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2016年第4期(发布时间: Apr 29, 2016 发布者:金慧敏)  下载: 2016年第4期.doc       全选  导出
1   2016-04-08 10:12:14.443 研究发现氮素沉降对植物有深远影响 (点击量:16)

加利福尼亚大学的科学家和教授对美国15000多个站点进行了研究,发现人类活动引起的氮素沉降可引起生物多样性的下降。大气氮素沉降的增加主要是来源于化石燃料的燃烧、农业肥料施用和牲畜废弃物。少量的氮素可以作为肥料促进植物生长,而土壤中大量的累积可能降低土壤健康,造成植物物种的损失。

研究人员发现,15136个站点中24%的站点氮素沉降超过了造成生物多样性损失的临界负载量。这些站点涵盖了美国的森林、林地、灌丛带和草地。物种丰富度与氮素沉降存在负相关关系。在酸性和中性或碱性土壤和在干燥和潮湿的气候中,氮沉降对植物物种丰富度的影响更加明显。

2   2016-04-15 10:27:21.263 美国农业部提高水分利用效率项目启动 (点击量:9)

研究项目:利用植物和土壤传感器的反馈,通过”数据采集与监视控制系统”(SCADA)控制可变灌溉系统,提高作物水分利用效率

出处:土壤和水管理研究

项目编号:3090-13000-014-34

项目类型:跨部门补偿协议

开始日期:2015年12月01日,

结束日期:2018年11月30日

该项目目标是:

1)开发一个无线、多波段、集成的计算机视觉和热红外传感器,用以检测植物覆盖、植物健康、植物水分胁迫的程度;

2)开发相应专用于水系统的计算机算法,以应对生物和非生物胁迫;

3)基于可变和互补的天气感知、郁闭度、植物协迫、土壤水状况和天气等参数组合,开发稳健的、先进的特定地点的作物水分利用的计算系统;

4)将这些传感和计算系统以农民易于理解和操作的图形用户界面,集成到SCADA系统中,包括互联网(云)远程访问和控制的集成。

研究方法:

研究人员将使用先进的工程、土壤和生物科学知识,通过计算机和信息技术,在植物、土壤水和天气无线传感系统集成的基础上,开发一个数据采集与监控系统(SCADA)用以管理灌溉系统,系统产生特定地点的灌溉处方,灌溉系统可手动或自动变化,调节亏缺的灌溉,优化单位水肥的产量。该方法中包括开发先进的无线计算机视觉传感器,检测作物的健康、覆盖率和水分胁迫。该系统将:1)减少径流和深层水、养分和农药等渗漏损失;2)减少水用量;3)降低泵的能耗;4)提高农村经济盈利和可持续发展能力;5)增加食品、燃料和纤维产量;6)提高所有水的利用效率(降水和灌溉效率)。

3   2016-04-26 10:24:37.19 地理资源所在重金属污染土壤修复研究方面取得进展 (点击量:4)

  “非传统稳定同位素”(包括Fe、Cu、Se、Mo、Cd、Cr、Zn、Hg、Ca、Mg 、Ge等)的研究是国际上同位素地球化学研究的一个前沿领域。作为一种新的、潜在的地球化学示踪剂,近10余年来“非传统稳定同位素”的研究得到迅速发展。重金属污染是当今全球面临的严重环境问题,在所有的重金属污染元素中,Cd的毒性仅次于Hg而位居第二。通过对典型矿区的研究,发现Cd同位素能很好地指示不同来源Cd的污染和相对贡献,可为污染源的追溯提供“举证支持”的作用,为环境治理提供基础数据资料。

  中科院地理科学与资源研究所郭庆军课题组开展镉重金属污染的超富集植物及耐性植物的筛选和修复机理等研究,并将同位素技术与植物生理学相结合,不仅为研究植物富集和耐性机理提供了新的方法,也为合理利用、治理、修复重金属污染农田提供了理论基础和实际运用价值。

  研究人员探索了Cd同位素技术在植物修复研究中的应用。建立了植物中Cd同位素纯化分离及测试方法:优化植物中Cd同位素纯化分离方法,对植物中Cd进行了有效的纯化分离;并研究了Cd超富集植物龙葵和耐性植物蓖麻中Cd同位素分馏特征:两种植物各有机体均富集较轻的Cd同位素;蓖麻和龙葵由茎到叶的Cd同位素分馏机理有所不同,可作为研究Cd在植物体中迁移转化机制的突破口;丰富了自然界中Cd同位素的储库。

  研究组研究了Cd耐性植物在中低度镉污染农田修复的过程。他们通过对30种不同品种的蓖麻品种Cd吸收和累积能力比较,筛选出不同富集能力的蓖麻品种;并在抗氧化酶和Cd的亚细胞分布方面探讨了不同镉富集能力蓖麻品种的解毒机理差异。以上研究结果为合理利用、治理我国大面积中低度Cd污染农田提供技术支持和理论基础。

  此外,研究团队对硫肥降低水稻对Pb的吸收转运机制进行了探索。通过施加低度、中度和过量硫肥的措施,发现硫肥可以明显降低土壤有效铅的活性,其中,低度硫肥还可以显著增加水稻根际铁膜对Pb的吸收,可进一步降低水稻秸秆和籽粒对Pb的吸收。

主要文章:

  (1)Wei, R., Guo, Q.*, et al., 2016. Fractionation of Stable Cadmium Isotopes in the Cadmium Tolerant Ricinus communis and Hyperaccumulator Solanum nigrum. Scientific Reports, doi: 10.1038/srep24309.

  (2)Yang J., Guo Q.*, et al., 2016.Interaction between sulfur and lead in toxicity, iron plaque formation and lead accumulation in rice plant. Ecotoxicology and Environmental Safety 128, 206-212.

  (3)Yang, J., Guo, Q.*, et al., 2015.Red mud (RM)-Induced Enhancement of Iron Plaque Formation Reduces Arsenic and Metal Accumulation in Two Wetland Plant Species. International Journal of Phytoremediation 18(3), 269-277.

  (4)Zhang, H., Guo, Q.*, et al.,2015. Subcellular Cadmium distribution and antioxidant enzymatic activities in the leaves of two castor (Ricinus communis L.) cultivars exhibit differences in Cd accumulation. Ecotoxicology and Environmental Safety 120, 184-192.

  (5)Wei, R., Guo, Q.*, et al., 2015. Analytical Method for Precise Determination of Cadmium Isotopic Composition in Plant Samples using Multiple Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Analytical methods 7, 2479 - 2487.

  (6)Yang, J., Wang, L., Li, J., Wei, D., Chen, S., Guo, Q., Ma, Y., 2015. Effects of rape straw and red mud on extractability and bioavailability of cadmium in a calcareous soil. Frontiers of Environmental Science & Engineering 9, 419-428.

  (7)Zhang, H., Guo,Q.*, et al.,2014. Cadmium Accumulation and Tolerance of Two Castor Cultivars in Relation to Antioxidant Systems. Journal of Environmental Sciences 26, 2048-2055.

4   2016-04-26 17:41:14.94 优化土壤Eh、pH和水分管理以最小化水稻籽粒中的砷和镉的含量 (点击量:4)

2016年的英文期刊《环境科学与技术》第8期发表了一篇关于最小化水稻籽粒重金属含量的文章。目前,水稻籽粒中的砷和镉的含量引起人们的关注。日本的科学家开展了田间试验通过优化土壤的Eh和pH值来降低水稻籽粒砷和镉的积累。其中的水分管理包括持续的漫灌和间歇性的漫灌。通过改变土壤Eh、pH和可溶性二价铁含量可以影响土壤可溶性砷和镉的含量。3天漫灌和5天排水的间歇性灌溉可以有效的降低水稻籽粒砷和镉的积累。水稻抽穗后的3星期中,籽粒砷和镉含量分别于土壤中可溶性砷和镉的含量呈线性相关。因此,为了最小化籽粒砷和镉的含量,推荐在抽穗后3星期的土壤的Eh为-37 mV,pH为6.2。具体论文内容可访问DOI:10.1021/acs.est.5b05424

5   2016-04-26 11:05:20.717 土壤耐受重金属毒害关键基因 (点击量:3)

土壤重金属污染是全球性的重要环境问题之一,被污染土壤中的重金属可被农作物吸收进入食物链,严重影响食品安全并危及人类健康。植物修复基因工程是解决土壤重金属污染的重要途径之一,其中,寻找和发掘耐受重金属毒害且调控重金属超量积累的关键基因并阐明其作用机理,是植物修复基因工程获得成功并从源头上控制农产品食品安全的关键。

合肥工业大学曹树青教授课题组找到土壤耐受重金属毒害关键基因。该研究利用正向遗传学途径筛选鉴定了一个拟南芥耐镉突变体,利用生物技术克隆了相应的突变基因,发现该基因编码一个转录因子ZAT6,它可以特异性地直接结合到控制谷胱甘肽,即植物螯合素的合成前体物,合成的一个关键基因的启动子上,并协调激活谷胱甘肽依赖的植物螯合素合成途径上的相关基因表达,从而增加植株体内植物螯合素的合成,最终提高植株对镉的积累和耐受。相关研究成果在线发表在国际植物学著名期刊《植物生理》上。DOI:10.1104/pp.15.01882

6   2016-04-29 10:49:13.407 全球变暖是否有助于作物生长 (点击量:4)

由于人类活动,自1960年以来,全球平均大气二氧化碳升高了四分之一。许多科学家担心全球变暖以及热害、极端天气和水分短缺可能对主粮作物影响较大。另一方面,较高含量的二氧化碳(全球持续变暖的主要原因)可以提高作物生产率,减少水分使用。所以,空气中二氧化碳的持续升高是否有利于作物生长,有益还是有害?最近一项研究探讨了一个复杂的问题,即空气中二氧化碳含量的升高是否有助于作物生长。结果表明,温度的提高在一定程度上降低了产量,在一些区域升高的二氧化碳有助于缓解这个影响。

这项研究由来自6个国家的16位科学家进行,采用了最新的作物模型和正在进行的大规模田间试验数据,并把最新成果发表在了《自然气候变化》英文期刊上。许多科学家认为随着气温升高,同时干旱、热浪和极端降水变得更加频繁,全球农作物将在不适应传统耕作方式。农学家认为可以通过改变作物缓解这一损失,研发新品种以适应新状况,或者迁徙作物生长区域,但是这些适应性面临严峻的挑战。

这项研究主要探索了不断上升的温度和二氧化碳连同降雨和云层的变化玉米、大豆、小麦和水稻等作物用水和生长的综合影响。结果证实2080年前,热量和水分胁迫将减产,但是当考虑二氧化碳的影响时,四种作物提高了水分利用效率。

基于四种作物的当前生物量,小麦的水分利用效率将会平均提高27%,大豆为18%,玉米为13%,水稻为10%。综合考虑,雨养地区(主要位于高纬度地区,包括美国、加拿大和欧洲)小麦平均产量可能提高近10%,而用水量会大幅下降。另一方面,可灌溉小麦的平均产量可能下降4%,主要是印度和中国地区。尽管玉米具有较高的水分利用效率,玉米的产量可能损失最大,其产量可能下降8.5%。而对水稻和大豆产量趋势不确凿,有点预测上升,有的预测下降。

7   2016-04-29 11:10:22.56 英国土地污染管理示范规程 (点击量:7)

2016年4月13日,英国环境署更新了土地污染管理示范规程,也被称为“污染报告11(CLR11)”,它提供了处理污染土地时风险管理的技术框架。规程涵盖了处理土地污染的认定、决策和措施,并且与英国政府策略与法律相匹配。这个文档与《环境风险评估与管理准则》方法一致。报告全文链接地址:http://www.claire.co.uk/index.php?option=com_content&view=article&id=911&Itemid=357