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花生壳及其生物炭施用对旱地红壤微生物活性及红薯产量的影响

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土壤通报 2023年第2期54卷 392-399页

作者：冯今萍周际海魏倩郜茹茹成艳红黄欠如李大明安徽师范大学生态与环境学院皖江流域退化生态系统的恢复与重建省部共建协同创新中心安徽芜湖241002 江西省红壤研究所江西省红壤耕地保育重点实验室江西进贤331717

【目的】明确旱地红壤微生物活性及作物产量对花生壳及其生物炭的响应规律。【方法】本研究在江西旱地红壤区进行田间定位试验,根据“等碳量还田”原则设置7个处理。包括常规管理(CK),施用花生壳3000 kg hm^(−2)(S1)、4500 kg hm^(−2)(... 详细信息

【目的】明确旱地红壤微生物活性及作物产量对花生壳及其生物炭的响应规律。【方法】本研究在江西旱地红壤区进行田间定位试验,根据“等碳量还田”原则设置7个处理。包括常规管理(CK),施用花生壳3000 kg hm^(−2)(S1)、4500 kg hm^(−2)(S2)、6000 kg hm^(−2)(S3),施用花生壳生物炭1000 kg hm^(−2)(BC1)、1500 kg hm^(−2)(BC2)、2000 kg hm^(−2)(BC3),各处理均种植红薯。通对红薯生育期内土壤基础呼吸强度、土壤微生物量碳、土壤酶活性的测定探讨花生壳及其生物炭对旱地红壤微生物活性及红薯产量的影响。【结果】施用花生壳及其生物炭均能提高土壤基础呼吸强度、土壤微生物量碳含量,花生壳及其生物炭的施用提高了土壤FDA水解酶和土壤脱氢酶活性,且均以苗期S2比CK增加最显著,增幅分别达54.78%和47.79%。花生壳及其生物炭的施用对土壤过氧化氢酶活性有促进作用,在块根形成初期S3增加最显著,达31.33%,土壤蔗糖酶活性以苗期S3增加最显著,达69.42%;施用花生壳及其等碳量生物炭均能提高红薯产量,红薯产量与土壤微生物量碳呈极显著正相关,与土壤基础呼吸强度呈显著正相关。【结论】适量的花生壳及其生物炭还田可以改善土壤肥力状况,增加红薯的产量。

关键词：花生壳生物炭旱地红壤微生物活性红薯产量

花生壳及其生物质炭施用对旱地红壤肥力及红薯产量的影响

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花生壳及其生物质炭施用对旱地红壤肥力及红薯产量的影响

作者：郜茹茹南昌工程学院

学位级别：硕士

旱地红壤是江西重要的农业生产资源,丰富的水热资源使得该区农业生产和经济发展潜力巨大,在我国农业可持续发展中发挥着重要作用。但由于旱地红壤地力低下,严重制约了江西红壤区农业的可持续发展。如何提高旱地红壤肥力,改善土壤生态系... 详细信息

