施用沼渣和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及矿质营养的影响

沼渣是厌氧发酵的残余物,可作为肥料施用,但因其含有一定量的重金属等有害物质可能导致环境污染风险.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌作为植物共生真菌,可以促进植物对矿质养分的吸收,同时能够通过不同途径减轻重金属对植物的毒害.本文采用甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为供试植物开展盆栽试验,考察施用沼渣结合接种AM真菌对甘草生长和矿质营养的影响.试验结果表明,施用沼渣显著促进了植物生长,提高了植物生物量、磷含量和叶片叶绿素含量,与此同时提高了土壤有机质和磷、铬、铜、铅含量,并导致植物重金属含量显著升高.另一方面,AM真菌能够和甘草根系形成良好共生关系,但施用沼渣对菌根侵染表现出显著抑制作用.接种AM真菌促进了甘草生长、提高了根系磷含量及叶片叶绿素含量,同时显著降低了植株重金属含量至安全阈值以内.本试验表明,施用沼渣同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时阻控重金属污染风险,因而可作为沼渣安全利用的一种可行技术途径.     

菌根真菌重金属耐性机制研究进展

菌根真菌在自然界中广泛存在,能与大多数陆地植物形成共生体,菌根共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要意义.在重金属污染土壤中通常也能发现菌根真菌,某些菌根真菌对重金属表现出较强的耐受性,在污染土壤修复方面显示出应用潜力.本文从生境选择、生理适应、功能基因表达调控等层面综述了菌根真菌重金属耐性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,旨在推进相关机制研究及菌根技术在重金属污染土壤修复中的应用.     

红壤重金属复合污染修复的生态环境效应与评价指标

通过对重金属复合污染红壤菜园土和水稻土的培育试验,研究施用有机肥和石灰对红壤中生物有效性重金属(Cd、Cu、Pb)含量、土壤微生物和植物生理过程的影响.试验结果表明,石灰对土壤重金属污染的修复效果比有机肥好.施用石灰降低了0.05mol/L HCl提取的土壤生物有效性Cu和Pb的含量,施用猪粪后显著增加了土壤生物有效性Cd的含量,红薯植株中重金属含量的变化与此一致.土壤生物有效性重金属含量与可溶性有机碳(DOC)呈极显著相关.施用石灰和有机肥后,土壤微生物数量增加,3大菌中放线菌数量与生物有效性重金属的含量之间显著相关,但微生物生物量碳只与土壤生物有效性Cd含量显著相关.红薯根系中重金属含量与土壤生物有效性重金属含量之间显著相关,但在茎叶中只有Cu表现出显著相关性.施用石灰和有机肥后红薯的生理指标大多增加.土壤生物有效性Cu、Pb含量与红薯的平均蒸腾速率、净生物量和叶面积指数之间表现出很好的相关性,但土壤生物有效性Cd含量与红薯生理指标相关性不强.在红薯苗期,土壤生物有效性Cu、Pb与红薯的日平均净光合速率和蒸腾速率之间相关显著.因此作物生长期的生理指标可以指示土壤重金属生物有效性的变化.     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.     

Effects of metal lead on growth and mycorrhizae of an invasive plant species （Solidago canadensis L.）

It is less known whether and how soil metal lead (Pb) impacts the invasion of exotic plants.A greenhouse experiment was conducted to estimate the effects of lead on the growth and mycorrhizae of an invasive species(Solidago canadensis L.)in a microcosm system. Each microcosm unit was separated into HOST and TEST compartments by a replaceable mesh screen that allowed arbuscular mycorrhizal (AM) fungal hyphae rather than plant roots to grow into the TEST compartments.Three Pb levels(control,300,and 600 mg/kg soil)were used in this study to simulate ambient soil and two pollution sites where S. canadensis grows.Mycorrhizal inoculum comprised five indigenous arbuscular mycorrhizal fungal species (Glomus mosseae,Glomus versiform,Glomus diaphanum,Glomus geosporum,and Glomus etunicatum).The 15N isotope tracer was used to quantify the mycorrhizally mediated nitrogen acquisition of plants.The results showed that S. canadensis was highly dependent on mvcOrrhizae.The Pb additions significantly decreased biomass and arbuscular mycorrhizal colonization(root length colonized,RLC%) but did not affect spore numbers,N(including total N and 15N) and P uptake.The facilitating efficiency of mycorrhizae on nutrient acquisition was promoted by Pb treatments.The Pb was mostly sequestered in belowground of plant (root and rhizome).The results suggest that the high efficiency of mycorrhizae on nutrient uptake mightgive S. canadensis a great advantage over native species in Pb polluted softs.     

