南京市土壤研究所

小麦是主粮作物，土壤镉污染严重威胁小麦安全生产，降低镉在小麦中的富集能够有效降低人体重金属镉摄入风险，因此筛选小麦低镉积累品种并探明其镉积累生理机制具有重要理论与实践意义。中国科学院南京土壤研究所周静课题组通过田间试验研究苏北地区主要8种小麦品种，发现小麦镉富集能力存在显著差异，籽粒镉富集主要取决于根、茎镉含量，茎中节点对镉在体内的迁移和分布具有独特的调节作用；通过对其维管束结构进行分析发现维管束面积与籽粒镉呈显著相关关系，特别是扩散性维管束（Diffuse vascular bundles）是决定旗叶、茎秆和小麦籽粒之间镉相对分布的关键因素。因此，筛选或选育根镉含量较低的或末节点中维管束面积较小的小麦品种是降低小麦籽粒中镉积累的有效措施。相关研究成果已发表在Science of the Total Environment上。通过以上小麦品种筛选实验发现，小麦产量与小麦镉富集能力呈显著正相关关系，高产小麦存在较大的重金属镉富集风险，因此通过有效措施降低高产小麦籽粒镉含量，即可保证小麦高产的同时也降低风险。对镉高积累高产小麦品种（濮兴5号）和低积累低产品种（周麦26）叶面喷施和土壤施用微肥（硅、硒和锌）的实验发现，叶面喷施和土壤施用3种微肥均能有效降低高产小麦籽粒、根、茎、叶镉含量，其中土壤施硒能有效降低籽粒镉60%左右；对于低产小麦，仅土壤施用3种微肥能够显著降低籽粒镉含量，其中硒降低籽粒镉含量36-60%。硅、硒和锌通过提高SOD、POD酶的活性，降低MDA含量，显著缓解镉对小麦造成的氧化毒性。微肥在降低镉植物毒性的同时，通过促进TaNramp5基因表达的下调和TaTM20及TaHMA3基因表达的上调控制调节镉在小麦组织器官中的分布。该研究成果近期发表在Environmental Pollution和Journal of Hazardous Materials上。以上研究工作得到了国家重点研发计划课题等的资助。小麦节点形状和浓度与籽粒镉含量相关关系叶面和土壤施用硒、硅、锌对低积累和高积累小麦品种镉富集的影响论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115045

【能源人都在看，点击右上角加'关注'】北极星环境修复网讯:中国科学院南京土壤研究所蒋新研究员团队针对PAHs污染农田，利用大宗农业废弃物为原料制备生物质炭，提出生物质炭阻控-植物根际强化降解协同修复措施，系统阐明了根际环境中生物质炭-污染物-微生物多界面交互作用，实现安全高效的边生产、边修复过程。相关成果发表在Environment International、Journal of Hazardous Materials、Science of Total Environment等期刊。多环芳烃（PAHs）是我国农田土壤中主要有机污染物类型之一。针对面广量大的污染农田土壤，原位生物修复是一种绿色高效、环境友好的修复措施。研究发现，在添加秸秆生物质炭的植物根际环境中PAHs消解最快、PAHs降解相关功能菌属和基因丰度最高、微生物组相互作用关系最紧密。该研究结合土壤代谢组学技术率先构建了根际土壤中PAHs降解全过程网络，明确了生物质炭-植物根际联合不仅促进了功能微生物对PAHs的直接降解，而且调控了土壤中与PAHs降解密切相关的脂类、糖类和氨基酸等的代谢过程，协同促进PAHs降解。通过基于全球999组数据整合分析，研究人员进一步证实土壤中添加生物质炭显著提高微生物生物量、而对微生物群落多样性的影响不一。添加生物质炭土壤中微生物生物量和多样性分别受生物质炭性质和土壤性质因子主导，这为生物质炭在污染土壤修复中的选择应用提供了理论依据。针对长三角地区PAHs污染农田，研究明确了低温制备型生物质炭与水旱轮作种植模式相结合既能高效降低PAHs环境风险、保障食品安全，又有利于污染土壤微生物生态环境的恢复与重建。该研究首次耦合了污染胁迫土壤中微生物基因组与代谢组生物信息，明确了长期污染农田土壤中土著微生物可用、可调，PAHs可阻、可降的机制与机理。原标题:南京土壤所在多环芳烃污染农田土壤生物修复研究中取得进展免责声明：以上内容转载自北极星电力新闻网，所发内容不代表本平台立场。全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社

