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花生全生育期镉吸收及迁移转运特征

中国油料作物学报 2024年

作者：唐鑫王玉荣周志高丁昌峰王兴祥中国科学院南京土壤研究所中国科学院大学

为探明花生籽粒镉（Cd）积累的关键时期和花生生长过程中Cd的吸收分配动态，选择花育22、湘花2008和粤油43三个花生品种进行田间试验，分析花生不同生育期各器官中Cd含量和转运系数（TF）的动态变化，并比较品种间的差异。实验结果表明... 详细信息

为探明花生籽粒镉（Cd）积累的关键时期和花生生长过程中Cd的吸收分配动态，选择花育22、湘花2008和粤油43三个花生品种进行田间试验，分析花生不同生育期各器官中Cd含量和转运系数（TF）的动态变化，并比较品种间的差异。实验结果表明籽粒中大于69%的Cd来自于结荚前期至饱果初期，且与籽粒生物量增长的关键时期一致。花生植株对Cd的吸收高峰期在结荚中期，进入饱果初期后，植株Cd净增长量急剧减少并保持较低的增长水平。花生根系吸收的Cd能高效地转运到地上部，其转运系数随着花生的生长持续提高，在花针期到达峰值，而后逐渐下降，但仍保持较高的转运系数（TF> 1）。Cd从地上部转运至荚果是相对低效的过程，在整个生殖生长期保持相对稳定（TF≤0.2），而Cd从果壳到籽粒的转运效率较高，随着荚果的发育迅速增加，在饱果前期到达峰值，而后保持稳定或略有下降。花生吸收的Cd主要分配至茎叶，占植株Cd总量的80%以上。花育22茎叶的生长优势和相对较低的壳-籽粒的转运系数是其籽粒Cd积累低于另外两个品种的重要原因。减少生殖生长期，尤其是结荚初期及以后花生根系对Cd的吸收和Cd从地上部向荚果的迁移，以及限制结荚前期到饱果初期Cd从果壳向籽粒的转运是控制花生籽粒镉积累的关键。

关键词：花生镉红壤动态规律关键生育期

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氢气代谢及其环境生物修复功能研究进展

土壤学报 2024年第4期61卷 916-928页

作者：徐勇峰滕应骆永明中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008

分子氢是多种微生物代谢之间相互作用的关键中介物,环境中产氢微生物和耗氢微生物的活动决定了全球氢气循环,对其他重要元素生物地球化学循环具有潜在的驱动作用。环境功能微生物在维持环境生态系统平衡、消除次生环境污染等领域中扮演... 详细信息

分子氢是多种微生物代谢之间相互作用的关键中介物,环境中产氢微生物和耗氢微生物的活动决定了全球氢气循环,对其他重要元素生物地球化学循环具有潜在的驱动作用。环境功能微生物在维持环境生态系统平衡、消除次生环境污染等领域中扮演着不容忽视的重要作用。因此,理解环境中氢气代谢(氢气的产生和消耗)微生物对生态环境的影响及其在环境生物修复中的作用与功能,对认识氢气的生态环境效应并将该生物能源应用于生物修复具有重要的科学意义和实践价值。系统分析了氢气代谢过程及氢化酶的分类和功能,总结了微生物产生和消耗氢气的多种途径及其对土壤生态环境效应和生物修复作用的影响,指出了目前氢气代谢过程及氢化酶应用于环境生物修复领域存在的关键科学技术问题,提出了未来的研究思路与重点方向,以推动氢气这种生物能源成就一种有前景的环境污染修复策略。

关键词：氢气氢化酶土壤生物修复微生物

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中国科学院常熟农业生态实验站

中国科学院院刊 2024年第7期39卷 1288-1291,F0004页

作者：中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所南京211135

中国科学院常熟农业生态实验站(以下简称“常熟站”)隶属于中国科学院南京土壤研究所,前身为中国科学院南京土壤研究所太湖农业生态试验站。20世纪50—80年代,中国科学院南京土壤研究所在太湖平原实施了一系列卓有成效的土壤改良、合理... 详细信息

