Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

胶质芽孢杆菌对印度芥菜富集土壤Cd及土壤pH的影响

采用根袋法盆栽试验,研究接种活菌量浓度分别为1×1010 cfu·kg-1 (T1)和2×1010 cfu·kg-1(T2)的胶质芽孢杆菌,对印度芥菜富集土壤Cd、土壤有效态Cd含量及土壤pH的影响.结果表明,以不接种菌液作为对照,处理T1、T2地上部分生物富集系数分别为13.58、16.83,与对照相比分别提高42.95％、77.16％;地下部分生物富集系数分别为4.35、4.83,分别比对照提高24.64％、38.40％;土壤的净化率分别是对照的1.73、2.20倍.对照组土壤有效态Cd含量随着时间的延长而降低,根际和非根际土壤分别降低32.93％和45.54％;但T1和T2处理中,根际、非根际土壤有效态Cd含量分别提高15.15％、31.73％和36.54％、45.28％.收获时,处理T1、T2根际土壤pH降低率分别是对照的1.08、1.10倍.不同浓度胶质芽孢杆菌处理下土壤pH与有效态Cd含量均呈显著负线性关系.综上,胶质芽孢杆菌主要是通过改变土壤pH来影响土壤Cd生物有效性,从而促进超富集植物的修复效果.本研究可为微生物辅助植物修复重金属污染土壤提供一定理论依据和实践指导.     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

生物质炭与铁钙材料对镉砷复合污染农田土壤的修复

选取了铁钙材料（FC）和山核桃蒲生物质炭（BC）制备得到复合材料（BF）,用于修复农田土壤中镉砷复合污染,以降低水稻糙米中的镉和砷含量.通过水稻盆栽试验,在植物生长期内,采集了土壤孔隙水、根际土壤、非根际土壤、水稻植株和水稻根表铁膜,探究了铁钙材料、生物质炭及其复合材料对土壤中镉和砷生物有效性和植株中镉和砷含量的影响及机制.结果表明,生物质炭材料能显著（P <0.05）提高非根际土壤（0.55～0.66个单位）和根际土壤（0.28～0.36个单位）pH,且提升土壤DOC含量;铁钙材料能显著（P <0.05）降低非根际土壤（0.14～0.27个单位）和根际土壤（0.38～0.41个单位）pH,同时降低土壤DOC含量.铁钙材料和复合材料能够同时降低土壤孔隙水、根际土壤和非根际土壤有效态Cd和As含量,而生物质炭能降低Cd含量,却提高了As含量,其中复合材料1%添加处理的效果最佳,土壤有效态Cd和As分别降低了41.8%～48.2%和6.1%～10.1%.生物质炭、铁钙材料和复合材料均能提高植株生物量（根、茎、叶和籽粒的干重）,水稻籽粒干重较CK增加了48.5%～184.0%,根...     

胶质芽胞杆菌对印度芥菜根际土壤镉含量及土壤酶活性影响

采用根袋法盆栽试验,研究分别接种活菌量浓度为1×1010CFU.kg-1(处理A)和2×1010CFU.kg-1(处理C)的胶质芽胞杆菌,对根际土壤镉含量和土壤酶活性的影响.结果表明,处理A、C对根际土壤镉的去除率分别达到37.62%、38.27%,是对照(24.47%)的1.54、1.56倍.胶质芽胞杆菌处理后土壤酶活性均有所增强,土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性在根际土壤大于非根际,随着时间延长土壤磷酸酶活性逐渐升高,脲酶和过氧化氢酶呈现先增高后降低的变化趋势,而脱氢酶活性在非根际土壤大于根际土壤,也呈现先增高后降低的变化趋势.对照组及处理A、C组中根际Cd含量与土壤磷酸酶、脲酶呈现显著或极显著负相关.研究表明,施入胶质芽胞杆菌不仅可以提高超富集植物对土壤Cd的净化效果而且对土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶及脱氢酶均有一定的积极作用,其结果可为该菌辅助植物修复镉污染土壤的机制性研究提供理论指导.     

