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不同水分状况下铁氧化物对水稻土有机碳矿化的影响机制

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不同水分状况下铁氧化物对水稻土有机碳矿化的影响机制

作者：童瑶瑶江西理工大学

学位级别：硕士

土壤有机碳储存丰富,作为全球温室气体的源和汇,在全球碳收支中占核心地位。水稻土作为人为湿地,相对于旱地普遍具有更高的有机碳含量,固碳潜力巨大,水稻土有机碳的矿化对全球碳循环和气候变化有重要的意义。水稻种植期和休耕期的淹水... 详细信息

土壤有机碳储存丰富,作为全球温室气体的源和汇,在全球碳收支中占核心地位。水稻土作为人为湿地,相对于旱地普遍具有更高的有机碳含量,固碳潜力巨大,水稻土有机碳的矿化对全球碳循环和气候变化有重要的意义。水稻种植期和休耕期的淹水和落干操作可能使水稻土有机碳矿化过程因水分变化而不同。铁氧化物在土壤有机碳固定中起重要作用,同时在水分变化过程中,铁作为变价金属,其氧化还原过程可能对水稻土有机碳矿化造成影响。针对水分状况和铁氧化物这两个重要因素,本文以我国典型亚热带水稻土为对象,选取三种铁含量有差异的水稻土,在不同的水分状况(干湿交替、淹水以及厌氧)下,开展室内模拟培养实验,揭示不同水分状况下水稻土有机碳矿化特征;探究水稻土中铁氧化物形态和价态变化及水稻土有机碳矿化对其的响应;结合土壤理化性质、微生物量和酶活性等信息,分析红壤水稻土铁氧化物影响有机碳矿化的机制。这对完善稻田生态系统碳循环理论研究、揭示稻田土壤长期持续固碳能力的机理具有重要科学意义。主要结果如下:(1)铁含量和水分对CO释放规律的影响显著。水稻土铁氧化物含量越高,其CO累积释放量越大;厌氧条件下三种铁含量土壤间的CO累积释放量差异最大,干湿交替条件下三种土壤间的差异最小;干湿培养条件的淹水培养后,高、中和低铁土土壤有机碳矿化日速率分别增加了1.53、1.28和1.88倍。(2)铁含量和水分对呼吸商和酶活性的影响显著。水稻土铁氧化物含量越高,土壤呼吸商的变化值越大;培养初期淹水和厌氧培养条件下比干湿交替条件下的呼吸商高,培养过沉重淹水和厌氧培养条件的呼吸商先快速降低后平缓,干湿交替呼吸商培养期间变化不大。在三种不同水分状况下,水稻土铁含量对PER酶(过氧化酶,Peroxidase)影响显著,其酶活性大小与土壤铁含量水平一致;在干湿交替和淹水水分状况下的酶活性以BG酶(β-葡糖苷酶,β-Glucosidase)和NAG酶(β-乙酰葡糖胺糖苷酶,β-N-acetylglucosaminidase)为主,在厌氧水分状况下以PER酶为主。(3)三种水分状况下铁形态和价态与DOC含量显著相关。水稻土铁氧化物含量越高,土壤DOC含量培养前后的变化值越大;淹水条件下DOC变化值大于干湿交替条件下。不同形态铁对土壤DOC的偏相关性分析显示,干湿交替的不淹水阶段,土壤游离态以及无定形态铁含量影响土壤DOC含量;在干湿淹水阶段、淹水培养以及厌氧培养条件下只有游离态铁含量影响土壤DOC含量。(4)三种水分状况下铁形态和价态与土壤有机碳矿化显著相关。三种水分状况下,Fe含量大小顺序:厌氧>淹水>干湿交替培养条件下。CO累积释放量与Fe以及络合态铁含量显著相关;与游离态铁含量只有在厌氧培养条件下呈显著正相关关系,在淹水和厌氧条件下与无定形态铁含量成显著正相关关系。累积矿化率只有在厌氧条件下与三种形态铁氧化物以及Fe含量呈显著正相关;络合态铁和无定形态铁含量在干湿淹水阶段、淹水培养以及厌氧培养条件下与累积矿化率呈显著正相关。

