蒌蒿(Artemisia selengensis)对土壤中镉的胁迫反应及修复潜力研究

以洞庭湖湿地新发现的Cd高富集植物——蒌蒿(Artemisia selengensis)为试验材料,采用盆栽方式,系统研究了蒌蒿在生长期内对Cd的性状反应及富集特征.结果表明,大于40mg.kg-1的Cd胁迫对蒌蒿叶片伤害明显,且导致生物量下降,但植株在100mg.kg-1胁迫下可完成生活史,对Cd有较强的耐受能力;土壤中有效态Cd的含量仅占土壤全Cd含量的15.3%～37.1%;相同胁迫浓度下,各生长阶段的植株体内Cd含量差别不大,但由于生物量的原因,幼苗期对Cd的提取量显著小于其他时期,其中40～60mg.kg-1的Cd处理可使蒌蒿地上部分Cd含量达492～588mg.kg-1(成株期),且植株对该浓度范围的Cd污染去除效果最好;蒌蒿可作为对湿地土壤Cd污染较理想的修复植物加以研究和利用.     

盐城滨海湿地春季温室气体通量及影响因素

通过在盐城滨海湿地进行植被调查、气体以及表层沉积物样品的采集与分析,探讨温室气体通量与植被状况、表层沉积物理化性质之间的关系。结果表明:不同植被覆盖下的滨海湿地,温室气体通量表现各异,其中CO2在滨海湿地5月份表现为碳源,且有植被覆盖的互花米草滩和芦苇滩的CO2排放通量明显大于无植被覆盖的光滩,盐蒿滩植被的盖度和密度较低,故排放也较低,光滩、互花米草滩、盐蒿滩以及芦苇滩CO2通量分别为26.99、865.2、100.87和1 942.03 mg(/m2.h);CH4在光滩,互花米草滩,盐蒿滩上则为弱汇,在芦苇滩为弱源,通量值分别为-0.13、-0.14、-0.02和0.55 mg(/m2.h);光滩和芦苇滩是N2O吸收汇,为-12.29,-56.83μg(/m2.h),互花米草滩和盐蒿滩为源,为18.56,25.64μg(/m2.h)。表层沉积物理化性质存在显著的空间差异:其中粒径与容重均是光滩最大,互花米草滩最小,盐蒿滩、芦苇滩居中;TN、TOC、微生物生物量C、微生物生物量N均是光滩最小,互花米草滩最大,盐蒿和芦苇居中;C/N为互花米草滩和芦苇滩较大,而光滩和盐蒿滩则较小。全盐分布表现为互花米草滩>盐蒿滩>光滩>芦苇滩。pH表现为:芦苇>光滩>盐蒿滩>互花米草滩。通过相关分析,回归分析以及主成分分析,得出CO2和CH4通量与箱温、10²0 cm沉积物温度以及pH呈显著相关,而N2O则主要与pH、全盐、容重、微生物生物量N的相关性较大。     

黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响

黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、柠条（Caragana intermedia）人工林、铁杆蒿（Artemisia gmelini）群落和白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面（坡长40~80 m）分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明：1）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量（143.89~833.04 g/m²）、盖度（0.36~0.63）和厚度（0.77~2.03 cm）均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量（178.80~657.21 g/m²）和混入深度（1.33~2.29 cm）均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例（45.91%~74.02%）表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加（P<0.01）,且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加（P<0.01）。3）土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径（WAS-GMD）随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低（P<0.01）,土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加（P<0.05）。该研究将为评价黄土高原退耕还林还（草）工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。     

杂草对重金属的生物积累特性的研究

采用小区实验法对东北地区 1 1科 2 2种田间杂草进行重金属累积特性研究。结果表明 :欧洲千里光、巨荬菜、欧亚旋覆花、猪毛蒿、黄花蒿、石防风和柳叶刺蓼 7种植物对 Cd的富集系数最大 ,且地上部 Cd的含量大于根部 Cd的含量 ,具备了重金属超富集植物的基本特征 ;植物地上部重金属含量与植物上部生物量的大小无关 ;以杂草为研究对象 ,有可能筛选出地上部重金属富集量大并且地上部生物量也高的超富集植物。     