微生物菌剂对砒砂岩土壤的改良作用

为了研究微生物菌剂改良砒砂岩土壤特性的效果,以植物促生细菌Bacillus halotolerans P75、Sinorhizobium meliloti D10、Bacillus megaterium H3和Bacillus subtilis HB01为原料制备4种液体单一菌剂和1种复合菌剂CB,分别按5%（体积质量比）接种到砒砂岩土壤中,种植紫花苜蓿和柠条,进行盆栽试验.通过分析植物生物量、土壤pH值、有机质、氮磷钾含量、酶活性和水稳性团聚体等指标来评价微生物菌剂对砒砂岩土壤的改良效果.结果表明,与不接菌的对照组相比,接菌处理能使紫花苜蓿显著增产18.6%~45.6%、柠条显著增产24.1%~46.7%,降低土壤pH值,促使土壤中的有机质、铵态氮、硝酸盐氮、速效磷、速效钾含量不同程度的增加,提高了土壤团聚体的水稳性,且接种复合菌对砒砂岩土壤的改善效果要优于单一菌株的效果.接种供试菌株能够改善砒砂岩的土壤质量,同时促进植物生长,其中复合菌对砒砂岩土壤的改良效果更为突出.     

小麦籽粒镉含量影响因素Meta分析和决策树分析

快速的城市化、工业化和农业集约化造成了严重的土壤问题,如土壤酸化和镉污染等,严重威胁着中国的粮食安全和人体健康.小麦是中国第二大粮食作物,对镉有较强的积累能力.探明小麦籽粒镉含量的影响因素对保障小麦安全生产至关重要.然而,目前对小麦籽粒镉含量的影响因素还缺乏全面和定量的分析.对近10年发表的56篇相关论文进行Meta分析和决策树分析,结果表明,土壤样点中镉含量超过农用地土壤污染风险筛选值的比例为52.6%,小麦籽粒镉含量超过食品安全国家标准(0.10 mg·kg^-1,GB 2762-2017)的比例为64.1%.土壤理化性质中,pH、有机质、有效磷和土壤全镉含量是影响小麦籽粒镉含量的重要因素.土壤的pH≤5.5和5.5-1≤土壤有机质含量<30 g·kg^-1时,小麦籽粒镉含量超标率最高,为61.0%.农田土壤的pH≥7.1且全镉含量<1.60 mg·kg^-1时有利于小麦安全生产.不同小麦品种籽粒镉含量...     

羽序灯心草作为酸性矿山废弃地先锋植物潜力

生态复垦是当前世界各国酸性矿山废弃地修复的主要方法.通过研究云南来利山锡矿区废弃地土壤pH值、肥力特征及重金属含量,以及矿区生长的羽序灯心草形态特征和植株体内重金属的分布特征,分析植株耐酸性、对废弃地土壤肥力的适应性及对Zn和Cu等重金属污染的耐性,探讨其作为酸性矿山废弃地先锋植物的潜力.结果表明,研究区域根际土壤pH值均值范围为3.46～4.01,呈酸性;土壤中有机质、全钾、全磷和速效磷含量分别为10.28～25.75g·kg~(-1)、 8.84～9.32g·kg~(-1)、 0.56～0.63g·kg~(-1)和1.82～5.72mg·kg~(-1),处于较低水平;土壤中Zn、Cu和Fe含量均值范围分别为54.93～114.49、 92.53～127.59和47 133.60～112 259.63 mg·kg~(-1),其中重金属Cu含量超出风险筛选值1.85～2.55倍;研究区域羽序灯心草株高均值范围为43.77～55.42 cm,对照组植株高度为51.38～57.66 cm,无显著差异,表明羽序灯心草具有耐酸性及对重金属污染具有耐性.进一步分析对重金属Cu和Zn的富集能力和转移特征,发现对Cu和Zn都具有富集能力,且对Zn具有运转能力,具有一定的富集吸收潜力.株高与根际土壤中速效磷的含量显著相关,后期羽序灯心草作为先锋植物在矿山废弃地进行种植时,可针对性地补充含速效磷的肥料改善土壤肥力条件.综合分析结果表明,羽序灯心草作为先锋植物修复酸性矿山废弃地具有巨大潜力.     

硫磺和放线菌强化植物修复土壤镉污染

为了强化耐受重金属镉（Cd）的植物包心芥菜对土壤中Cd污染的富集及转运效率,以包心芥菜为研究对象,向土壤中添加0.3%的硫磺和接种不同数量的放线菌Act12（0.5,1.0,1.5,2.0g/kg）,通过盆栽实验,研究不同处理间根际土pH值的变化规律、包心芥菜地上和地下部分Cd的积累量、植物抗氧化酶系的变化以及根系活力.结果表明：添加0.3%硫磺和2.0g/kg放线菌Act12后,根际土pH值下降最大,相比对照下降了14.5%.而添加0.3%硫磺和1.5g/kg的放线菌Act12,包心芥菜地上部分Cd的含量最高,转运系数最大,相比对照,Cd含量提高了79%,并且植物地上部分的干重最大.添加放线菌Act12对植物的抗氧化系统有积极作用,CAT、POD、SOD含量均在0.3%硫磺和1.0g/kg放线菌Act12的添加组合下达到峰值,放线菌Act12还可提高植物的根系活力,降低丙二醛的含量.综上表明,添加硫磺和放线菌Act12均可强化包心芥菜吸收土壤中Cd的能力,其中0.3%硫磺和1.5g/kg放线菌Act12的添加组合强化效果最佳.     