关键词：水稻土铁氧化物水分状况有机碳矿化

人工BSCs对稀土尾砂理化性质及抗蚀性的影响

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中国环境科学 2021年第1期41卷 327-334页

作者：汪江萍邓扬悟黄金王慧娟唐纯童瑶瑶陈明国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心/江西离子型稀土工程技术研究有限公司江西赣州341000 江西理工大学资源与环境学院江西赣州341000

以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育3... 详细信息

以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育300d后,分析了结皮下层尾砂的pH值,容重,有机质含量,全量和速效养分含量,机械组成等基本理化性质,以及土壤侵蚀,土壤径流,保水性能等水文性质.结果表明,碎皮接种法可在短期内快速培育出人工BSCs,且人工BSCs的发育对离子型稀土矿尾砂的理化和水文性质都具有积极影响,与对照相比pH值从5.88提高至6.28,提高了6.8%,土壤酸性减弱;容重降低了11.6%,有机质,全氮,速效氮,全磷,速效磷,全钾,速效钾分别提高了294%,21.6%,81.8%,100%,260%,8.9%和52.4%;粉粒和粘粒的组成有少量提高,土壤被粘化;土壤抗侵蚀能力和保水性能均有显著提高.研究表明适宜的人工生物土壤结皮技术是稀土矿山生态修复的有效选择之一.

关键词：人工生物土壤结皮离子型稀土矿尾砂土壤理化性质抗土壤侵蚀保水性能

不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

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环境科学 2019年第2期40卷 970-977页

作者：王季斐童瑶瑶祝贞科陈珊邓扬悟葛体达吴金水江西理工大学资源与环境工程学院赣州341000 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室... 详细信息

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P <0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.

关键词：稻田土壤碳转化外源碳微生物响应土壤酶活性

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不同碳负荷梯度下稻田土壤有机碳矿化特征

环境科学 2019年第3期40卷 1483-1490页

作者：童瑶瑶王季斐祝贞科邓扬悟陈珊葛体达袁红朝吴金水江西理工大学资源与环境工程学院赣州341000 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004

易利用态有机碳是土壤微生物的重要碳源,影响土壤有机碳的矿化和累积过程,而易利用态碳源的输入量尤其是相对于土壤微生物生物量碳的不同输入负荷,对土壤有机碳的矿化影响机制尚不明确.因此,本研究采取室内模拟培养实验,选择不同浓度梯... 详细信息

易利用态有机碳是土壤微生物的重要碳源,影响土壤有机碳的矿化和累积过程,而易利用态碳源的输入量尤其是相对于土壤微生物生物量碳的不同输入负荷,对土壤有机碳的矿化影响机制尚不明确.因此,本研究采取室内模拟培养实验,选择不同浓度梯度添加[0. 5、1、3、5倍微生物量碳(MBC)]^(13)C-葡萄糖,分析葡萄糖-C的矿化特征及其激发效应.结果表明,葡萄糖-C矿化率随着外源碳添加量的增加而显著增加;葡萄糖-C向快库、慢库分配的比例也分别与碳添加量呈指数关系(R^2=0. 99,P <0. 05和R^2=0. 99,P <0. 05).在高添加量处理(3×MBC、5×MBC)中,葡萄糖的添加抑制土壤原有有机碳的矿化,即表现出负激发效应;而在低添加量处理(0. 5×MBC、1×MBC)中,表现为正激发效应,60 d培养结束后累积激发效应分别为160. 0 mg·kg^(-1)和325. 1 mg·kg^(-1).相关性分析结果表明在培养实验前期,累积激发效应主要受MBC、MBN和DOC的影响,而在后期主要β-葡糖苷酶、几丁质酶和铵态氮的影响.因此,稻田土壤有机碳矿化和激发效应与易利用态有机碳添加的碳负荷密切相关,并通过微生物量和酶活性调控土壤碳的矿化过程.本研究对于揭示稻田有机碳累积行为与推动农业可持续发展具有重要的科学意义.