【欢迎您关注--农业环境科学】吸附是Cd 在土壤中最基本的环境化学行为，而土壤中金属氧化物对Cd 具有较强的吸附固定能力，尽管过去开展了大量的工作，但Cd 在黏土矿物特别是金属氧化物表面的吸附固定分子机制不是很清楚，中科院南京土壤研究所王玉军研究员团队结合EXAFS 和量子化学计算等分子环境手段，较为系统地研究了Cd 在土壤金属氧化物表面的吸附固定分子机制。研究发现Cd 在氧化铝表面除了形成表面络合物外，还会形成氢氧化镉多聚物，后者会逐渐转化为碳酸镉。XRD、HR-TEM 和EXAFS 结果表明Cd 在氧化铝表面能形成Cd-Al 层状双金属羟基化合物（LDH）沉淀（图 1）。Cd(II) 在含铝矿物表面形成LDH 沉淀这一现象十分有趣，因为这一现象多发于半径和Al(III) 相似的阳离子，对于半径比Al(III) 大得多的阳离子如Cd(II)，则从未被发现。该研究结果表面吸附-沉淀过程控制着Cd 在含铝矿物表面的固定，建议在预测镉的环境行为，评估镉的环境风险时应考虑镉的沉淀过程。此外，含铝矿物表面形成热稳定的Cd-Al LDH 沉淀也为镉污染场地土壤修复提供全新视角。相关结果发表于Environment International (2019, 126: 234-241).图 1 Cd(II) 在氧化铝表面的固定机制土壤中的氧化锰因具有大量的表面缺陷和负电荷，对镉亦具有很强的固定能力。然而，在氧化-还原交替地带，常会有一些还原性物质如Mn(II) 和Fe(II) 与氧化锰共存，这些还原性物质会改变氧化锰的性质，进而影响氧化锰对Cd(II) 的固定机制。研究发现，Mn(II) 的加入抑制了Cd(II) 的吸附并使Cd(II) 从氧化锰的空穴位转移到边缘位，形成双齿双核的吸附构型；当环境条件偏碱且Mn(II) 浓度较高时，会引发Cd(II)-Mn(III) 沉淀的产生（图 2）。而当Fe(II) 加入到氧化锰中时，Fe(II) 被迅速氧化，形成大量的水铁矿覆盖在氧化锰表面，堵塞氧化锰的吸附位点，并改变Cd(II) 的吸附构型（图 3）。研究结果为揭示农田土壤中Cd 形态转化提供了理论支撑，为发展锰基修复剂提供了技术支撑。相关结果发表于Chemical Engineering Journal (2018, 353, 167-175) 和 Environment International (2019, 130: 104932)。图 2 Mn(II) 对氧化锰固定Cd(II) 的影响机制图 3 Fe(II) 对氧化锰固定Cd(II) 的影响机制研究工作获得国家重点研发计划（2018YFD0800302、2018YFC1800503、2016YFD0800407）、国家自然科学基金（41771276）和江苏省重点研发计划（BE2018760）等项目的资助。

12月14日，德州运河新区与中科院南京土壤所科技合作签约仪式举行。中科院南京土壤研究所党委书记蔡立，华鲁控股集团党委副书记丁振波，区领导杨洪利、苏树江、窦光斌出席仪式。中科院南京土壤研究所在土壤修复领域具有国内最强的人才和技术研发优势，德州生态环境实验站（中科华鲁土壤修复产业技术研究院）项目的落地将进一步促进科技成果在德州的转化和推广，为全市高质量发展提供有力的科技支撑，推动国家土壤修复产业发展。 仪式上，杨洪利代表区管委会与中科院南京土壤所签订《科技合作协议书》。下一步，区党工委、管委会将成立项目工作专班，倒排工期，挂图作战，抓好全流程、全链条、保姆式项目服务保障工作，推动项目尽快落地见效。 仪式开始前，中科院南京土壤研究所党委书记蔡立、华鲁控股集团党委副书记丁振波一行还分别到德州智慧农业产业园、山东晶创新材料科技有限公司、德州海力达塑模有限公司和赵虎镇等地参观考察。 【来源：齐鲁晚报网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