5种矿区土著植物对铅污染土壤的修复潜力研究

为评估我国西北某矿区茵陈蒿、蒲公英、苜蓿、大叶苦菜和车前草5种土著作物对含铅（Pb）土壤的修复潜力,采用盆栽实验,设置4种不同Pb含量水平（0、2‰、3‰和5‰,质量分数）,测定作物不同组织器官中和种植前后土壤中Pb含量,以及根际与非根际土壤微生物生物量碳含量、过氧化氢酶活性等指标。结果表明:茵陈蒿和车前草适合种植于铅含量为2‰、3‰、5‰的土壤中,可去除12%~32%的土壤Pb,车前草根系和茵陈蒿茎叶对Pb的累积量最高分别达到3617,720 mg/kg,显著高于其他植物,作为土壤铅污染修复植物的潜力较大。根际土壤微生物生物量碳含量比非根际土壤微生物生物量碳含量高2.37%~13.89%。土壤Pb抑制了根际与非根际土壤过氧化氢酶活性,使其活性低于对照组0.44%~22.3%,根际土壤过氧化氢酶活性比非根际过氧化氢酶活性高0.89%~8.09%。研究结果可为Pb污染矿区废弃地植物修复和土壤环境质量评价提供理论依据。     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

一株茎点霉菌的抗镉机制

从矿区土壤筛选到一株对镉具有较强抗性和富集能力的丝状真菌,编号为F2,根据其形态主要是分生孢子器的特征鉴定为茎点霉菌.对不同镉浓度液体培养下菌体的生长及培养液的pH值变化作了分析,利用扫描电镜、透射电镜与能谱分析相结合的方法研究镉在F2胞内外的沉积作用及分布情况,从而分析该菌对镉的抗性和富集机制.结果表明,100mg/L的镉浓度下,在细胞壁及周围区域存在大量颗粒状镉沉积物,而在菌体表面也有沉淀物附着.因此胞内外沉积作用可能是该菌对高浓度镉的抗性和富集作用的重要途径,而且因为该菌生长过程中尤其是高镉浓度下pH值的大幅度上升,沉积过程可能与该菌在生长过程中产生碱性物质有关.     

Increased acidification in the rhizosphere of cactus seedlings induced by Azospirillum brasilense

Acidification of the rhizosphere of cactus seedlings (giant cardon, Pachycereus pringlei) after inoculation with the plant growth-promoting bacterium Azospirillum brasilense Cd, in the presence or absence of ammonium and nitrate, was studied to understand how to increase growth of cardon seedlings in poor desert soils. While ammonium enhanced rhizosphere and liquid culture acidification, inoculation with the bacteria enhanced it further. On the other hand, nitrate increased pH of the rhizosphere, but combined with the bacterial inoculation, increase in pH was significantly smaller. Bacterial inoculation with ammonium enhanced plant growth.     

菲、芘污染土壤中丛枝菌根真菌对土壤酶活性的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对菲、芘复合污染土壤中微生物数量和酶活性的影响.结果表明,接种AMF显著增加了三叶草根际和菌丝际土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,并对微生物区系有选择性.在供试菲、芘污染浓度范围内,低浓度菲、芘对土壤多酚氧化酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性有激活作用;但当菲、芘浓度升高时,3种酶活性受到抑制.与无植物对照土壤相比,接种AMF后三叶草菌根际酸性磷酸酶活性降低了2.4%~23.1%,过氧化氢酶活性增加了12.6%~20.3%,除高浓度处理外多酚氧化酶活性均增加;菌丝际多酚氧化酶活性比菌根际低12.9%~62.9%,酸性磷酸酶活性比菌根际高3.3%~24.0%,过氧化氢酶活性则高于菌根际.     

接种内生细菌对龙葵吸收积累镉的影响

通过在LB培养基中加入不同浓度的镉,从镉超富集植物龙葵植株内分离到3株很强的镉抗性内生菌株N1、N2、N4,最高耐受镉浓度达300 mg·L^-1.通过生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,初步确定N1为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）细菌,N2为肠杆菌属（Enterobacter sp.）细菌,N4为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）.将龙葵种植在含有一定镉（50 mg·kg^-1）的土壤中进行盆栽试验,以灌根的方式分别接种分离到的3株细菌及其混菌组合,并对其株高、生物量及镉吸收能力进行分析.结果显示,N4菌株处理的龙葵叶、茎、根部镉含量比不接菌对照分别增加32.94%、14.50%、23.44%,差异显著（p<0.05）;接种N1+N2+N4混菌的处理龙葵叶、茎和根干重分别比不接菌对照高出118.22%、109.83%和113.01%,植株地上和地下镉吸收总量分别增加109.53%和83.01%,差异显著.试验表明供试菌株能显著促进植株生长,强化龙葵吸收土壤中镉的能力.     