关键词：水稻土碳固持易利用态碳碳负荷 13C同位素示标记激发效应

土壤铵态氮中氮稳定同位素丰度测定的两种前处理方法比较

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质谱学报 2019年第4期40卷 349-355,I0002页

作者：贺珍王久荣童瑶瑶张丽萍耿梅梅许丽卫陈闻彭灿袁红朝中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 江西理工大学江西赣州341000

为了建立一种更准确、更快速的土壤铵态氮中氮稳定同位素丰度测定的前处理方法,分别采用扩散法和N2O产生法进行前处理,通过稳定同位素质谱仪(Flash HT-IRMS)和气体预浓缩-稳定同位素质谱仪(PreCon-IRMS)分析了硫酸铵参比溶液和不同类型... 详细信息

为了建立一种更准确、更快速的土壤铵态氮中氮稳定同位素丰度测定的前处理方法,分别采用扩散法和N2O产生法进行前处理,通过稳定同位素质谱仪(Flash HT-IRMS)和气体预浓缩-稳定同位素质谱仪(PreCon-IRMS)分析了硫酸铵参比溶液和不同类型稻田土壤浸提液铵态氮中氮稳定同位素丰度。结果表明,采用扩散法和N2O产生法测定硫酸铵参比溶液,均能获得较好的氮同位素分析精度,精密度分别小于0.5%和0.2%。但扩散法前处理过程中存在氮同位素分馏现象,需要通过标准曲线对测试结果进行校正。而对于不同类型稻田土壤浸提液铵态氮中氮稳定同位素丰度的测定,采用N2O产生法结合PreCon-IRMS的分析方法所获得分析结果的准确度和精密度均优于扩散法结合Flash HT-IRMS的分析方法。另外,改进后的N2O产生法结合辅助的全自动微量氮转化-N2O发生装置可以实现对土壤浸提液铵态氮的在线批量前处理,分析时间短、样品消耗量少,仅需10μg的氮量。因此,针对土壤中微量铵态氮中氮稳定同位素丰度测定,采用N2O产生法结合Precon-IRMS的分析方法比扩散法结合Flash HT-IRMS的分析方法更具有优势。

关键词：土壤铵态氮稳定同位素质谱氮同位素扩散法 N2O产生法

MYB转录因子在药用植物次生代谢领域的研究进展

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分子植物育种 2020年第2期18卷 425-432页

作者：段童瑶黄璐瑶王磊李佳山东中医药大学药学院

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,其生物学功能广泛,除去参与植物生长发育、生理活动代谢、细胞形态及模式建成、初生和次生代谢反应、对生物和非生物胁迫的应答等众多生物学过程外,在药用植物的次生代谢方面也颇具影响。目... 详细信息

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,其生物学功能广泛,除去参与植物生长发育、生理活动代谢、细胞形态及模式建成、初生和次生代谢反应、对生物和非生物胁迫的应答等众多生物学过程外,在药用植物的次生代谢方面也颇具影响。目前关于MYB转录因子的研究多集中于农作物上,对于药用植物的研究少之又少,仍有很大研究空间。本研究综述了植物MYB转录因子的进化史、特征分类、功能及转化机制,着重探讨了MYB转录因子在植物次生代谢方面所起的作用,归纳总结前人相关的研究方法与思路,阐述国内外相关研究MYB的进展,为从多层面深入研究及更好地利用药用植物MYB转录因子提供思路和方法。

关键词：药用植物 MYB 次生代谢研究进展

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盐胁迫下外源钙对忍冬光合系统的调控

中国中药杂志 2019年第8期44卷 1531-1536页

作者：黄璐瑶李壮壮段童瑶王磊张永清李佳山东中医药大学山东济南250355

外源钙可以加强某些植物对非生物胁迫的抗性。然而,钙对盐胁迫下忍冬的作用尚不清楚。该试验旨在研究外源钙对盐处理下忍冬的生物量、光合色素含量、气体交换参数和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线产生的影响。实验选用一年生忍冬为研究材... 详细信息

外源钙可以加强某些植物对非生物胁迫的抗性。然而,钙对盐胁迫下忍冬的作用尚不清楚。该试验旨在研究外源钙对盐处理下忍冬的生物量、光合色素含量、气体交换参数和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线产生的影响。实验选用一年生忍冬为研究材料,用4个水平盐浓度(0,50,100,150 mmol·L-1)和2个水平钙浓度(0,20 mmol·L-1)处理忍冬7 d,采用JIP-test参数,结合气体交换参数,分析外源钙是否可以提高盐胁迫下忍冬的抗性。结果显示,外源钙处理的忍冬比仅用盐处理的忍冬具有更好的光化学性能,代表了光合作用中心PSⅡ整体活性的PIABS,PItotal,表征电子传递效率的相关参数φP0,ψE0,φE0,σR,φR均显著提高。同时,气体交换参数Gs,Ci,Tr也保持在较高水平,与光合色素含量和生物量变化趋势一致。综上所述,外源钙保护了PSⅡ免于失活,促进了光合电子的传递,维持了较高的胞间CO2浓度,对盐胁迫下忍冬的生长起到了积极作用。