中国科学院常熟农业生态实验站(以下简称“常熟站”)隶属于中国科学院南京土壤研究所,前身为中国科学院南京土壤研究所太湖农业生态试验站。20世纪50—80年代,中国科学院南京土壤研究所在太湖平原实施了一系列卓有成效的土壤改良、合理施肥、丰产试验等科研任务。由南京土壤研究所承担的“六五”国家科技攻关计划“太湖地区高产土壤的培育与合理施肥的研究”结束后,南京土壤研究所明确把水稻土、红壤、潮土三类主要农业土壤作为以后的研究工作重点,所领导与长期在太湖地区的研究人员认为,要把太湖地区工作延续下去,必须建立一个相对稳定的试验站,作为水稻土、经济发达地区农业与生态环境变化的研究基地,在此背景下,常熟站于1987年6月应运而生。

关键词：南京土壤研究所中国科学院丰产试验科研任务生态实验站合理施肥生态试验站土壤改良

酸中性土壤交换性盐基总量检测方法的影响因素

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中国无机分析化学 2024年

作者：陆文苑蒋倩唐昊冶刘云王雪娇孙晓丽王彦朱波陆国兴陈虹中国科学院南京土壤研究所

目前，酸中性土壤交换性盐基总量的检测方法主要为乙酸铵交换-中和滴定法，其特点为步骤繁杂、操作难度大，也是全国三普内业指标实验中的技术难点之一。通过采用多类土壤标准物质为研究对象，探讨样品质量、交换试剂、检测方式对盐基... 详细信息

目前，酸中性土壤交换性盐基总量的检测方法主要为乙酸铵交换-中和滴定法，其特点为步骤繁杂、操作难度大，也是全国三普内业指标实验中的技术难点之一。通过采用多类土壤标准物质为研究对象，探讨样品质量、交换试剂、检测方式对盐基总量的影响，并对土壤交换性盐基总量与交换性盐基各离子之间的相关性进行分析。结果表明，高含量盐基样品ASA-7a在添加与不添加EDTA的乙酸铵溶液交换下，电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定的加和盐基总量值分别为(34.71±0.10)、(33.26±0.18)cmol/kg，中和滴定检测后一交换液的值则偏高，达到(38.80±0.62) cmol/kg，并且不同交换试剂间和检测方式间均有一定差异性(P0.05)。尽管ICP-OES测定加和盐基总量的相对误差RE与相对标准偏差RSD分别小于7%、1.2%，其精密度与准确度均优于中和滴定法，但两种检测方式结果均在标准参考值范围内。对于批量样品土壤交换性盐基总量的测定与数据的比对统计分析，建议遵照统一的规程并保持方法的一致性，避免因方法的不同而增大结果的差异性。

关键词：酸中性土壤土壤交换性盐基总量乙酸铵中和滴定法 ICP-OES

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大型仪器设备分层化与特征化运行管理探索

实验技术与管理 2024年

作者：蒋倩唐昊冶涂勇辉黄蓉钱薇朱波中国科学院南京土壤研究所

随着高校和科研院所大型仪器设备数量及其功能复杂性的增加，运行管理模式需持续创新与优化，该文基于网络共享平台的运行管理模式和土壤与环境研究领域的测试特征，对大型仪器设备的运行管理模式进行了探索。根据大型仪器设备运行特点... 详细信息

随着高校和科研院所大型仪器设备数量及其功能复杂性的增加，运行管理模式需持续创新与优化，该文基于网络共享平台的运行管理模式和土壤与环境研究领域的测试特征，对大型仪器设备的运行管理模式进行了探索。根据大型仪器设备运行特点，将仪器划分为常规型、环节型、耗时型、高难型等4种类型，分别采用“专职人员”“专职人员培训-操作视频-送样人”“专职人员培训-送样人”“专职人员-送样人”等分层化模式进行运行管理，统计分析这些仪器的运行机时、操作故障、自然故障、维修情况、共享率、支撑成果等多个运行指标，结果均较为满意。该文提出的分层化与特色化大型仪器设备运行管理模式，可为大型仪器设备共享率与运行效率的提升提供参考。