两株耐铅镉真菌对土壤中铅镉赋存形态及小白菜吸收积累的影响

通过土培试验,研究接种耐铅镉真菌(产黄头孢霉Cephalosporium chrysogenum和头孢霉Cephalosporium SP.)对灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上小白菜生长及铅镉赋存形态的影响.试验结果表明:接种两种耐重金属真菌可以降低或显著降低土壤中交换态铅镉、碳酸盐结合态铅镉和铁锰结合态铅镉,且显著增加土壤中有机结合态铅镉,因此降低了土壤中铅镉的活性;在灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上接种两种真菌均能增加或显著增加小白菜的株高和鲜重,其中在未灭土壤中接种产黄头孢霉20 mL小白菜鲜重和株高最大,分别达到6.00 cm和3.22 g·株~(-1),在灭菌土壤上接种产黄头胞霉10 m L小白菜株高和鲜重最大,分别为10.66 cm和11.07 g·株~(-1);接种两种真菌可以显著降低未灭菌土壤上小白菜体内铅镉含量和累积量,在灭菌土壤上接种10 mL产黄头孢霉可以显著降低小白菜铅含量和累积量.     

Rhizobacteria helps to explain the enhanced efficiency of phytoextraction strengthened by Streptomyces pactum

The ultimate purpose of phytoextraction is not only to remove heavy metals from soil but also to improve soil quality. Here, we evaluated how the joint effect of Streptomyces pactum (strain Act12) and inorganic (Hoagland's solution) and organic (humic acid and peat) nutrients affected the phytoextraction practice of cadmium (Cd) and zinc (Zn) by potherb mustard, and the microbial community composition within rhizosphere was also investigated. The results indicated that the nutrients exerted synergistically with Act12, all increasing the plant biomass and Cd/Zn uptakes. The inoculation of Act12 alone significantly increased dehydrogenase activity of rhizosphere soil (P < 0.05), while urease and alkaline phosphatase activities varied in different dosage of Act12. Combined application of microbial strain with nutrients increased enzymatic activities with the elevated dosage of Act12. 16S ribosomal RNA high-throughput sequencing analysis revealed that Act12 inoculation reduced the diversity of rhizosphere bacteria. The Act12 and nutrients did not change dominant phyla i.e., Proteobacteria, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Actinobacteria and Acidobacteria, but their relative abundance differed among the treatments with: Peat > Act12 > Humic acid > Hoagland's solution. Comparatively, Sphingomonas replaced Thiobacillus as dominant genus after Act12 application. The increase in the Sphingomonas and Flavisolibacter abundances under Act12 and nutrients treatments gave rise to growth-promoting effect on plant. Our results revealed the important role for rhizosphere microbiota in mediating soil biochemical traits and plant growth, and our approach charted a path toward the development of Act12 combined with soil nutrients to enhance soil quality and phytoextraction efficiency in Cd/Zn-contaminated soils.     

可生物降解螯合剂GLDA诱导葎草修复镉污染土壤

为探究施加螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸（GLDA）对诱导葎草修复镉污染土壤的效果,采取盆栽试验研究了镉污染土壤中施加不同浓度GLDA对葎草生长状况、抗氧化酶系统和镉积累特性以及土壤理化性质的影响。结果表明:当螯合剂GLDA施入50 mg/kg的镉污染土壤后,葎草生物量、根长和茎长比对照组显著减少了13.1%~59.1%、6.6%~26.0%和6.8%~10.6%,而葎草的抗氧化酶系统活性整体呈先升后降的趋势,土壤有效态镉含量相比对照组显著提升了10.4%~53.8%;GLDA在浓度为2.5~3.75 mmol/kg时,葎草对镉均有较好的累积净化效果,相比对照组提高了1.29~1.32倍。总体而言,施加2.5 mmol/kg GLDA效果最为理想,此时葎草生长受影响较小,地下和地上部分镉含量分别为对照组的1.07,1.67倍,转运系数、地下部富集系数和地上部富集系数分别为1.00、1.61和1.60。上述结果表明,施加适宜浓度的GLDA能够有效提升葎草对镉污染土壤的修复效率。