不同生态带下盐城滩涂湿地土壤颗粒和矿物结合有机碳特征

通过对比不同生态带下盐城滩涂湿地表层土壤中颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量与分布,探讨不同生态带下滩涂植被对土壤环境特别是土壤有机质组分分布及其累积的影响。结果表明:不同生态带的滩涂湿地表层土壤总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量分布规律为:芦苇地互花米草滩盐蒿滩光滩,反映了盐城滩涂湿地土壤由海向陆土壤质地由砂到粉砂,最后为粘土的变化规律;互花米草滩对土壤有机质有着比光滩和盐蒿滩更高的富集能力,芦苇地的颗粒有机碳(POCf+POCo)含量为4.17 g/kg,互花米草滩的POC含量为2.14 g/kg,远高于盐蒿滩(1.92 g/kg)和光滩(0.31 g/kg)。互花米草的引种从有机碳物理分级组分上改变了TOC的分配,有利于提高土壤中游离态颗粒有机物、闭蓄态颗粒有机物的含量以及占土壤有机碳的比例。该研究能够为沿海滩涂湿地碳存储和固碳潜力以及评价和保护湿地生态系统提供一定的科学依据。     

黄土丘陵沟壑区小流域植被恢复对土壤稳定入渗的影响

经过20多年的退耕还林还草和封禁措施,纸坊沟流域植被得到良好恢复,并对土壤产生正面影响。流域内11种主要植物群落下以及不同生活型下土壤稳定入渗速率均有显著差异,其中灌木和草本群落下土壤稳定入渗速率较大,乔木林下较小。土壤稳定入渗速率与其影响因子之间存在相关关系,其中土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度及土壤活性孔隙度存在极显著的相关关系;与枯枝落叶层厚度也有一定的相关关系;还与土壤水稳性团聚体重量百分含量、土壤有机质含量有一定的相关关系。结果表明,黄土丘陵沟壑区进行植被建设选择灌草群落较好,天然群落可优先选择铁杆蒿、茭蒿、长芒草和白羊草等,人工灌木群落可优先选择柠条等。由于该区属森林向草原的过渡区,尽管也能种植刺槐等乔木树种,但营造乔木林应考虑林灌草隔带混交和垂直配置,并注意微地形的影响。     

盐城滨海湿地表层沉积物有机碳特征

对比研究盐城滨海湿地表层沉积物总有机碳(TOC)含量及其时空分布,揭示不同季节,不同植被覆盖对滨海湿地TOC分布的影响。结果表明,盐城滨海湿地表层沉积物TOC含量为0.69~10.34 g/kg,平均值4.55 g/kg。TOC含量的季节变化表现为:光滩呈单峰型分布,最高值出现在秋季(0.86±0.11 g/kg),除光滩外,TOC含量峰值均出现在冬季,即植被非生长季。TOC含量的空间变化表现为:互花米草滩(10.34±2.42 g/kg)>芦苇滩(3.90±1.11 g/kg)>盐蒿滩(3.28±1.86 g/kg)>光滩(0.69±0.16 g/kg);不同生态带内TOC 含量差异显著,光滩空间变异性最小(0.06),芦苇滩最大(0.14)。此外,湿地表层沉积物中TOC含量与总氮(TN, g/kg)、含水量(WFPS,%)、平均粒径(Φ)、分选系数以及C/N均呈显著正相关。通过研究发现,互花米草相对于其他植被类型由于其对有机碳很好的富集能力,可以有效增强滨海湿地生态系统土壤的固碳潜力。     

羌塘高原美马错自然保护区的初步评价

拟建的羌塘高原美马错自然保护区是我国青藏高原高寒草原生态系统保存最完好的地区之一,区内含有野牦牛、藏野驴、藏羚等多种珍稀野生动物,其密度之高为西藏所仅见。该地区具有极高的自然保护价值,应作为代表青藏高原高寒草原生态系统的典型地区,列为国家级自然保护区。     

有色冶炼污染区土壤污染及重金属超积累植物的研究

对某省两个有色冶炼污染区进行了土壤和植物采样,并对6个样点土壤和11种植物中的As、Pb、Cd、Zn等重金属含量做了测定分析。结果表明：①该区域土壤已经受到不同程度的重金属污染。其中以As和Cd污染最为严重;②从植物地上部重金属富集系数和体内含量来看．钻形紫苑具备了As-Pb-Cd超积累植物的基本特征。进一步研究的价值很大,白苞蒿地上部As、Pb、Cd及小白酒草地上部Cd富集系数均大于1．也具备了超积累植物的基本特征;③大部分植物富集As、Pb、Cd、Zn均呈现地上部高于地下部的富集规律,是通过根系吸收转移还是叶片吸收还有待实验室内人工栽培确定。     