场地污染土壤的修复是土壤修复领域的研究热点和难点，也是当前国家面临的重大科技需求。在土壤修复技术中，化学氧化技术为快速、高效修复场地有机污染土壤提供了支撑，但氧化剂需通过活化的方式产生高活性自由基来实现污染物的降解和修复。因此，高效、低成本和环境友好活化材料开发是该领域的研究热点。基于此，中国科学院南京土壤研究所研究员王玉军团队的副研究员方国东构建了基于金属-硫化物耦合多电子供体的活化体系，将还原性硫引入活化剂，提高了活化剂的催化效率和污染物的降解速率，克服了传统金属氧化物活化氧化剂过程中的活性位点再生速度慢、氧化剂利用效率低等问题，主要研究进展如下：构建了基于天然铁-硫、铜-硫等矿物活化过硫酸盐的化学氧化技术体系，实现了高效去除不同类型的有机污染物。其主要机制是，矿物表面金属活性点位，如Fe（II）通过与过硫酸盐间的电子传递形成高活性的硫酸根自由基或羟基自由基，从而实现对污染物的高效降解；还原性的硫将矿物表面Fe（Ⅲ）还原成Fe（II），实现活性点位的再生，提高了污染物的降解效率；在传统亚铁-过硫酸盐类芬顿体系中添加不同类型的金属硫化物，促进了亚铁在矿物表面的循环，将污染物的降解速率提高了约5~16倍。天然金属硫矿物在促进过硫酸盐活化和污染物降解中发挥重要作用，但由于天然矿物含有一些无定型的金属硫化物，反应过程中存在部分金属溶出现象，同时天然矿物粒径较大，其不易在土壤中迁移，这限制了其在场地修复中的大规模应用。为克服上述缺点，研究人员研发出铁-硒纳米材料高效活化过硫酸盐技术，通过一步水热合成法，合成了尺寸为5~10nm的硒化铁纳米颗粒，其具有高效活化过硫酸盐、过氧化氢的能力，能够降解多氯联苯、氯酚等有机污染物，在此过程中硒化铁的111晶面是活化氧化剂产生自由基的主要位点。该研究通过硒代替硫和材料的纳米化，解决了金属离子的溶出问题，增加了纳米材料在土壤中的迁移性，这将为修复场地有机污染土壤提供新技术。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和江苏省杰出青年基金的支持。论文链接：1、2、3、4纳米硒化铁活化过硫酸盐降解污染物的过程机制【来源：中国科学院科技产业网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

植物的生长发育过程受到环境胁迫或自然灾害的影响。小麦是重要的粮食作物之一，但是其在生长过程中常受到干旱、高盐和洪涝等逆境的影响；其中，小麦种子的萌发易被各种胁迫延缓乃至打断，进而影响幼苗生长和最终的产量及品质。对于小麦响应逆境胁迫的相关研究大多集中在幼苗和后期生长阶段，对于小麦种子在萌发期应对逆境胁迫的响应机制却鲜有报道。中国科学院南京土壤研究所研究员兰平课题组对萌发期的小麦种子采用PEG、NaCl和淹水处理，分别模拟干旱、盐胁迫和洪涝灾害。研究发现，这些逆境均会对种子萌发造成负面影响，其中，淹水损害严重，会导致种子不能正常萌发。进一步对这些胁迫下小麦种子胚和胚乳分别进行蛋白组学分析发现，种子的不同部位均能通过多种方式响应干旱、盐和淹水胁迫。小麦种子胚中主要通过小分子物质代谢、苯丙烷类物质生物合成和脂肪酸降解等途径以应对不同胁迫。此外，小麦种子胚还分别通过半胱氨酸、甲硫氨酸代谢及淀粉和蔗糖代谢以适应PEG、NaCl胁迫和淹水胁迫。胚乳通常被认为主要为种子的萌发提供营养。该研究通过比较蛋白组学发现，小麦种子胚乳中在干旱、盐和淹水胁迫下氧化磷酸化和泛素介导的蛋白质水解过程等发生变化，进而调节能量和蛋白质代谢，这表明胚乳在应对不同的非生物逆境胁迫响应中发挥特定功能。结合生理生化分析发现，与胚乳相比，胚对胁迫的响应更剧烈、速度快；淹水对种子萌发的影响严重，干旱和盐较温和。该研究发现，小麦种子在萌发期应对不同胁迫下具有普适性的代谢通路，如苯丙烷类物质、脂肪酸合成和代谢过程等，这可为后续抗逆作物的选育提供指导。近期，相关研究成果发表在Plant Molecular Biology和Journal of Proteomics上。研究工作得到国家重点研发计划项目、国家重点基础研究发展计划（973计划）、旱区作物逆境生物学国家重点实验室开放课题的支持。论文链接：1、2 小麦种子胚乳在萌发期响应干旱、盐和淹水胁迫的差异表达蛋白的KEGG途径富集分析【来源：南京土壤研究所】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

