土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

天然富硒区广西壮族自治区桂平市水稻土壤线虫群落结构特征及其指示意义

发展富硒农业对改善人体健康状况具有重要意义,但目前尚未开展富硒土壤中生态安全评估相关研究.土壤生物是土壤物质循环和能量流动过程的主要调节者,线虫是土壤中数量最丰富的后生动物,其群落结构和多样性对于土壤生态系统的能流通道和环境质量等均具有重要的指示意义.本研究选取广西壮族自治区桂平市水稻土壤(总硒为100～900μg/kg)为研究对象,将其分成低硒组、中硒组和高硒组,对其中的线虫群落进行了分析.结果显示,不同硒含量土壤中,线虫群落结构差异显著;相比于低硒组,中硒组及高硒组线虫密度显著增大, cp-2线虫及食真菌线虫相对丰度显著减小, F/B值和结构指数SI值显著减小;随土壤总硒及有效硒含量的增加,线虫密度、连胃属(Chronogaster)线虫相对丰度、棱咽属(Prismatolainus)线虫相对丰度增大,拟丽突属(Acrobeloides)线虫相对丰度、食真菌线虫相对丰度(Fu)、F/B值和结构指数SI减小.硒抑制了群落中的硒敏感线虫,简化了土壤食物网结构.在野外条件下线虫群落对于水稻土壤硒元素具有敏感的响应,可作为水稻土壤硒素水平的生物指示者.本研究为科学评价天然富硒水稻土壤的生态...     

江西宜春市明月山地区土壤和多种作物中硒的含量及形态分布特征

硒在土壤-作物系统中的分布特征是天然硒生物营养强化国际合作计划的重要基础.为了调查天然富硒区土壤与农作物中硒的积累特征和分布规律,本研究采集并测定宜春明月山地区土壤和农作物硒含量,利用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)测定农作物中5种硒形态含量.结果 表明,土壤总硒含量为167～905 μg/...     

功能农业关键科学问题研究进展与“十四五”发展建议

功能农业是赵其国院士在2008年提出的农业新概念,主要是指农产品的营养化、功能化,旨在解决全球性的“隐性饥饿”问题,并重点满足消费者“吃出健康”的新需求.香山科学会议第669次学术讨论会与会专家认为,历经13年的探索,功能农业已初步形成了独特的学科和科技创新体系,实现了从“0”到“1”的突破.本文扼要阐述了9个方面关键科学问题及其相关研究进展:(1)通过对全国及区域土壤中矿物质的时空分布特征,反映母质和成土过程对土壤矿物质的含量影响;(2)土壤与作物间矿物质的吸收、转化,如人工根系实验系统(ARE系统)的建立、土壤中矿物质生物有效性的评价方法,以及植物中功能成分的转化机理等;(3)矿物质和重金属密切相关的超富集植物研究;(4)功能农业生产中功能成分对生物和环境影响评价;(5)功能农业长期科学试验站的研究成果;(6)功能农产品所制备的食物在蒸、炒、煮等烹调过程中以及其他加工技术下的功能成分形态变化的相关研究;(7)在健康效应评价方面,对功能性产品对人体健康的影响及其机理,以及相关功能农产品的干预研究;(8)天然富硒营养强化项目的研究;(9)基准物质的研制情况.在功能农业新技术研发方面,概...     

稻田土壤镉的表面络合模型及其生物有效性验证

中国南方分布的稻田土壤以酸性可变电荷土壤为主(pH 6.5).重金属Cd作为重要污染物,其生物有效性在酸性条件下相对较高,因此,研究可变电荷稻田土壤中Cd的吸附特征并建立模型准确评价Cd的生物有效性具有重要意义.本研究通过测试不同p H下的稻田土壤Cd吸附曲线,建立了表面络合模型(SCM),模拟Cd的吸附行为;并且采用田间实验的稻米Cd累积量,对SCM预测的有效态Cd进行验证. Cd的吸附实验表明,随pH升高Cd的吸附量升高,至pH 5.5时Cd以吸附态为主.利用电位滴定实验和不同pH下Cd的吸附实验,建立了Cd吸附的1-site/2-p K表面络合模型,该模型能够很好地拟合Cd在可变电荷土壤中随p H变化的吸附特征.水稻田间实验数据表明,酸性(pH 5.5)稻田土壤pH与水稻籽粒Cd呈显著负相关(P 0.05),因为p H决定的吸附平衡是影响有效态Cd含量的关键;采用连续提取法获得的Cd形态(1 mol L-1MgCl2提取的可交换态和1 mol L-1NaOAc/HOAc提取的碳酸盐结合态)与水稻籽粒Cd含量无显著相关(P 0.05);而采用模型预测的溶解态Cd与水稻籽粒Cd含量极显著相关(P 0.01),说明本模型预测的有效态Cd明显优于连续提取法.因此,应用SCM模型,可以更为准确地预测稻田土壤有效态Cd及其Cd在土壤-水界面的形态分配,为Cd的生物有效性评估提供新的思路.     