旱地红壤是江西重要的农业生产资源,丰富的水热资源使得该区农业生产和经济发展潜力巨大,在我国农业可持续发展中发挥着重要作用。但由于旱地红壤地力低下,严重制约了江西红壤区农业的可持续发展。如何提高旱地红壤肥力,改善土壤生态系统环境,是旱地红壤资源可持续利用的首要问题。基于此,本研究选择旱地作物花生壳及由其制备的生物质炭作为研究材料,试验共设置7个处理:(1)CK:常规管理、(2)S1:施用花生壳(3000 kg/hm)、(3)S2:施用花生壳(4500 kg/hm)、(4)S3:施用花生壳(6000 kg/hm)、(5)BC1:施用花生壳生物质炭(1000 kg/hm)、(6)BC2:施用花生壳生物质炭(1500 kg/hm)、(7)BC3:施用花生壳生物质炭(2000 kg/hm),通过田间定位试验的方法,研究花生壳及其生物质炭对旱地红壤理化性质、微生物活性、微生物群落结构及红薯产量的影响,探讨影响旱地红壤质量的主导因子,为旱地红壤肥力的提升提供科学依据,为旱地红壤区农作物秸秆综合利用及循环农业的实施提供理论及实践指导。主要研究结果如下:(1)花生壳及其生物质炭的施用均能降低土壤容重,其中花生壳对土壤容重降幅最大是在S3处理的15-30 cm土层,达1.24%;生物质炭对土壤容重降幅最大是在BC3处理的0-15 cm土层,达3.01%。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤有机碳含量,其中花生壳及其生物质炭对土壤有机碳含量增幅最大均是在块根形成初期,S3、BC3处理的0-15 cm土层,分别达3.11%、3.84%。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤全氮含量,其中处理S2、BC2对土壤全氮含量的提升效果最显著,但随施用量的提高先增加后下降。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤全磷含量,且随施用量的提高而增加,其中处理S3、BC3对土壤全磷含量的提升效果最优。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤水解氮含量,其中花生壳及其生物质炭对土壤水解氮含量增幅最大均是在块根形成初期,S3、BC2处理的15-30 cm土层,分别达47.36%、57.23%。花生壳及其生物质炭的施用对土壤有效磷含量的影响无显著性变化。(2)花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤呼吸强度、微生物量碳含量,其中花生壳对土壤呼吸强度增幅最大是在苗期,S3处理的0-15 cm土层,达152.20%,对微生物量碳含量增幅最大是在块根收获期,S3处理的0-15 cm土层,达183.56%;生物质炭对土壤呼吸强度增幅最大是在块根收获期,BC2处理的15-30 cm土层,达242.47%,对微生物量碳含量增幅最大是在块根形成初期,BC2处理的15-30 cm土层,达251.15%。花生壳及其生物质炭的施用在一定程度上提高了土壤FDA水解酶、脱氢酶活性,其中处理S2、BC2对土壤FDA水解酶、脱氢酶活性的促进作用最显著,较多施用(处理S3、BC3)会对FDA水解酶、脱氢酶活性产生抑制作用。花生壳及其生物质炭的施用在一定程度上对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性表现为促进作用,其中处理S3、BC2对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性的促进作用最显著。花生壳及其低剂量生物质炭(BC1处理)的施用均能提高土壤脲酶活性,其中花生壳对土壤脲酶活性增幅最大是在苗期,S3处理的15-30 cm土层,达45.70%;低剂量生物质炭(BC1处理)对土壤脲酶活性增幅最大是在苗期,BC1处理的15-30 cm土层,达47.79%。(3)花生壳及其生物质炭的施用在一定程度上提高了土壤微生物总PLFAs含量及各菌群PLFAs含量,其中花生壳及其生物质炭对土壤微生物总PLFAs含量增幅最大均是在块根形成初期,S2、BC2处理的0-15 cm土层,分别达106.64%、112.16%;花生壳及其生物质炭对土壤革兰氏阳性菌PLFAs含量增幅最大均是在块根形成初期,S2、BC2处理的0-15 cm土层,分别达95.33%、102.52%;花生壳及其生物质炭对土壤革兰氏阴性菌PLFAs含量增幅最大均是在块根形成初期,S2、BC2处理的0-15 cm土层,分别达108.72%、115.64%;花生壳及其生物质炭在一定程度上均提高了土壤真核微生物PLFAs、放线菌PLFAs、丛枝菌根真菌PLFAs、真菌PLFAs的含量,其中S2、BC2处理对各菌群PLFAs含量的提高最显著。较多施用(处理S3、BC3)会降低土壤微生物总PLFAs含量及各菌群PLFAs含量,从而改变了土壤微生物群落结构。(4)花生壳及其生物质炭的施用均能提高旱地红壤红薯产量,红薯产量随着花生壳及其生物质炭施用量的增加先增加后下降,但总体上均高于对照CK处理,其中花生壳对红薯产量增幅最大是S2处理,达13.00%,生物质炭对红薯产量增幅最大是BC2处理,达20.72%。综上所述,适量施用花生壳及其生物质炭能够有效改善土壤理化性质、土壤微生物活性及微生物群落结构,提高

关键词：花生壳生物质炭土壤理化性质微生物活性微生物群落结构红薯产量

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土壤镉污染对香樟幼苗光合和生理特性的影响

林业科学 2020年第6期56卷 193-201页

作者：周际海程坤郜茹茹段洪浪濮海燕金志农南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室南昌330099 安徽师范大学生命科学学院重要生物资源保护与利用研究安徽省省级重点实验室芜湖241000

【目的】研究镉污染对香樟幼苗生理生化特性的影响,揭示光合作用等生理特性对香樟镉胁迫的响应机制,探讨香樟的镉耐性及其用于污染修复的潜力与可行性,为镉污染的土壤修复提供数据积累和初步科学依据。【方法】选取1年生香樟为试验材料... 详细信息

【目的】研究镉污染对香樟幼苗生理生化特性的影响,揭示光合作用等生理特性对香樟镉胁迫的响应机制,探讨香樟的镉耐性及其用于污染修复的潜力与可行性,为镉污染的土壤修复提供数据积累和初步科学依据。【方法】选取1年生香樟为试验材料,采用盆栽试验,设置4个处理,即镉污染浓度分别为0(CK)、1(Cd1)、10(Cd2)和30 mg·kg-1(Cd3),每个处理设5个重复,分别于第0、15、30和60天采样,分析测定不同浓度镉污染条件下香樟叶片光合作用参数以及叶绿素、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和丙二醛含量。【结果】处理0~15天内,不同浓度镉胁迫下香樟叶片的净光合速率(Pn)无显著变化,培养30天和60天后不同浓度镉处理的Pn均低于对照,且以高浓度Cd3对Pn影响最大,较CK降低约22.33%。不同浓度镉处理下香樟叶绿素含量均降低,降低程度与镉浓度有关。不同浓度镉处理的香樟叶片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均增加,Cd3的最高。处理30天和60天后,中高浓度镉处理的超氧化物歧化酶活性显著高于CK和低浓度镉处理;过氧化物酶活性随着镉污染时间及浓度增加而上升;Cd2和Cd3的丙二醛增加显著。【结论】香樟的光合作用参数、渗透调节物质及抗氧化酶等生理生化特性指标与镉浓度和培养时间密切相关,不同浓度镉处理的香樟光合生理特征反映出其具有一定的耐镉性,具备修复重金属污染土壤的潜在价值。

关键词：香樟镉污染光合生理生化

不同种类食细菌线虫对石油污染土壤微生物的影响

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中国环境科学 2020年第1期40卷 357-364页

作者：周际海唐嘉婕郜茹茹杨红飞程洪刘佳丽袁颖红南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室江西南昌330099 安徽师范大学生命科学学院重要生物资源保护与利用研究安徽省省级重点实验室安徽芜湖241000

通过在石油污染土壤中接种不同种类食细菌线虫,探究土壤微生物活性和多样性的变化.本试验设置5个处理:杀灭线虫土壤(NFS)、石油污染土壤(SP)、在石油污染土壤中分别接种不同线虫,即秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,SPN1)、头叶属线... 详细信息

通过在石油污染土壤中接种不同种类食细菌线虫,探究土壤微生物活性和多样性的变化.本试验设置5个处理:杀灭线虫土壤(NFS)、石油污染土壤(SP)、在石油污染土壤中分别接种不同线虫,即秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,SPN1)、头叶属线虫(Cephalobus persegnis,SPN2)和小杆属线虫(Rhabditis marina,SPN3).结果表明,经过168d试验,和NFS相比,SP的土壤基础呼吸和脲酶活性增大,而微生物量碳含量和蔗糖酶活性减小.和SP相比,SPN1、SPN2、SPN3的基础呼吸增大,微生物量碳减少了34.59%~72.48%,蔗糖酶活性增加了15.66%~22.89%.SP、SPN1、SPN2和SPN3的微生物的丰富度(S)分别下降了5.00,7.25,2.50和9.75,Shannon-Wiener指数(H')分别显著下降了0.18,0.15,0.15和0.23.不同种类的食细菌线虫可通过捕食作用对石油污染土壤微生物活性及多样性产生影响并有种间差异,有利于提高石油污染土壤微生物活性,促进石油降解.

关键词：土壤石油污染食细菌线虫土壤酶活性微生物多样性

旱地红壤不同土地利用方式对土壤酶活性及微生物多样性的影响差异

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水土保持学报 2020年第1期34卷 327-332页

作者：周际海郜茹茹魏倩袁颖红濮海燕南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室南昌330099 安徽师范大学生命科学学院重要生物资源保护与利用研究安徽省省级重点实验室安徽芜湖241000

土壤是人类存在与发展的必需物质基础,土地利用的变化直接影响土壤质量。以江西红壤为例,通过野外采样和室内实验分析,研究了旱地红壤的5种土地利用方式:荒地(HD)、茶树园(CSY)、柑橘园(GJY)、花生地(HSD)、玉米地(YMD)的表层土壤(0-15 ... 详细信息

土壤是人类存在与发展的必需物质基础,土地利用的变化直接影响土壤质量。以江西红壤为例,通过野外采样和室内实验分析,研究了旱地红壤的5种土地利用方式:荒地(HD)、茶树园(CSY)、柑橘园(GJY)、花生地(HSD)、玉米地(YMD)的表层土壤(0-15 cm)土壤酶活性及微生物多样性。结果表明:与荒地相比,茶树园、柑橘园、花生地和玉米地的土壤基础呼吸强度分别提高了93.33%,79.71%,9.12%,6.45%;茶树园的土壤微生物量碳含量比荒地的增大了113.67%,而柑橘园、花生地和玉米地比荒地的分别减小了12.35%,6.84%,87.57%;茶树园、柑橘园和花生地的土壤FDA水解酶活性分别比荒地的增大了51.99%,44.04%,25.55%,而玉米地的比荒地的减小了13.62%;茶树园和花生地的土壤脱氢酶活性分别比荒地的增大了2.47%和123.63%,柑橘园的比荒地的增大了35.70%;5种土地利用类型对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性影响较小。茶树园、柑橘园和花生地的土壤微生物总磷脂脂肪酸量分别比荒地的增大了11.11%,5.56%,2.78%,而玉米地的比荒地的减小了13.89%;茶树园、柑橘园和玉米地的土壤细菌种类分别比荒地的减少约9.09%,4.55%,22.73%;不同土地利用方式的土壤真菌种类数相同,无差异;茶树园和花生地的土壤放线菌种类均比荒地的增大约16.67%,而柑橘园的比荒地的减少约16.67%。说明相比于荒地、柑橘园、花生地和玉米地,茶树园的土壤微生物多样性更加丰富,群落结构也相对稳定,种植茶树更有利于提高土壤质量及对土壤肥力的保持。

关键词：土地利用方式土壤酶活性土壤微生物多样性

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

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水土保持学报 2019年第4期33卷 248-254页

作者：周际海陈晏敏袁颖红郜茹茹刘再群李威濮海燕南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室南昌330099 安徽师范大学生命科学学院安徽省重要生物资源保护与利用研究重点实验室安徽芜湖241000

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和... 详细信息

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。

关键词：小麦秸秆生物质炭土壤温室气体微生物活性

铅镉、石油污染和黑麦草种植对土壤微生物活性的影响差异

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土壤通报 2019年第6期50卷 1447-1454页

作者：周际海郜茹茹吴雪艳刘再群濮海燕袁颖红田胜尼南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室江西南昌330099 安徽师范大学生命科学学院重要生物资源保护与利用研究安徽省省级重点实验室安徽芜湖241000 安徽农业大学生命科学学院安徽合肥230036

矿产和石油的生产与使用导致不同程度的土壤重金属和石油污染,已影响到人类健康与安全,土壤污染修复迫在眉睫。本研究采用室内盆栽试验的方法,在铅镉污染、石油污染土壤中种植黑麦草(Lolium perenne),探究土壤基础呼吸(SBR)、微生物生... 详细信息