土壤盐分引起渗透胁迫，造成作物水肥吸收障碍，影响土壤微生物生长及其活性，制约土壤碳氮转化等生物化学功能，进一步降低土壤养分利用效率。改善微生物生物量和活性对提升土壤有机质库容、促进养分循环与周转、提高养分利用效率具有重要意义。已有研究表明，盐渍土地区土壤盐分和pH主导土壤细菌的群落多样性、结构和功能，但是学界缺少关于长期施氮对盐渍化土壤微生物特征与细菌群落结构演替影响的研究，这不利于深入认识盐渍化影响养分转化过程、损耗途径与调控机制。中国科学院南京土壤研究所研究员杨劲松课题组针对滨海新围垦滩涂盐渍土，设置连续多年稻麦轮作下4种不同施氮量的试验处理，研究土壤理化性质与细菌群落结构对种植年限、施氮量及其交互作用的响应特征。研究发现，种植年限和施氮量均显著提高盐渍土总碳氮库容（TN，SOC）、微生物生物量碳氮（MBC，MBN）、碳氮矿化速率（CMR，NMR）和硝化潜势（PNR）；种植年限和施氮量均表现出显著的交互作用；土壤细菌群落丰度与多样性随施氮量增加而提高。Δ-变形菌纲、厌氧绳菌纲、α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲和浮霉菌纲是细菌群落中的优势种群，增加施氮量能够显著提高α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲和硝化螺旋菌纲的相对丰度，厌氧绳菌纲、纤维粘网菌纲、酸杆菌纲、芽胞杆菌纲的相对丰度随施氮量增加而降低。冗余分析表明，α-变形菌纲、浮霉菌纲、硝化螺旋菌纲的相对丰度与硝化潜势呈显著正相关关系，而放线菌纲的相对丰度与碳矿化速率显著正相关关系。该研究明确盐渍化农田施用氮肥与细菌群落结构变化的内在关联，为解析盐渍化农田氮素转化的微生物驱动机制与增效调控途径提供理论依据。相关研究成果以Response of soil characteristics and bacterial communities to nitrogen fertilization gradients in a coastal saltaffected agroecosystem为题，发表在Land Degradation & Development上。南京土壤所副研究员姚荣江为论文的第一作者，杨劲松为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。论文链接图1.不同施氮量处理土壤细菌种群（纲）相对丰度热图图2.土壤部分优势细菌种群（纲）相对丰度与施氮量相关性【来源：中国科学院科技产业网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