关键词：仪器设备运行模式仪器特征分层管理土壤与环境开放共享

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Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

金属学报 2024年第1期60卷 43-56页

作者：曾云鹏严伟史显波闫茂成单以银杨柯中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的... 详细信息

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^(-2)下降到244 cm^(-2);当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^(-2);含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu2O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌含Cu管线钢抗菌性能耐蚀性能

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赣南稀土尾矿山土体硝态氮累积特征研究

土壤学报 2024年第3期61卷 727-736页

作者：许哲杨金玲赵越张甘霖土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

稀土开采会造成大量浸矿剂(硫酸铵)残留在土壤中,高浓度铵态氮(NH_(4)^(+)-N)可能在生物化学作用下转化为硝态氮(NO_(3)^(-)-N)。为探明NO_(3)^(-)-N在稀土尾矿山土体内的含量及影响因素,明确硝酸盐污染程度,本研究选择赣南地区一个离... 详细信息

稀土开采会造成大量浸矿剂(硫酸铵)残留在土壤中,高浓度铵态氮(NH_(4)^(+)-N)可能在生物化学作用下转化为硝态氮(NO_(3)^(-)-N)。为探明NO_(3)^(-)-N在稀土尾矿山土体内的含量及影响因素,明确硝酸盐污染程度,本研究选择赣南地区一个离子型稀土原地浸矿尾矿山,由表土分层采样至基岩面,并分析土壤NO_(3)^(-)-N及相关的理化性质。研究结果表明,尾矿山土体NO_(3)^(-)-N含量变异范围非常大(2.80~193.99 mg·kg^(–1)),其平均值为46.30±55.16 mg·kg^(–1),表层土壤NO_(3)^(-)-N含量范围为2.89~6.75 mg·kg^(–1),与自然土壤相近;表层以下土壤NO_(3)^(-)-N含量明显高于自然土壤。尾矿山土体深部含矿层土壤NO_(3)^(-)-N含量明显高于表层,NO_(3)^(-)-N含量随深度的分布规律与自然土壤相反,这是矿体部分残留大量浸矿剂造成的。土壤NH_(4)^(+)-N含量主导了NO_(3)^(-)-N的产生量,但NO_(3)^(-)-N在土体不同深度、山体不同部位的累积量还受降雨淋溶及NO_(3)^(-)-N迁移过程的控制。开采结束4年后,尾矿山内累积的NO_(3)^(-)-N仍不断向环境中释放。长期来看,尾矿山土壤中富集的NH_(4)^(+)-N将不断转化为NO_(3)^(-)-N并随水迁移,持续威胁生态环境及人类健康。本研究可为稀土原地浸矿场地土壤及下游水体污染的评价和治理提供理论基础与科学支撑。

关键词：氮转化硝态氮分布硝态氮迁移离子型稀土矿区土壤

松嫩典型黑土区耕地黑土层厚度数字制图方法比较

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1452-1468页

作者：郭俊辉刘峰徐胜祥高璐璐赵治东胡文友于东升赵玉国中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 安徽理工大学空间信息与测绘工程学院淮南232001

黑土层厚度与农田土壤肥力和质量密切相关,准确刻画东北松嫩典型黑土区耕地黑土层厚度的空间分布对黑土地保护和农业可持续发展具有重要意义。然而,常用的预测模型在平原漫岗地区进行数字制图具有较大的难度,如何准确预测黑土层厚度的... 详细信息