四种植物材料对废水中铅离子的吸附特征

为解决重金属废水处理问题,寻找高效低成本的生物吸附剂,本文选用了野菊杆（Dendranthema indicum, DI）、艾杆（Artemisia argyi, AA）、薄荷杆（Mentha haplocalyx, MH）和柠檬皮（Citrus limon, CL）四种植物材料对水中铅离子进行吸附研究。并利用SEM、BET和FTIR对材料进行表征,探讨了吸附剂投加量、溶液初始pH和共存阳离子对吸附量的影响。结果表明,四种材料对模拟废水中铅的吸附量随投加量的增加呈对数下降（P<0.05）;随初始pH的升高,四种材料呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势。准一级动力学能更好地描述野菊杆对Pb²⁺的动力学吸附过程,准二级动力学能更好描述艾杆、薄荷杆和柠檬皮对Pb²⁺的动力学吸附过程。野菊杆和艾杆对铅的吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型;薄荷杆和柠檬皮对铅的吸附过程主要为不规则的多分子层吸附,更符合Freundlich模型。共存阳离子Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺与Pb²⁺产生竞争吸附,显著降低材料对Pb²⁺的吸附量（P<0.05）。四种植物材料吸附性能大小顺序为薄荷杆 > 艾杆 > 柠檬皮 > 野菊杆。因此,四种植物材料是吸附废水中铅离子的潜在材料。     

Inhibitive effects of three compositae plants on Microcystis aeruginosa

Based on common phenomena of biochemical interaction between plants and microorganisms, the inhibitive effects of three common terrestrial compositae plants, namely Artemisia lavandulaefolia DC., Conyza canadensis (L.) Cronq., and Kalimeris indica (L.) Sch.-Bip. on the blue algae Microcystis aeruginosa was studied. Live compositae plants are co-cultivated with algae in two different inoculation doses for 10 days in 5-pools incubators, in order to exclude the influence of bacteria and nutrients. The results show that Artemisia lavandulaefolia DC has the most inhibitive potential among the three plants as evidenced by the most drastic decrease in optical density (OD₆₈₀) of the algae. The inhibition rate is 93.3% (with initial inoculation dose of 2.0 × 10⁶ Cells/mL) and 89.3% (with initial inoculation dose of 4.0 × 10⁶ Cells/mL) respectively on the 10^th day of cultivation. The average inhibition rate during the later half of the experiment is 0.76 (with initial inoculation dose of 2.0 × 10⁶ Cells/mL) and 0.71 (with initial inoculation dose of 4.06106 Cells/mL), respectively. Logistic model analysis shows that compositae plants such as A. lavandulaefolia DC. causes the reduction of the habitat’s carrying capacity of algae. ANOVA analysis is used to determine the similarity and differences between every experimental group and an average inhibitive rate model is used to evaluate the inhibition effects. The results show that A. lavandulaefolia DC., which grow well in the aquatic environment, may have a great potential in controlling algae bloom in eutrophic water.     

洛坝铅锌矿废弃不同时间渣地植被恢复演替动态

对甘肃省徽县洛坝铅锌矿不同废弃时间的废渣地进行的化学分析表明,其主要污染物为重金属Pb和Zn,其w(Pb)和w(Zn)最大值分别为6 298和480 800 mg/kg. 重金属在废渣地中的质量分数随废弃时间的增长而减少;对废渣地恢复植被演替调查发现,Pb和Zn是影响植物自然演替的限制因子. 在现场考察的基础上对洛坝废渣地进行了植被恢复演替调查. 结果表明:从废弃时间序列上看,废渣地植物种类在增加、荒漠化在逆转,3,6和11 a的废渣地植物数分别为12,17和40种;从废渣地植被恢复演替序列上看,各时期植物都在更替,3 a废渣地以野艾蒿(Artemisia vulgaris)+升马塘(Digitaria sanguinalis)+车前草(Plantago asiatica)群落为主;6 a废渣地以野艾蒿+针叶蒿(Tripolium vulgare)+商陆(Phytolacca acinosa)+小蓬草(Erigeron annuu)群落为主;11 a废渣地又增加有固氮植物三叶草(Trifolium pratense)、苜蓿(Medicago lupulina)及紫薇(Lagerstroemia indica)、臭椿(Ailanthus altissima)的成功定居,已形成草-灌-乔简单植被结构.      