秸秆是农田生态系统重要的有机资源，土壤微生物是其降解的主要驱动力。已有研究表明，秸秆降解不同时段，微生物群落有明显演替现象；不同土壤环境中，秸秆降解微生物类群不同。但是科研人员查阅文献发现，参与秸秆降解的微生物携带的相关功能基因集可能较相似，降解微生物群落结构演替主要受秸秆化学性质控制；除主导微生物发挥降解作用外，还需辅助微生物协同参与。这些线索暗示了秸秆降解的微生物学过程，特别是在功能层面，具有内在的统一性。这些认识有利于推动学界对秸秆降解微生物学机制的了解，也有助于满足国家当前提倡的秸秆资源化需求。中国科学院南京土壤研究所研究员冯有智团队结合秸秆田间原位埋袋降解和室内DNA稳定性同位素标记（DNA-SIP）实验，在我国亚热带水稻土秸秆降解微生物研究中取得新进展。研究人员对重庆、常熟和鹰潭三个田间原位秸秆进行降解实验发现，（1）虽然站点间参与秸秆降解的细菌物种表现出较大的空间可变性，但是相关功能基因集变异性较低。该研究表明，功能层面的认知将更有助于统一大尺度下秸秆降解的微生物学过程，以及可从功能层面统一调控秸秆的降解过程。（2）研究人员利用生态零模型，分别探究三个站点细菌群落构建机制，结果显示，秸秆降解群落构建过程受到秸秆化学成分控制，其中，“异质性选择”筛选土壤中部分微生物参与秸秆降解；“匀质性选择”决定各秸秆降解时间段内微生物群落组成；“生态漂变”赋予整个降解时间段内群落组成一定随机性。受到秸秆化学性质控制的群落构建过程塑造群落组成，进而间接影响秸秆降解。这说明区域尺度下水稻土秸秆降解微生物群落的形成和演替具有高度的内在一致性。（3）研究人员利用DNA-SIP，揭示参与秸秆降解的具体物种，除传统秸秆降解微生物类群之外，还发现多种间接参与的微生物群，如具有电子传递“桥梁”作用的Geobacter，利于释放降解过程中积累的过剩还原力，解除秸秆降解过程中产生的底物限制，促进秸秆降解；固氮微生物可提供氮素，缓解因秸秆高C/N而不利于降解的障碍；引发“激发效应”的微生物也能间接参与秸秆降解。该研究揭示秸秆降解微生物是集团化作业，要重视主导微生物和关注辅助型物种。相关研究成果发表在Soil Biology and Biochemistry和Biology and Fertility of Soils上。研究工作得到国家自然科学基金重点项目的资助。论文链接：1、2、3图1.区域尺度下秸秆降解微生物物种和功能分布图2.秸秆降解微生物群落构建过程图3.直接和间接参与秸秆降解的微生物【来源：中国科学院科技产业网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

土壤真菌群落组成复杂多样，包括从植物病原菌到共生菌等功能多样的物种。共生菌中的丛枝菌根真菌（AMF）可帮助植物获取生长所需的磷素（P）。虽然已揭示植物宿主和非生物因素与AMF群落的联系，但是对于较高营养级的土壤动物（原生生物和线虫）如何通过捕食作用影响AMF群落结构和功能尚不清楚，难以建立有效的线虫定向调控措施，提升植物生产力和养分利用率。中国科学院南京土壤研究所孙波课题组基于旱地红壤有机培肥试验，探讨长期施用猪粪条件下AMF、食真菌原生动物和线虫之间的互作关系，揭示微食物网中真菌途径对根际磷转化和植物生产力的促进机制。研究表明，施用有机肥提高AMF生物量和食真菌线虫数量，AMF、食真菌原生动物和线虫群落结构显著差异。食真菌原生动物和线虫的捕食作用刺激AMF生物量增加，显著改变AMF群落组成。通过对线虫肠道AMF的检测发现，高肥处理下，食真菌线虫优势属滑刃属（Aphelenchides）和真滑刃属（Aphelenchus）肠道中AMF丰度更高，提示两种优势线虫对AMF的取食效应更强。AMF-食真菌动物的相互作用，增加AMF在玉米根部定殖以及植物中P转运蛋白基因ZMPht1; 6的表达水平，提高植物生产力。该研究强调AMF、食真菌原生动物和线虫间互作关系在驱动植物磷吸收和生产力方面的生物机制，为促进作物高产提供理论依据。相关研究成果发表在Microbiome上。研究工作得到国家优秀青年科学基金、江苏省杰出青年基金和国家重点研发计划项目的资助。论文链接土壤性质、AMF-原生生物/线虫互作对AMF定殖、磷转运蛋白和植物生产力的影响【来源：南京土壤研究所】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn