷的吸附;硝酸盐还原耦合亚铁氧化生成氧化铁矿物,促进砷的吸附固定;铁氨氧化促进铁还原有利于吸附态砷的还原释放。基于以上的总结,认为不同氧化还原条件下土壤氮循环过程及其与砷形态转化的耦合机理,水稻土中铁氨氧化反应的主要功能微生物及该过程对砷迁移转化的贡献,以及如何定向调控氮循环耦合砷转化过程,是今后该领域需要关注的重要科学问题和主要发展趋势。以上科学问题的解决,可为稻田砷污染控制技术的研发提供重要理论支撑,同时为稻田合理施氮降低稻米砷风险提供科学依据。 展开更多
关键词 稻田 氮循环 砷转化 微生物 耦合机理
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