苏北潮滩湿地不同生态带有机质来源辨析与定量估算

对苏北潮滩湿地表层沉积物以及不同生态带柱状沉积物与植被中的TOC、TN、C/N、δ¹³C和δ¹⁵N的含量进行分析,并通过不同的指标进行相互验证,探讨各测量指标的分布规律,分析不同生态带植被和沉积物间的生物地球化学作用,定量估算不同生态带有机物的来源,对比不同生态带及其植被在苏北潮滩湿地有机质富集中的作用.结果表明:TOC、TN、C/N和δ¹³C都表现出了比较明显的地带性分布特征;光滩以及光滩和互花米草过渡带内的有机质来源以海源为主,互花米草滩以陆源为主,盐蒿滩也以海源为主,互花米草对生态系统内的有机质有着重要的贡献;研究区互花米草滩、盐蒿滩和芦苇地内,每年新增的TOC、有机质和TN分别达到了6 451t、16 595t和536t;互花米草滩对TOC、有机质和TN的富集量要远大于其它几个带,在整个潮滩湿地生态系统的物质循环和交换中也发挥着不可替代的作用.     

极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分特征

为了解黄土丘陵沟壑区极端强降雨条件下土壤水分与植被之间的关系,对2013 年7 月极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区5 种主要植物群落,即刺槐(Robinia psendoacacia)、柠条(Caragana intermedia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochlo aischaemun)群落的土壤水分进行了调查与分析,结果表明:①极端强降雨下,植被是影响土壤含水量的主要因素;②草本群落的土壤水分明显好于人工林,其中长芒草群落的土壤含水量、土壤贮水量和土壤有效贮水量均最高,分别为17.8%、961.2 mm和691.2 mm,郁闭度最大的31 龄林土壤水分最差;③人工林地土壤水分可补充至300 cm左右,草本群落土壤水分可补充至500 cm左右,人工林地深层土壤水分的恢复仍十分困难.     

黄土高原纸坊沟流域不同植物叶片及枯落物的生态化学计量学特征研究

以黄土高原纸坊沟流域3种不同植物类型(乔、灌、草)下优势物种的叶片及其枯落物为研究对象,通过对其碳、氮、磷、钾含量及生态化学计量学特征的研究,探讨退化生态系统植物内稳性、NP限制率以及营养元素的回流关系,以期为黄土高原植被恢复与重建以及不同物种的合理配置提供合理建议,为完善生态化学计量学理论提供支撑.结果表明,不同植物类型叶片碳氮磷含量变化较小,钾含量变化较大,表现为草本植物叶片钾含量显著高于乔木与灌木;叶片在凋落前将大量的养分转移至其它器官,防止养分的流失,使得枯落物碳氮磷钾含量均小于叶片.碳、氮、磷、钾的回流率分别为6.16%~22.84%、24.38%~65.18%、22.38%~77.16%、60.99%~89.35%,其中碳、磷、钾的回流率以草本最大,磷的回流率以灌木最大.乔木与灌木叶片与枯落物N∶P、N∶K、C∶N比差异不显著,草本植物差异显著.植物叶片N∶P比变化范围为12.14~19.17,叶片枯落物N∶P比变化范围为12.84~30.67.通常将N∶P比为16作为评价植物生长受氮或者磷限制的临界值,不同植物类型叶片N∶P比表现为灌木(19.17)乔木(15)草本(12.14),说明该区灌木主要受磷含量的限制,草本植物主要受氮含量限制,乔木主要受氮磷含量共同限制.叶片钾含量与N∶P呈极显著的负相关,枯落物钾含量与C∶P比呈极显著的负相关.综合研究表明,该区3种植物类型碳氮磷含量无差异,钾含量差异显著,叶片碳氮磷钾回流率较大,不同植物类型受氮与磷限制作用不一致植物在生长演替阶段对氮磷等元素的累积与回归表现出一定的特异性.     

A win-win technique of stabilizing sand dune and purifying paper mill black-liquor

The principle and technique were reported here to produce lignin-based sand stabilizing material (LSSM) using extracted lignin from black liquor of straw paper mills. Field tests using LSSM to stabilize and green sand dunes were started in 2002. The field experiment was carried out in August 2005 when the newly formed plant community was 3 years old. The results from the comprehensive field experiment demonstrated that unlike polyvinyl acetate or foamed asphalt commonly used for dune stabilization, LSSM was plantfriendly material and could be used in combination with seeding and planting of desert species. With the help of LSSM, the desert species (i.e., Agriophyllum squarrosum (L.) Moq. and Artemisia desertorum Spreng. etc.) could be used to form community in 2–3 yeas and to stabilize sand dune e ectively. The newly formed community was sustainable under an extremely dry climate condition. The organic matter and total nitrogen in the soil increased significantly as the community were formed, while the change in P and K contents in the soil was negligible.     

荧光假单胞菌对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响

为探讨功能微生物对洞庭湖湿地镉污染土壤环境质量的影响,以从洞庭湖湿地植物蒌蒿体中分离获得的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)Y5为对象,通过室内培养试验研究其对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响。结果表明菌株Y5可明显增加洞庭湖湿地镉污染土壤的氨化菌、硝化菌、好氧性自生固氮菌、好氧性纤维素分解菌的数量,明显提高洞庭湖湿地镉污染土壤的脲酶和蔗糖酶活性,显著增加土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN),明显降低土壤基础呼吸及代谢墒,从而有利于改善洞庭湖湿地镉污染土壤的营养状况和环境质量。     

科尔沁沙地沙丘恢复过程中典型灌丛下结皮发育特征及表层土壤特性

通过野外取样和室内分析相结合,对科尔沁沙地不同沙丘典型灌丛下结皮发育及结皮下表层土壤特性进行了初步研究.结果表明,半流动沙丘的差巴嘎蒿、半固定沙丘的小叶锦鸡儿、固定沙丘的冷蒿以及固定沙丘丘底的小红柳灌丛下分别发育了物理结皮、藻、地衣及苔藓结皮,结皮的厚度、硬度、水分、＜0.05 mm粘粉粒含量、有机质、全N、全P、速效N和速效P等指标在沙丘生境中为半流动沙丘＜半固定沙丘＜固定沙丘＜固定沙丘丘底,在结皮类型中为物理结皮＜藻结皮＜地衣结皮＜苔藓结皮,各结皮间养分含量和粒径分布差异极显著(P＜0.01).结皮下层土壤的养分及细颗粒含量随结皮发育进展呈增长趋势.同一沙丘结皮下0～5 cm范围内土壤容重、粘粉粒、养分含量由表及里呈递减趋势,且均高于同层流动风沙土.在4种灌丛的7类结皮中,固定沙丘丘底的小红柳灌丛下发育的苔藓结皮及其表土的养分、细颗粒含量明显高于其它沙丘灌丛下的结皮.     

Effect of cadmium on photosynthetic pigments, lipid peroxidation, antioxidants, and artemisinin in hydroponically grown Artemisia annua

The effects of different cadmium (Cd) concentrations (0, 20, 60, and 100 μmol/L) on hydroponically grown Artemisia annua L. were investigated. Cd treatments applied for 0, 4, 12, 24, 72, 144, 216, and 336 hr were assessed by measuring the changes in photosynthetic pigments, electrolyte leakage, malondialdehyde (MDA) and antioxidants (ascorbic acid and glutathione), while the artemisinin content was tested after 0, 12, 144, 216, and 336 hr. A significant decrease was observed in photosynthetic pigment levels over time with increasing Cd concentration. Chlorophyll b levels were more affected by Cd than were chlorophyll a or carotenoid levels. The cell membrane was sensitive to Cd stress, as MDA content in all treatment groups showed insignificant differences from the control group, except at 12 hr treatment time. Ascorbic acid (AsA) content changed slightly over time, while glutathione (GSH) content took less time to reach a maximum as Cd concentration increased. Cd was found to promote synthesis and accumulation of artemisinin, especially at concentrations of 20 and 100 μmol/L. In conclusion, Cd stress can damage to photosynthetic pigments, and vigorously growing A. annua showed a strong tolerance for Cd stress. Appropriate amounts of added Cd aided synthesis and accumulation of artemisinin.     

从植被演替和抗风性研究包兰线沙坡头段人工植被稳定性

运用群落演替与风沙流因子分析相结合的方法论证了群落的稳定性。在沙坡头地区,以油蒿为主的人工群落在长期的自然演替过程中已达到与生境条件相互适应的动态稳定过程。通过沙坡头与周边地区植被演替的比较研究,表明了该地区现有植被正形成(或已形成)偏途顶极序列,该植被在相当长的时间内会稳定存在,这些演替可促使沙坡头地区的人工植被向更为稳定的人工+自然复合生态系统以及自然生态系统方向变化。此外,风洞实验结果显示,沙坡头现有主要植被和地表能够抵抗较大风沙流胁迫,已形成了能够忍耐沙尘暴的生态系统。