关键词：忍冬外源钙盐胁迫光合系统

鹅去氧胆酸的大孔树脂纯化工艺优化及其降血脂活性

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现代食品科技 2018年第8期34卷 123-129页

作者：席晓志郭莎莎曹慧崔晓伟周继栋胡超群王磊段童瑶黄璐瑶李佳山东中医药大学药学院山东济南250355

本文研究了大孔树脂对鹅去氧胆酸的纯化工艺及鹅去氧胆酸的降血脂功能。通过单因素法优选大孔树脂分离纯化鸡胆汁中的鹅去氧胆酸。将优化得到的鹅去氧胆酸灌胃给高血脂大鼠,给药28 d后测定对高血脂大鼠的血清总胆固醇,甘油三酯和高密度... 详细信息

本文研究了大孔树脂对鹅去氧胆酸的纯化工艺及鹅去氧胆酸的降血脂功能。通过单因素法优选大孔树脂分离纯化鸡胆汁中的鹅去氧胆酸。将优化得到的鹅去氧胆酸灌胃给高血脂大鼠,给药28 d后测定对高血脂大鼠的血清总胆固醇,甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇含量的变化。结果发现:D101大孔树脂对鹅去氧胆酸有较好的吸附和洗脱效果,其最佳纯化条件是上样浓度为10mg/m L,上样体积流量2 BV/h,7 BV55%乙醇洗脱,5 BV75%乙醇洗脱。经D101大孔树脂洗脱得到的鹅去氧胆酸纯度为98%。且得到的鹅去氧胆酸灌胃给大鼠后,给药的中、高剂量组显著降低了高血脂大鼠血清总胆固醇(TC),甘油三酯(TG)和高密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的含量(p<0.05)。结果显示:该纯化工艺操作简单,环保无污染,可以得到纯度较高的鹅去氧胆酸,且药理实验证明得到的鹅去氧胆酸具有一定降血脂功效。

关键词：大孔树脂纯化鹅去氧胆酸降血脂

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洋参蒺藜多糖片的制备及其抗疲劳功能研究

中国食品添加剂 2018年第2期29卷 67-72页

作者：席晓志郭弘郭莎莎王磊段童瑶黄璐瑶李佳山东中医药大学药学院济南250355

目的:洋参蒺藜多糖片的制备及其抗疲劳功能研究。方法:将提取的西洋参和白蒺藜中的多糖成分与辅料混合制片。通过正交试验优选出洋参蒺藜多糖片的最佳制备工艺,紫外分光光度法测定其多糖含量,然后分别将洋参蒺藜多糖片水溶物12g/kg、24g... 详细信息

目的:洋参蒺藜多糖片的制备及其抗疲劳功能研究。方法:将提取的西洋参和白蒺藜中的多糖成分与辅料混合制片。通过正交试验优选出洋参蒺藜多糖片的最佳制备工艺,紫外分光光度法测定其多糖含量,然后分别将洋参蒺藜多糖片水溶物12g/kg、24g/kg、36g/kg给小鼠灌胃,测定负重游泳时间,小鼠肝糖原、血乳酸、血清尿素氮含量。结果:片剂的最佳辅料及质量比为蔗糖∶糊精∶玉米淀粉∶硬脂酸镁(9∶16∶6∶0.12),其平均多糖含量为98.14mg/g。在负重游泳实验中,小鼠给药组游泳时间显著大于阳性对照组(p<0.05),且血乳酸和血清尿素氮也显著低于阳性对照组(p<0.05)。结论:洋参蒺藜多糖片具有明显的抗疲劳作用,能显著降低小鼠的运动疲劳指标。

关键词：洋参蒺藜多糖片负重游泳抗疲劳