土壤碳酸钙/有效磷化学计量特征对油蒿群落植物密度的影响

干旱和半干旱区土壤碳酸钙会降低土壤磷的有效性, 进而影响植物生长, 土壤碳酸钙/有效磷(钙磷比)化学计量特征会不会影响植物密度, 这有待于研究证实. 本研究对干旱和半干旱区4 个油蒿(Artemisia ordosica)群落做了调查, 进行了正交盆栽实验, 探讨了土壤钙磷比与植物密度之间的关系. 结果表明, 土壤钙磷比化学计量特征对油蒿生长的影响不低于土壤碳酸钙和有效磷, 土壤钙磷比对油蒿密度的影响与气候带及土壤钙磷比增加的类型和量级有关. 当土壤钙磷比量级相同且小于2.5 时, 随土壤钙磷比的增加, 半干旱区油蒿密度逐渐增大, 而干旱区油蒿密度则逐渐减少. 在半干旱区, 当土壤钙磷比量级不变、土壤碳酸钙增幅大于有效磷增幅时, 随土壤钙磷比的增加, 油蒿密度也逐渐增大, 土壤钙磷比与油蒿密度间关系不发生变化.在干旱区, 当土壤钙磷比量级增大、土壤碳酸钙显著增加而有效磷显著减少时, 随土壤钙磷比的增加, 油蒿密度逐渐增大, 土壤钙磷比与油蒿密度间关系发生改变. 因此, 干旱、半干旱区土壤钙磷比化学计量特征不同的变化类型和变化量级是影响油蒿密度的一个重要因素.     

单颗粒锆石的20 μm小斑束原位微区LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素的同时测定

利用193nm LA-ICP-MS在20um小斑束条件下对3个国际标准锆石样品和一个实验室内部的标准锆石样品进行了U-Pb年龄和20个微量元素的同时测定．测定结果显示，91500，GJ1和TEMORA1（TEM）三个国际标准锆石样品的^206Pb/^238U加权平均年龄分别为（1064．4±4．8）Ma（2σ，n=15），（603．2±2．4）Ma（2σ，n=15）和（418．2±2．4）Ma（2σ，n=11），其分析的单点相对偏差（2σ）均小于2．2％，加权平均年龄的相对偏差（2σ）均小于0．6％．这些年龄测定值与推荐值之间在误差范围内完全一致．一个实验室内部标准锆石样品SK10-2（来自辽东地区细粒辉长岩）的^206Pb/^228U加权平均年龄为（31．42±0．25）Ma（2σ，n=16），其单点相对偏差（2σ）为2．4％-5．7％，加权平均年龄的相对偏差（2σ）为0．80％，与Yuan等测定结果一致．利用相同的仪器测试条件对NIST612和NIST614中微量元素进行了测定，测定值与推荐值在误差范围内完全一致．在年龄测定的同时，采用NIST610作外标，对微量元素分布不均匀的91500和GJ1锆石中的微量元素进行了分析，91500的测定值基本落在文献提供的元素含量变化范围之内，GJ1锆石中Pb，Th和U含量的测定值也落在TIMS测定值之内．4个锆石样品平滑性的稀土元素球粒陨石标准化曲线表明，所获得的稀土元素之间的相对含量也是准确的．这些分析表明，本次研究所建立的LA—ICP—MS分析方法，在20岬激光斑束条件下，不仅可准确测定锆石的U-Pb年龄，而且可以同时较准确的获得锆石的微量元素组成．     

中温烧结Ca[(Li1/3Nb2/3), Ti]O3-δ 微波介质陶瓷

研究了B2O3对Ca（Li1/3Nb2/3）O3-δ的烧结性能、物相和微波介电性能的影响.实验结果发现,添加0.5％～4％B2O3可使该陶瓷的烧结温度从1150℃降低到1000℃而不降低微波介电性能,X射线表明材料是正交相结构,但是非化学计量Ca（Li1/3Nb2/3）O3-δ随着B2O3含量的增大向化学计量Ca（Li1/4Nb3/4）O3过渡;在 Ca[（Li1/3Nb2/3）1-x,Tix]O3-δ（0≤ x≤0.5）系统中,Ti含量增大时介电常数K增大,Q·f值减小,而谐振频率温度系数（τf）从负变正,对于x=0.2的试样,得到 K=40,Q·f=20500GHz,τf=0的一类新型中温烧结微波介质材料.     

胞质磷酸盐浓度调控水稻液泡磷转运蛋白OsSPX-MFS的分选与转运的分子机制

<正>磷是植物生长发育所必需的大量元素,参与光合、呼吸、氧化还原平衡维持和能量代谢等诸多生理过程,同时也是核酸、磷脂及多种辅酶等重要分子的组分^[1].植物主要通过根部吸收土壤中的游离磷酸盐,即H₂PO₄^–和HPO₄^2–,其主要转运方式为H⁺/H₂PO₄^–协同转运,再通过共质体途径转运至木质部,     

气候变化对黄土高原末次盛冰期以来的C3 /C4植物相对丰度的控制

大气CO2浓度以及气候等因素都有可能影响区域性C3/C4植物的相对丰度, 有机碳同位素能够有效反映土壤C4植物的相对丰度(或相对生物产率). 对黄土高原中部和南部5个末次盛冰期至全新世黄土-土壤序列有机碳同位素分析获得: (1) 从末次盛冰期至全新世, 黄土高原C4丰度相对增加约40%左右; (2) 无论是末次盛冰期还是全新世, C4植物在空间上都具有从西北至东南增加的趋势. 进一步对黄土高原以及内蒙古全新世土壤13Corg最大稳定值与现代气候统计分析表明, 黄土高原C4植物相对丰度与温度成正相关, 与降水成负相关, 与4月温度和降水的这种关系更加密切. 这些结果揭示: (1) 温度是导致全新世C4植物丰度增加的最主要的区域性因素, 而不是夏季风加强的结果, 相反, 夏季风加强, 即降水量的增加只可能降低C4植物冰期-间冰期增加的幅度, 在温度基本不变时C4植物丰度的降低才是夏季风增强的标志; (2) 末次盛冰期失去适合C4植物生长的温度时, 无论是CO2降低还是干旱程度的增加都不可能有效地驱使C4植物增加, 而全新世CO2浓度的上升仅仅可能是全球升温的因素之一, 似不是导致黄土高原C4植物增加的直接因素.     

具有硒吸附能力乳酸菌的筛选及安全性评价

乳酸菌具有将无机硒转化为有机硒的潜在能力和多种益生特性,故将其作为安全高效的硒载体进行补硒已日益成为研究热点.本研究通过测定来源于8个种水平的43株乳杆菌的硒吸附能力,最终筛选出一株具有硒吸附能力较高的乳杆菌菌株植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)RS7-1,其对硒的吸附率可达40.79%.同时,通过测定不同初始p H、初始菌体浓度、初始硒浓度和不同吸附时间研究该菌株的吸附特性.此外,测定该菌株的耐酸和耐胆盐特性以研究其在胃肠道中是否仍可保持较高活性,并通过体外抗生素耐受性实验以及体内急性毒性实验和30d喂养实验对其安全性进行评价.结果表明,植物乳杆菌RS7-1硒吸附的最适p H为5.0,最适初始菌体浓度为2g/L,在初始硒浓度为20mg/L时达到最大吸附量,在吸附时间为60min即达到平衡.同时,该菌株具有较强的耐酸和耐胆盐能力,不存在非种属特有的抗生素耐受性.动物实验结果表明,饲喂植物乳杆菌RS7-1菌悬液的实验组小鼠的摄食量、体重、血常规指标和血生化指标与空白组无显著差异,且组织器官无病变.因此,综合评价植物乳杆菌RS7-1是一株硒吸附能力强、耐酸和耐胆盐、安全性好的乳酸菌,具有良好的应用价值.     

环境中硒的迁移、微生物转化及纳米硒应用研究进展

硒,人类及动物不可或缺的微量元素之一,在地球化学循环中扮演着重要角色.自然界中的硒通过风化作用从磷化岩、煤矿等富硒源中释放,经沉降、挥发、大气循环、生物作用等方式在生态系统中迁移转化.在众多迁移转化途径中,微生物对硒的转化尤为重要,主要包括异化还原、同化还原、氧化、甲基化和去甲基化5种方式.其中,异化还原是去除环境介质中SeO_4~(2-)及SeO_3~(2-)的主要方式,产物纳米硒(SeNPs)凭借独特的物理化学性质广泛应用于电子、医学、环境修复等领域.然而,关于生物源SeNPs合成的过程调控、机制解析,乃至生物信息学相关研究尚处于初步探索阶段.因此,本文综述了硒在环境中的迁移转化过程,着重阐述了微生物对硒的转化机理,以及生物合成SeNPs在化学传感器、抗癌领域及催化领域的应用,旨在为揭示硒元素的地球化学循环、微生物转化机制,及拓宽生物SeNPs的应用领域提供必要的信息及理论参考.     

桂林丫吉村表层带岩溶土壤系统中δ~(13)C值的变异

以桂林丫吉村岩溶试验场坡地岩溶土壤系统为对象,定位采集和测定分析了该系统中空气、植物体、土壤和水等系列样品的δ13C值.结果表明,岩溶土壤系统中δ13C值不仅存在土壤固相有机碳、土壤空气CO2和土壤水重碳酸盐等库间的广泛差异,而且有明显的深度变化和季节变化,7月的地面空气、土壤空气和土壤水的δ13C值比4月轻1‰～4‰（PDB）;系统中水、气相活跃迁移碳组分的δ13C值与土壤有机碳和土壤CO2有十分密切的关系.     

硒在高等植物体内的抗氧化作用——Ⅱ.非酶机制的探讨

徐辉碧等证明硒可直接清除脂质自由基,且有了ESR证据。我们运用化学模型,在体外研究了硒对不同活性氧的非酶促清除作用。1试验方法不同价态的硒以Na_2SeO_4、H_2SeO_3和硒半胱氨酸(Cys-Se)提供。各活性氧自由基均由体外化学方法发生并检测,方法如下:超氧阴离子自由基(O_(?)):根据国际通用的植物组织超氧化物歧化酶(SOD)的测试方     

大洋多金属结核与富钴结壳浸出渣的纳米属性

对大洋多金属结核经氨浸提取Co,Ni,Cu后的固体残渣（氨浸渣）以及富钴结壳经酸浸提取Co,Ni,Cu,Zn,Mn后的固体残渣（酸浸渣）的物相、成分和物化性能进行了系统研究.结果表明,氨浸渣和酸浸渣都含有大量纳米矿物,前者以菱锰矿为主,平均粒径为17.9nm;后者以半水石膏为主,平均粒径为9.5nm.半水石膏具有孔道结构,孔体积为1.23×10-2mL/g.氨浸渣和酸浸渣的比表面积较大,对饱和NaCl水蒸气、N_2和SO_2气体的吸附能力强.稀土元素含量都很高,多呈离子吸附态存在.∑FeO含量高,且酸浸渣中P_2O_5明显富集.浸出渣独特的成分和纳米固体属性,预示其在环保及材料领域具有良好的应用前景和潜在价值.     

不同时间尺度上PM2.5与臭氧协同关系及其影响因素分析

PM_2.5和O₃（P-O）协同控制是持续改善我国空气质量的关键,识别我国重要地区P-O协同关系及其影响因素是实施P-O协同控制的基础.本研究选取华北平原（NCP）地区和长江三角洲（YRD）地区,分析了2019年不同季节和时间尺度P-O协同关系.结合北京、石家庄、上海、南京全年PM_2.5化学组分和气象要素数据,运用相关性分析,探究主导P-O协同关系的化学组分以及气象条件对P-O关系的影响.结果表明,不同时间尺度P-O协同关系及其主导组分不同.日均尺度上,除NCP地区的秋、冬季外,两个地区其他季节的P-O之间皆呈现正协同关系,尤其夏季P-O为强的正协同关系（COR≥0.5）;而小时尺度仅夏季仍为正协同关系.P-O关系还存在区域差异,南方皆强于北方,近海强于内陆.日均尺度,夏季P-O正相关是主要组分共同驱动,化学协同作用主导;除夏季外,组分硫酸盐(SO₄^2-)和一次有机碳（POC）主导NCP城市的P-O协同关系,而主导YRD城市的是硝酸盐（NO₃^-     

磁功能化石墨烯气凝胶自组装合成及吸波性能

本研究通过化学自组装和原位热解成功构建了锚定超细Fe₃O₄纳米颗粒的磁功能化石墨烯气凝胶复合材料.分别采用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）表征复合材料的晶体结构及元素组成;采用红外及拉曼光谱分析表征其化学结构、石墨化程度和结构缺陷;通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的形貌及微观结构进行测试.实验结果表明, 600℃煅烧温度、填充量仅为5wt%（质量百分比）的复合材料表现出最优异的性能,最小反射损耗(RL_min)和有效吸收带宽（EAB）均优于目前报道的大多数吸波材料.电磁分析结果表明,优异的微波吸收性能归因于复合材料增强的协同效应和独特的三维结构.     

元素的生物选择规律

奥西埃(Ochiai,E．I．)提出的元素生物选择规律,包括丰度规律、基本适应规律、有效性规律和进化完善规律等4项基本规律。本文从生物无机化学角度,以某些生命金属元素为例证,阐述这些规律的内涵,并对奥西埃的提法作了评价和探讨。     

固态电解质Li3PS4晶相结构转变

硫化物Li₃PS₄是重要的含硫快离子导体,锂离子电导率高,机械性能优异,化学兼容性好,属于全固态电池中一类重要的固态电解质.Li₃PS₄具有多种晶体结构（玻璃态、α相、β相、γ相）,而晶体结构对于材料离子电导率有决定性的影响,因此探究不同Li₃PS₄晶体结构的合成条件及其转变过程对固态电解质的应用有重要意义.本文通过原位变温Raman和室温X射线衍射（XRD）分析发现,通过球磨法所得glass-Li₃PS₄在首次升温过程中（240℃）优先转变为亚稳态的β-Li₃PS₄,此时冷却到室温能保持β相结构,并具有较高的离子电导率(0.65 mS cm^–1).当烧结温度继续升高（>480℃）,β相会转变为离子电导率更高但热力学不稳定的α-Li₃PS₄,在后续的降温过程中,α相会直接转变为热力学更稳定但离子电导...     

放牧对草地生态系统磷循环调控机制的研究进展与展望

放牧是全球范围内草地生态系统最主要和最直接的利用方式.磷(P)是植物生长所必需的大量元素,同时也是草地初级生产力的关键限制性养分元素,广泛参与植物的光合、呼吸等重要代谢过程.放牧通过直接和间接作用影响草地植物和土壤各组分的P含量和P库,进而通过正负两种反馈影响生态系统的P循环.目前,国内外有关放牧对草地P循环的影响机制,特别是P循环的生物学过程和机制尚不十分清楚.本文总结了有关放牧对植物和土壤各组分P含量及P库的影响及其机制,并对该领域的几个重要研究方向和亟待回答的科学问题进行了展望.未来研究中需要重点关注的问题包括:(1)土壤微生物量P组成沿不同放牧强度的变化,以及放牧对土壤微生物P源和汇的影响机制;(2)放牧如何影响土壤磷酸酶的活性(磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、三磷酸单酯水解酶等)进而调控土壤中P的矿化过程;(3)放牧如何调控P在植物-土壤-微生物系统中的转化过程;(4)采用分子生物学和组学的手段,揭示土壤微生物在P循环及生态系统功能中的作用,以及放牧如何影响植物和根际微生物,进而调控生态系统P循环;(5)不同放牧强度如何影响植物多样性、菌根真菌多样性及两者之间的关系,进而影响植物对P的吸收和利用,以及地上和地下生物量P库;(6)不同家畜种类的食性差异及其对磷循环的影响机制;(7)其他植食动物(野生食草动物、植食昆虫、啮齿动物、蚯蚓、植食性线虫等)在草地生态系统P循环中的作用;(8)不同放牧强度如何调控生态系统各营养级组分的N:P化学计量关系,进而影响N、P循环之间的耦合关系.