黑土层厚度与农田土壤肥力和质量密切相关,准确刻画东北松嫩典型黑土区耕地黑土层厚度的空间分布对黑土地保护和农业可持续发展具有重要意义。然而,常用的预测模型在平原漫岗地区进行数字制图具有较大的难度,如何准确预测黑土层厚度的空间分布特征是亟待解决的问题。选取东北地区松嫩典型黑土区作为研究区,以研究区内106个剖面点和45个环境因子为基础数据,通过因子重要性排序和相关性剔除法筛选变量,利用多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)、随机森林(Random Forest,RF)、梯度提升树(Gradient Boosting Decsion Tree,GBDT)、极端梯度提升(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)、随机森林回归克里格(Random Forest-Regression Kriging,RF-RK)和堆叠泛化模型(Stacking)对黑土层厚度进行空间预测制图,评估不同模型预测精度并研究影响黑土层厚度空间分布的最优协变量,并基于较优模型绘制东北黑土区耕地黑土层厚度分级图。结果表明:①Stacking组合多种模型的优点,预测性能表现最佳(R^(2)=0.47,MAE=21.02 cm,RMSE=27.12 cm),其次是RF-RK和RF;②通过变量筛选剔除低贡献度的环境变量后,不同模型的R^(2)平均提高0.11,其中MLR提升幅度最大为0.32;③不同模型预测的松嫩典型黑土区黑土层厚度空间分布趋势基本一致,60 cm以上的黑土层主要分布在研究区的东北部和东南部,而30 cm以下的黑土层主要分布在研究区的西南部。在平原漫岗地区,RF-RK和Stacking可以作为黑土层厚度预测的有效方法,总初级生产力(GPP)、坡度坡长因子(LS)和地表温度最大值合成(LSTm)是模型中最重要的解释变量,且黑土层厚度的空间分布信息能为黑土区耕地黑土保护和农业可持续发展提供数据支持。

关键词：黑土层厚度数字土壤制图变量筛选机器学习随机森林回归克里格堆叠泛化模型空间分异特征最优协变量

蛋白质组学分析揭示水稻地上部对缺铁和高铁胁迫的响应

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土壤学报 2024年第1期61卷 118-128页

作者：张欣王若男沈仁芳兰平土壤与农业可持续国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

铁在矿质土壤中含量丰富,但在中性和碱性土壤中大多以不易被植物吸收利用的氧化物或氢氧化物形式存在;稻田土壤在淹水条件时氧化还原电位较低,大量铁以易被植物吸收利用的亚铁形式存在。土壤中铁的生物有效性过低或过高均会导致植物的... 详细信息

铁在矿质土壤中含量丰富,但在中性和碱性土壤中大多以不易被植物吸收利用的氧化物或氢氧化物形式存在;稻田土壤在淹水条件时氧化还原电位较低,大量铁以易被植物吸收利用的亚铁形式存在。土壤中铁的生物有效性过低或过高均会导致植物的生长发育受阻。本研究对缺铁(0μmol·L^(-1))、铁充足(40μmol·L^(-1))和高铁(350和500μmol·L^(-1))条件生长的水稻地上部进行了非标记蛋白质组学分析。结果显示,与铁充足条件相比,缺铁和两种浓度的高铁胁迫水稻中分别有130、157和118个蛋白质的丰度发生显著变化。基因本体富集分析显示,缺铁和高铁胁迫下的差异蛋白在初级代谢过程、有机氮化合物代谢过程、蛋白质代谢过程和细胞成分组织或生物发生等生物学过程均显著富集;差异蛋白还参与核糖体、光合作用和氧化磷酸化等代谢途径。缺铁胁迫显著影响参与苯丙烷类物质和辅助因子生物合成的蛋白质丰度,而高铁胁迫则引起氨基酸生物合成过程的蛋白质丰度发生显著变化。本研究发掘到一系列可用于水稻铁高效育种工作的候选蛋白,还发现了一些功能未知的差异蛋白可作为后续水稻铁胁迫响应的研究目标,同时为理解植物应对铁胁迫的完整响应网络提供了补充信息。

关键词：铁胁迫蛋白质组光合作用核糖体氧化胁迫氨基酸的生物合成