磺酰脲除草剂在土壤中的环境行为研究进展

概述了磺酰脲除草剂在土壤中的吸附与解吸附,降解与残留、迁移以及抑制土壤酶活性等环境行为,探讨了土壤pH值、不同土壤类型、土壤水分含量及有机质等环境行为过程的影响,引用分布活性模型来解释除草剂的解吸滞后现象,并对磺酰脲除草剂在土壤中的生物降解和非生物降解机理进行了探讨,并从生态毒性,吸附作用力以及降解模型方面对今后的研究进行了展望。     

模拟酸雨对污泥堆肥中重金属形态转化及其环境行为的影响

通过模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨（pH=5．0和2．9）作用下污泥堆肥中Zn、Cu和Ni的溶出和迁移性。分析了酸雨对重金属形态分布规律的影响。结果表明,在相同酸雨强度下,淋出液中重金属含量与其在土柱中迁移距离大小次序为Zn〉Cu〉Ni;重金属在相同深度的土层中含量大小次序为Zn〉Ni〉Cu。淋溶液pH的降低和污泥堆肥施加比例的提高均会增加重金属在淋出液和土柱中的含量,但不影响重金属在土柱中的迁移距离。土壤酸化会促使土壤中重金属形态向活性形态转化,而且迁移距离增加。     

模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗体内可溶性糖和含氮量的影响

以小麦为试材,采用盆栽方法研究了模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗体内可溶性糖和含N量的影响.结果表明,pH值为5.6、4.5、3.5、3.0和2.5的系列模拟酸雨引起了土壤酸化和盐基流失.当模拟酸雨的pH值由5.6下降到2.5时,被淋溶土壤的pH值由.0下降到3.41,土壤中交换性盐基总量从56.5下降到41.1mmol·kg^-1.将小麦幼苗栽培在该系列酸化土壤上,并分别用5种不同pH值的模拟酸雨喷淋地上器官,导致小麦幼苗体内的可溶性糖含量、含N量迅速下降,某些生理活动降低.其中,模拟酸雨喷淋对小麦幼苗茎叶可溶性糖含量、含N量、叶绿素含量以及光合速率的影响大于酸化土壤对其产生的影响.而酸化土壤对小麦幼苗根系中可溶性糖含量、含N量、硝酸还原酶(NR)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性的影响大于模拟酸雨喷淋的影响.pH≤3.0的高强度酸雨以及由其产生的酸化土壤(T₄、T₅土壤)对小麦幼苗的碳素代谢和氮素代谢具有明显的抑制作用.     

土壤环境中除草剂甲磺隆降解的研究I.土壤性质的影响

采用方差分析,研究了各土壤中不同形态甲磺隆残留量的差异程度;通过主因子分析,选出5个主因子,它们代表了整体信息量的90.4%;回归分析后建立了土壤性质和甲磺隆残留间的多元回归方程;经偏相关分析和通径分析得出,土壤pH值和微生物活性是甲磺隆降解的主要影响因素.     

土壤环境中除草剂甲磺隆降解的研究I.土壤性质的影响

采用方差分析,研究了各土壤中不同形态甲磺隆残留量的差异程度;通过主因子分析,选出5个主因子,它们代表了整体信息量的90.4%;回归分析后建立了土壤性质和甲磺隆残留间的多元回归方程;经偏相关分析和通径分析得出,土壤pH值和微生物活性是甲磺隆降解的主要影响因素.     

抗甲磺隆假单胞菌的分离及其乙酰乳酸合酶的大小亚基ilvIH基因的克隆和表达

乙酰乳酸合酶(也称乙酰羟酸合酶acetohydroxyacid synthase,AHAS)是植物、真菌和细菌细胞内支链氨基酸Val、Leu、Ile生物合成过程中关键酶,是乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂如磺酰脲类、咪唑啉酮类、嘧啶水杨酸和磺酰氨类的作用靶标.[目的]获得抗甲磺隆的乙酰乳酸合酶基因,构建其表达载体,并分析基因中的位点突变与乙酰乳酸合酶对磺酰脲类除草剂抗性产生原因.[方法]从长期使用甲磺隆的土壤中分离到l株抗甲磺隆的菌株Lm10,利用PCR技术从Lm10总DNA中克隆到乙酰乳酸合酶的大小亚基基因ilvIH,对ilvIH氨基酸序列进行比对分析.分别将ilvI和ilvH分别连接到表达载体pET29a( )多克隆位点,转化大肠杆菌(Escherichia coli)获得转化子BL21(pET-I)和BL21(pET-H),并诱导表达.[结果]菌株Lm10鉴定为假单孢菌(Pseudomonas sp.),对甲磺隆的最高耐受浓度达到14000 μmol/L,且对各种乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂具有交叉抗性.Lm10与甲磺隆敏感菌株KT2440的小亚基氨基酸序列完全相同,而大亚基有6个氨基酸位点发生变异.转化子在IPTG诱导下,乙酰乳酸合酶的大小亚基的蛋白成功表达,粗酶液酶活试验结果表明Lm10的ilvI基因表达的乙酰乳酸合酶大亚基对甲磺隆有很强的抗性.[结论]发现菌株Lm10的乙酰乳酸合酶大亚基对甲磺隆有很强的抗性,抗甲磺隆菌株Lm10与敏感菌株KT2440的ilvI有6个氨基酸位点差异,这些位点突变可能是乙酰乳酸合酶对甲磺隆抗性产生的原因.     

模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响

研究了模拟酸雨连续浸泡下污染红壤和黄红壤中重金属释放及形态转化．结果表明。随着模拟酸雨pH值下降,污染土壤中重金属释放强度明显增大;Cd、Zn释放量与酸雨pH值呈线性极显著负相关．Cu与酸雨pH值呈线性显著负相关．模拟酸雨作用下,污染红壤和黄红壤中Cd均以交换态为主;Cu则以有机结合态和氧化锰结合态为主;Zn在污染红壤中以残留态和交换态为主．在污染黄红壤中以残留态和有机结合态为主．土壤有机质含量和阳离子交换量对Cd、Cu、Zn的释放产生一定的影响并影响Cd、Zn的形态转化,但对Cu形态转化影响不明显,随着模拟酸雨酸度增大,污染红壤和黄红壤中重金属Cd、Cu的生物可利用态明显增多,但难解吸态Zn向生物有效态转化效应不明显．     

甲磺隆对微囊藻生长和光合系统的影响

研究选取了水体常见蓝藻优势种类——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa PCC7806)作为研究对象, 了解磺酰脲类除草剂甲磺隆(Metsulfuron-methyl)对铜绿微囊藻生长和光合系统的影响。研究表明, 当甲磺隆浓度大于80 mg/L时, 对铜绿微囊藻的生长具有显著抑制。通过回归分析和Probit分析, 甲磺隆对铜绿微囊藻生长的EC₅₀为81.998 mg/L。细胞色素研究结果显示, 实验第6天, 各浓度处理下单位细胞内Chl.a和类胡萝卜素含量均低于对照组, 且当甲磺隆浓度为80 mg/L时, 单位细胞内类胡萝卜素含量显著低于对照组。快速叶绿素荧光诱导动力学变化结果分析显示, 实验第6天甲磺隆胁迫下单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET₀/RC)及单位反应中心用于电子传递的量子产额(φE₀)受到显著抑制, 综合细胞色素变化结果显示, 甲磺隆能显著抑制光合系统反应中心电子受体侧电子性能。综上所述, 甲磺隆可能作用于光合系统反应中心电子受体侧, 从而对铜绿微囊藻光合系统造成影响。     

土壤环境中除草剂甲磺隆降解的研究Ⅰ.土壤性质的影响

采用方差分析,研究了各土壤中不同形态甲磺隆残留量的差异程度;通过主因子分析,选出5个主因子,它们代表了整体信息量的90.4%;回归分析后建立了土壤性质和甲磺隆残留间的多元回归方程;经偏相关分析和通径分析得出,土壤pH值和微生物活性是甲磺隆降解的主要影响因素。     

模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响

以小麦为试材,采用盆栽的方法研究了模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响。结果表明以黄棕壤为材料通过模拟酸雨的淋溶,引起了土壤酸化和盐基流失。当模拟酸雨的pH值由5.6下降到2.5时,土壤pH值由6.06下降到3.41,土壤中交换性盐基总量便从56.5mmol/kg下降到41.1mmol/kg。将小麦幼苗栽培在该酸化土壤上,并分别用5种不同pH值的模拟酸雨喷淋地上器官,导致小麦幼苗体内的膜脂过氧化水平增高和保护酶的活性变化。其中模拟酸雨喷淋小麦幼苗对叶片中的膜脂过氧化水平及保护酶活性的影响大于酸化土壤对其产生的影响。而酸化土壤对小麦幼苗根系中的膜脂过氧化水平和保护酶活性的影响大于模拟酸雨喷淋对其产生的影响。同时,pH≤3.0的高强度酸雨以及由其产生的酸化土壤(T4、T5土壤)对小麦幼苗的膜脂过氧化水平和保护酶的活性产生了严重的影响。     

溶解性有机碳在红壤水稻土中的吸附及其影响因素

吸附作用是影响土壤中溶解性有机碳(DOC)迁移转化及生物有效性的重要反应过程,研究DOC在土壤中的吸附行为,对正确阐明土壤有机碳的循环和转化特征以及进行污染风险评估有重要意义.采用平衡法研究了红壤水稻土对DOC的吸附特征,并分析土壤有机质、粘粒含量及pH值与DOC吸附量之间的关系.结果表明,供试土壤对DOC的吸附等温线符合Freundlich和Linear方程.不同土壤对DOC的吸附能力有明显差异.在相同浓度下,DOC吸附量以第四纪红色粘土发育的低肥力水稻土最大,第三纪红砂岩风化物发育的低肥力水稻土次之,两种高肥力水稻土最小.土壤对DOC的吸附过程分为快、慢两个阶段,0-0.25 h内DOC的吸附速率最大,随着时间的推移,吸附速率渐小,2-4 h后基本达到吸附平衡.描述供试土壤对DOC吸附动力学过程的最优模型为一级扩散方程,其次为Elovich方程和抛物扩散方程.粘粒含量和有机质是影响土壤DOC吸附量的重要因素,随着粘粒含量的增加,有机质含量的降低,DOC的吸附量增大.     

有机肥连续施用对菜田重金属行为的影响——基于地球化学模型研究

2017年起,农业部连续多年出台化肥减量增效行动工作方案,要求适当增加有机肥投入,发展循环农业。但连续施用的有机肥进入土壤后,会对土壤pH、有机质和重金属含量等产生影响,改变土壤重金属行为。科学评估有机肥料施用的影响至关重要。仅通过总含量评估重金属污染风险被认为是片面的,不同化学提取剂提取的重金属含量不能完全代表实际污染状况。地球化学模型具有良好的适用性,比传统的提取方法能够更全面地解释重金属的行为。在集约化农业种植区黄淮海平原,多次施用不同比例的粪源有机肥于旱地菜田,并引入地球化学模型,结合pH依赖性浸出试验,明确连续施肥对菜田土壤重金属行为的主要影响机制。研究发现,有机肥中的铜锌含量远高于土壤中的含量,施用后,它们在土壤中的淋溶浓度随着施用比例增加而显著增加,最多可超过十倍以上,并且活性大大增加,与施肥后溶解性有机物含量的升高呈正相关。不同处理条件下的土壤重金属浸出趋势相似：在中性pH下浸出浓度最低,然后逐渐向强酸和强碱增加,呈现出V型变化。地球化学模型LeachXS展示出较好的模拟结果,其模拟值与实测浓度具有良好的相关性(71.02%)。模拟结果显示,有机肥的施用不会明显改变重金...     

不同粒径红壤胶体颗粒对DNA的吸附特性

采用平衡法研究了含有机质粗粘粒、去有机质粗粘粒、含有机质细粘粒和去有机质细粘粒4种红壤胶粒对DNA的吸附特征及其热力学特性.结果表明: 4种红壤胶粒对DNA的吸附是快反应过程,Langmuir吸附方程可较好地描述4种红壤胶体对DNA的等温吸附,相应拟合的相关系数r²分别为0.974、0.991、0.958和0.975.最大吸附量表现为含有机质细粘粒>去有机质细粘粒>含有机质粗粘粒>去有机质粗粘粒.电解质浓度和种类及吸附体系pH是影响红壤胶体对DNA吸附的重要因子,一定电解质浓度范围(NaCl<60 mmol·L^-1,CaCl₂<10 mmol·L^-1)内,DNA在红壤胶体表面的吸附量随电解质浓度的增大而显著增加,其中钙离子的促进作用大于钠离子,但随着吸附体系pH的上升而显著降低.含有机质胶粒对DNA的吸附过程是吸热反应,而去有机质胶粒对DNA的吸附过程是放热反应,红壤胶粒对DNA的吸附反应过程是一个熵增过程.     

Changes in soil associated with continuous growth of some vegetation

Summary and conclusions From a study of the composition of the soil and the subsoil under three grasses,Imperata cylindrica, Pennisetum orientale, Pennisetum polystachyum and three legumesTephrosia candida, Medicago sativa andPueraria hirsuta and of those of natural bare soil in the neighbourhood of each, it could be observed that the soils under vegetation contained more moisture, organic matter, organic nitrogen clay and soluble salts but had lower pH values than the bare soils. The soils under grasses had less moisture, lower pH and lower salinity but higher clay content and exhibited greater aggregation than the soils under legumes. Though the soils under grasses had significantly higher quantities of organic matter than the soils under legumes there was no significant difference in the organic nitrogen contents between them.     

模拟酸雨对我国亚热带毛竹林土壤呼吸及微生物多样性的影响

酸沉降造成的土壤持续酸化对毛竹林生态系统碳循环具有重要的影响,为量化酸沉降我国亚热带毛竹林土壤的影响,于2016年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区毛竹林持续开展了2年野外模拟酸雨淋溶土壤实验,设置pH 4.0(T1)和pH 2.0(T2)两个模拟酸雨处理,以pH 5.8天然湖水为对照(CK),分析酸雨作用下土壤CO_2排放及土壤微生物多样性的变化趋势,并明确毛竹林土壤呼吸、土壤微生物及土壤理化性质三者之间的关系。结果表明:土壤呼吸速率在酸雨作用下经过缓冲期后呈现先促进后抑制的变化,作用强度表现为:T2T1。不同处理的土壤呼吸对温度的敏感性由高到低依次是:T2、CK、T1。PCR-DGGE分析表明,模拟酸雨改变了土壤微生物菌群结构,T2处理抑制了土壤细菌的多样性和丰富度,而T1处理对土壤真菌多样性和丰富度具有促进作用。土壤pH值、有效钾、可溶有机碳、微生物量碳、碱解氮和有效磷对土壤微生物群落结构及土壤呼吸具有显著的影响(P0.05)。综上所述,模拟酸雨能够显著抑制毛竹林的土壤呼吸,并改变土壤微生物群落结构及多样性,这些结果为进一步研究毛竹林土壤生态系统对环境问题响应机制提供理论基础。     

我国23个土壤磷素淋失风险评估Ⅱ.淋失临界值与土壤理化性质和磷吸附特性的关系

从13个省（市）采取23个耕地表层土壤,通过室内模拟试验测定其磷素淋失临界值和pH、有机质、＜0.01mm、＜0.002mm、交换性钙镁、活性铁铝、磷等温吸附特性等,以建立土壤磷素淋失临界值与土壤基本理化性质和磷吸附特性之间的关系.结果表明：土壤pH＜6.0时,随土壤pH提高临界值增加,土壤pH与临界值之间呈显著的指数关系;而当土壤pH＞6.0时,随土壤pH提高临界值减小,在pH6.5左右土壤磷素淋失临界值最高.土壤磷素淋失临界值与土壤有机质、活性铁（铝）、交换性钙之间存在显著的相关,而与交换性镁、CEC、＜0.01mm、＜0.002mm、K、Qm的相关性受土壤酸碱度影响.可以通过测定土壤有机质或活性铁的含量,来计算土壤磷素淋失临界值,评价土壤磷素淋失的风险.供试的23个土壤,除了采自湖北潜江的20号水稻土存在比较大的磷素淋失风险,其余土壤发生磷素淋失的风险很小.     

铜和模拟酸雨复合胁迫对酸模铜富集、生长及抗氧化酶系统的影响

采用盆栽方法,研究了Cu(0～1500 mg·kg^-1)和酸雨(pH 2.5～5.6)复合胁迫对酸模Cu富集、生长和抗氧化酶系统的影响.结果表明：酸模根和地上部Cu的积累量随土壤Cu浓度增大而增加,且根>茎叶,酸雨能促进酸模对Cu的吸收;随着土壤中Cu浓度和酸雨强度的增加,酸模的生物量逐渐下降,根和叶中MDA含量增加,且与Cu处理浓度显著正相关,根和叶中SOD和POD活性则均呈先上升后下降的趋势.酸模对Cu和酸雨有很强的耐受能力,在酸雨地区Cu污染土壤修复中具有很好的应用潜力.     

皖北地区土壤中不同形态氟含量及其影响因素

以皖北地区广泛分布的潮土、砂姜黑土、水稻土等为材料,采用连续化学提取的方法,研究了土壤中不同形态氟的含量、土体分布以及土壤氟形态与土壤理化性质的关系·结果表明:皖北地区土壤全氟含量为265·8～612·8mg·kg-1,平均含量为423·7mg·kg-1,土壤全氟含量高低排序为菜园土>潮土>水稻土>砂姜黑土>黄棕壤,菜地土壤存在氟积累现象.土壤氟主要以残余态氟形式存在,占土壤全氟的95%以上;其次为水溶态氟,占土壤全氟的1·5%左右;有机态氟、铁锰氧化物态氟和交换态氟含量均较少.28个土壤样本的水溶态氟含量范围为1·35～17·98mg·kg-1,平均含量为6·62mg·kg-1,含量较低的是硅质黄棕壤,含量较高的是菜地土壤、潮土和砂姜黑土.土壤水溶态氟含量与土壤pH和土壤有效磷含量呈极显著正相关,与土壤全磷含量呈显著正相关;土壤交换态氟与土壤物理性粘粒和小于0·001mm土粒含量呈极显著正相关;铁锰结合态氟与土壤全磷含量呈显著正相关;有机态氟与土壤有机质含量呈极显著正相关.对土壤氟形态与土壤性质的逐步回归表明,土壤pH,有效磷、有机质、全磷和物理性粘粒含量是影响土壤氟形态分布的主要因素,其中,土壤pH的影响最大.土壤水溶态氟含量与土壤母质有关,在浅湖沼相沉积物上形成的土壤水溶态氟含量最高,平均含量为9·05mg·kg-1;其次为在黄河冲积物上形成的土壤,平均含量为8·12mg·kg-1;在晚更新世黄土母质上形成的土壤水溶态氟平均含量为2·97mg·kg-1;在淮河冲积物上形成的土壤和轻质黄棕壤水溶态氟含量分别为2·05和1·91mg·kg-1.在土体中,土壤有机态氟和铁锰氧化物态氟含量随土层深度增加而减少,菜地土壤上部土层的全氟和水溶态氟含量均高于底土.