矿产和石油的生产与使用导致不同程度的土壤重金属和石油污染,已影响到人类健康与安全,土壤污染修复迫在眉睫。本研究采用室内盆栽试验的方法,在铅镉污染、石油污染土壤中种植黑麦草(Lolium perenne),探究土壤基础呼吸(SBR)、微生物生物量碳(MBC)及相关土壤酶活性的变化,揭示铅镉、石油污染对土壤微生物的影响,进而为重金属及石油污染土壤修复及其环境评价提供理论依据。共设置6个处理:未污染土壤(S),未污染土壤+黑麦草(SG),铅镉污染土壤(SH),铅镉污染土壤+黑麦草(SHG),石油污染土壤(SP),石油污染土壤+黑麦草(SPG)。研究发现:与处理S相比,在本研究铅镉及石油污染水平下,处理SH的SBR、MBC、过氧化氢酶活性和脲酶活性分别显著降低22.42%、44.90%、6.35%和44.88%(P<0.05);处理SP的SBR、MBC、脲酶活性和脱氢酶活性分别增加23.06%、52.04%、42.26%和65.37%(P<0.05);处理SG的MBC和过氧化氢酶活性分别降低60.54%和4.55%(P<0.05),SBR和脱氢酶活性分别增加31.51%和94.86%(P<0.05)。土壤受污染后,种植黑麦草处理的SBR和MBC、过氧化氢酶活性、脲酶活性高于对应未种植黑麦草的处理。这一结果表明,在一定含量范围内重金属污染抑制土壤微生物活性,而石油污染初期抑制、后期可以提升微生物活性,种植黑麦草在后期可显著增强污染土壤的微生物活性、提高土壤微生物生物量。

关键词：黑麦草铅镉污染石油污染土壤基础呼吸土壤酶活性

土壤水分含量对石油污染土壤微生物活性的影响

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南昌工程学院学报 2019年第6期38卷 27-32页

作者：周际海唐嘉婕郜茹茹刘再群程洪袁颖红樊后保南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室江西南昌330099 安徽师范大学生命科学学院安微芜湖241000

微生物修复是土壤石油污染修复的重要技术之一,但土壤石油污染物的微生物降解过程很复杂,受多种因素影响,包括微生物种类和数量、环境因素等。实验设4种处理:未污染土壤(S);石油污染土壤,将土壤水分分别调节到饱和含水量的35%、50%和65%... 详细信息

微生物修复是土壤石油污染修复的重要技术之一,但土壤石油污染物的微生物降解过程很复杂,受多种因素影响,包括微生物种类和数量、环境因素等。实验设4种处理:未污染土壤(S);石油污染土壤,将土壤水分分别调节到饱和含水量的35%、50%和65%,即处理M1、M2和M3。研究不同水分条件下石油污染土壤中微生物活性的变化,为石油污染土壤的生物修复提供初步理论依据。研究发现不同水分含量的石油污染土壤的土壤基础呼吸、土壤微生物量碳、FDA水解酶、脱氢酶、蔗糖酶和脲酶活性分别是S的0.82~7.14倍、0.20~4.00倍、0.30~1.36倍、0.64~7.41倍、0.26~2.24倍和0.80~8.25倍。结果证明石油污染后期能促进土壤基础呼吸,对脱氢酶与脲酶有一定的激活作用;污染土壤水分含量也影响土壤酶活性,但不同酶对土壤水分的响应不同。

关键词：石油污染土壤土壤水分土壤微生物活性土壤酶活性

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刺激响应型脂质体的构建策略及其生物学应用

生物工程学报 2024年第6期40卷 1742-1751页

作者：高欣茹许文涛中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 中国农业大学营养与健康系食品精准营养与质量控制教育部重点实验室北京100083

刺激响应型脂质体作为一种新型纳米载体,已广泛应用于医学、食品及化妆品领域。本文围绕刺激响应型脂质体的制备方式、构建策略及其生物学应用展开了详细的介绍。其中,重点综述了pH敏感型、氧化还原敏感型、酶敏感型、热敏型、光敏型和... 详细信息

刺激响应型脂质体作为一种新型纳米载体,已广泛应用于医学、食品及化妆品领域。本文围绕刺激响应型脂质体的制备方式、构建策略及其生物学应用展开了详细的介绍。其中,重点综述了pH敏感型、氧化还原敏感型、酶敏感型、热敏型、光敏型和磁场响应型脂质体的功能原理,并根据给药方式的不同对其应用进行了总结归纳。最后,本文对当前刺激响应型脂质体面临的问题与发展前景作出了概括展望。

关键词：刺激响应脂质体构建策略给药方式药物递送