Arsenic uptake by arbuscular mycorrhizal maize （Zea mays L.） grown in an arsenic-contaminated soil with added phosphorus

The effects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungus (Glomus mosseae) and phosphorus (P) addition (100 mg/kg soil) on arsenic (As) uptake by maize plants (Zea mays L.) from an As-contaminated soil were examined in a glasshouse experiment.Non-mycorrhizal and zero-P addition controls were included.Plant biomass and concentrations and uptake of As,P,and other nutrients,AM colonization,root lengths,and hyphal length densities were determined.The results indicated that addition of P significantly inhibited root colonization and development of extraradical mycelium.Root length and dry weight both increased markedly with mycorrhizal colonization under the zero-P treatments,but shoot and root biomass of AM plants was depressed by P application.AM fungal inoculation decreased shoot As concentrations when no P was added,and shoot and root As concentrations of AM plants increased 2.6 and 1.4 times with P addition,respectively.Shoot and root uptake of P,Mn,Cu,and Zn increased,but shoot Fe uptake decreased by 44.6%,with inoculation, when P was added.P addition reduced shoot P,Fe,Mn,Cu,and Zn uptake of AM plants,but increased root Fe and Mn uptake of the nonmycorrhizal ones.AM colonization therefore appeared to enhance plant tolerance to As in low P soil,and have some potential for the phytostabilization of As-contaminated soil,however,P application may introduce additional environmental risk by increasing soil As mobility.     

泉州湾红树植物中重金属元素的分布与储量

用ICP-AES测定了泉州湾洛阳江河口红树植物桐花树(Aegiceras corniculatum)和秋茄(Kandelia candel)根际沉积物中重金属总量和有效态含量,以及这2种植物体内重金属的含量,探讨了该红树林湿地重金属元素的分布、富集和储量情况。结果表明,2种红树植物根际沉积物中重金属总量均表现为:Fe>Mn>Zn>V>Pb>Cr>Cu>Ni>Co>Cd,有效态含量均表现为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>V>Cr>Ni>Co>Cd,部分重金属具有一定潜在的有害生物效应;Fe、V在2种红树植物根部的含量最高,Mn在叶中的含量最高,其余重金属未有明显的统一规律;相关性分析表明,2种植物根中Cu和Zn,Pb和V、Co、Ni,Cr和Zn,Zn和V,V和Co、Ni,Co和Ni之间互有明显协同作用;除Mn在叶中存在较强的富集能力(富集系数大于1),2种红树植物对其余重金属元素的富集能力均较小,远达不到超富集植物的要求;秋茄和桐花树对Mn从根向叶的迁移能力最强,Cu、Cr、Zn在2种植物中的迁移系数均大于1,Cd在桐花树中的迁移系数也大于1,说明2种植物都有将这些元素向叶中输送的趋势,应注意其通过食物链富集作用引起的危害。2种红树植物中重金属总储量大小表现为:Mn>Fe(秋茄则Fe>Mn)>Zn>Cu>Cr>Pb>V>Ni>Co>Cd,其中Mn和Fe的总储量之和分别占到了总储量的97.7%(桐花树)和99%(秋茄)。     

复合重金属胁迫对灯心草生长及其积累特性的影响

盆栽试验结果表明：Cd、Pb、Cu、Zn、As5种重金属复合胁迫对灯心草地上部生长有一定程度的抑制作用，在土壤环境质量二级标准上限值处灯心草地上部生物量减产9．15％，小于10％，生长在矿毒水和铅锌尾矿污染土壤中的灯心草地上部生物量分别减产28．23％和37．1％，但地下部生物量减产趋势不明显。以地上部生物量为参考指标，可初步将土壤环境质量二级标准上限值拟设定为土壤中各重金属的临界毒性效应值。在Cd、Pb、Cu、Zn、As复合胁迫条件下，各重金属在灯心草茎叶和根系中的积累和分布存在明显差异，且与土壤中各重金属含量间存在一定的相关性。     

不同磷石膏添加量与接种菌根对玉米生长及磷、砷、硫吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了不同磷石膏（PG）添加量（0、20、40g·kg-1）和接种3种丛枝菌根真菌（Glomus mosseae（GM）、Glomus aggregatum（GA）、Diversispora spurcum（DS））对玉米生长及其磷、硫、砷吸收的影响.试验结果表明：随磷石膏添加量的提高,土壤有效磷、有效...     

商陆耐重金属Cd关键酶抗氧化酶的研究

研究商陆(Phytolacca americana L.)对Cd胁迫的抗氧化酶响应,对于揭示其耐Cd机制具有重要意义.商陆幼苗在200μmol/L或400 μmol/L CdCl2营养液中处理4 d,叶片活性氧自由基和MDA含量升高,膜透性增加,光合速率降低,表明Cd胁迫诱导产生氧化胁迫.随着Cd处理含量的提高和时间的...     

Rapid ecotoxicological assessment of heavy metal combined polluted soil using canonical analysis

IntroductionElevatedconcentrationofheavymetalssuchascopperandcadmiumexistinmanyagriculturalsoilsfromminingactivities(Chen ,2 0 0 0 ;Dudka ,1 997;Lambert,1 997)andfrommanagementpracticesincludingirrigationwithsewageandutilizationofsewagesludge(Clapp ,1 994) .Onceheavymetalsenteredintosoils,regardlessthesources,theywouldnotonlybeaccumulatedbyorganisms,butalsocirculateinthefoodchain (Uhlig ,2 0 0 0 ;Barcan ,1 998) .Furthermore ,theirramificationwouldberetainedinsoilecosystemwithtoxicconcentrati…     

外生菌根对欧洲赤松苗(Pinussylvestris)Cu、Zn积累和分配的影响

通过测定２种不同施锌和施铜水平下苗木和离体菌丝中铜锌含量研究了接种外生菌根（Ｓｕｉｌｌｕｓｂｏｖｉｎｕｓ）对欧洲赤松（Ｐｉ－ｎｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）苗生长和微量元素积累和分配的影响． 结果表明菌丝的侵染增加了苗木生长同时也增加了植物体内重金属的含量．然而菌根植物中的重金属大部分分布在根部在铜处理中菌根植物地下部分的铜含量是无菌根植物的２．６倍在锌处理中锌是无菌根植物的１．３ 倍． 说明菌丝侵染使植物将过量的重金属滞留在根部从而增加了植物对过量重金属的抗性．通过进一步测定培养在过量重金属中的离体菌丝的重金属含量结果显示随着外界重金属浓度的增加菌丝分泌物内重金属含量比菌丝内重金属含量增加快说明滞留在根部的重金属可能并没有进入根系而是以某种形态滞留在菌丝分泌物和菌丝内．     

煤矸石堆积区周边土壤重金属污染特征与植物毒性

煤矸石在自然堆积过程中会通过风化和雨淋条件释放重金属等污染物质,从而对周边土壤环境造成严重的生态危害.研究了矸石山周边土壤中重金属含量,探讨了土壤样本暴露诱导的植物毒性效应,以期全面评估矸石堆积区周边土壤的生态风险.结果表明,煤矸石堆积区周边土壤中Cd、 Pb和Zn的含量平均值均超过山西省土壤元素背景值,并且随着距矸石山的距离越远,土壤重金属含量呈现先上升后下降的趋势;富集因子结果同样显示周边土壤中Cd、 Pb和Zn元素污染较严重.暴露于距矸石山不同距离的土壤后,大麦幼苗生长受抑,部分土壤诱导叶绿素含量降低和丙二醛(MDA)含量升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽(GSH)活性上升,过氧化氢酶(CAT)活性显著下降,并且造成根尖细胞中有丝分裂指数(MI)降低和微核率(MN)显著上升.皮尔森相关系数表明,矸石堆积区周边土壤中Cr、 As和Zn元素分别与大麦芽重、根重和微核率之间呈显著的正相关,Cu和Pb元素分别与叶绿素和微核率之间呈显著的负相关.     

螯合剂、菌根联合植物修复重金属污染土壤研究进展

植物修复作为一种原位绿色修复技术,成为污染土壤修复研究的重点。然而,目前最具推广价值的超积累植物植株矮小、生物量低、生长缓慢、生活周期长及对重金属积累的专一性,大大限制了植物修复技术在重金属污染土壤修复方面的应用。因此利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其他的技术辅助的联合植物修复成为了有效可行的替代途径。近年来,国内外对螯合剂和菌根在强化植物修复中的应用进行了大量的研究,文章在综述螯合剂、菌根在强化植物修复研究中的应用的基础上,综述了螯合剂和菌根两者联合在强化植物修复重金属污染土壤中的应用,并对重金属污染土壤修复的未来研究方向进行了展望。     

Ability of Agrogyron elongatum to accumulate the single metal of cadmium, copper, nickel and lead and root exudation of organic acids

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｓｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｂｅｃｏｍｅｓａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍａｎｙｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ .Ｔｈｉｓｉｓｍｕｃｈｃｏｎｃｅｒｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅａｓｙｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌｓｔｏｐｌａｎｔｓ ,ｅｖｅｎｔｏａｎｉｍａｌｓａｎｄｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ .Ｉｎｍｏｓｔｃａｓｅｓ,ｐｌａｎｔｓｇｒｏｗｎｉｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓｓｈｏ…     

Cu和Cd胁迫下接种外生菌根真菌对油松根际耐热蛋白固持重金属能力的影响

铜和镉是我国土壤重金属常见种类,生物固定过量重金属以降低其生理毒害是修复土壤重金属污染的有效方法之一.外生菌根能够通过分泌大量有机物质来降低土壤中重金属的生物有效性.在Cu或Cd胁迫下,外生菌根真菌接种油松幼苗根际分泌的耐热蛋白具有固持重金属的潜力.结果表明,纯培养条件下接种并没有增加耐热蛋白的分泌,但是在Cu或Cd的胁迫培养下,接种幼苗耐热蛋白的分泌量增加.不同Cu浓度处理下,接种油松幼苗总提取耐热蛋白(total thermostable protein,TTP)和易提取耐热蛋白(easily extracted thermostable protein,EETP)的分泌量为未接种油松的2.64~11.79倍;Cd处理下接种油松TTP和EETP的分泌量,分别是未接种油松的1.49~7.56倍.虽然Cu处理下无论是接种还是未接种,根际耐热蛋白和根系细胞中固持的总Cu量显著大于空白对照,但接种显著增加了根际的重金属固持量,其Cu总相对含量是未接种的1.81~2.75倍,且绝大部分重金属固持在耐热蛋白中,使得根际耐热蛋白中的Cu相对含量是根系细胞含量的4.19~43.00倍.Cd处理下也得到了相似的结论.说明接种菌根真菌促进了植物分泌耐热蛋白量,加强了根系对重金属的固持能力,从而达到减少过量重金属的生物有效性,缓解土壤重金属污染的目的.     

老工业城市土壤-作物系统重金属的迁移累积及风险协同评价

为查明老工业城市土壤-作物系统的重金属环境地球化学特征,测试和分析石嘴山市水稻、小麦和玉米籽实及其根系土重金属含量和形态,利用统计学方法、风险评价编码法(RAC)、生物富集系数法(BCF)、土壤和农产品综合质量影响指数法(IICQ)及ArcGIS空间插值法开展土壤-作物系统重金属的迁移累积特征剖析及风险协同评价.结果表明,根系土中重金属ω(As)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)、ω(Pb)和ω(Zn)均值分别为12.56、 0.19、 63.48、 23.52、 0.038、 28.86、 21.68和69.47mg·kg^-1,与宁夏土壤背景值相比呈一定程度的累积,其中以Cd和Hg累积效应最为显著,但均低于农用地土壤污染风险筛选值;配套作物中上述8种重金属含量均值分别为0.014 9、 0.011 2、 0.075、 6.7、 0.001 5、 0.67、 0.042 7和20.48mg·kg^-1,与食品中污染物限量相比,作物中As、 Pb和Cr点位超标率分别为4%、 3%和1%,其余元素均未超标;相比水稻和小麦,...     

根分泌物与微生物对污染土壤重金属活性的影响

研究了铜富集植物海州香薷(Elsholtziasplendens)和鸭跖草(Commelinacommunis)根分泌物,以及假单胞菌(P.aeruginosaZD4-3)和白腐真菌(P.Chrysosprim)对污染土壤重金属活性的影响.结果表明,海州香薷和鸭跖草根分泌物对污染土壤中Cu有一定的活化能力,不同处理间差异不大,鸭跖草根分泌物对Cu的活化能力大于海州香薷.不同处理根分泌物中有机酸种类或含量有所差异,但主要以草酸和出峰时间为6.5min左右的未知有机酸为主.假单胞菌对污染土壤Cu、Pb和Zn有很强的活化作用;白腐真菌对Cu、Zn有活化作用,对Pb则表现为固定作用,海州香薷根分泌物降低了供试假单胞菌对重金属的活化效果,但增加了白腐真菌对重金属的活化效果.     

微生物与重金属相互作用过程与机制研究进展

重金属污染对土壤、地下水和农作物等会产生重大影响,并通过生物链危害人体健康.微生物在环境中广泛存在,在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和再富集过程中起着重要作用,进一步发掘对不同重金属具有耐受性的特异性菌株,探究其对重金属的解毒和耐受性的机制,可更好地为微生物用于环境修复工作提供理论依据.综述了微生物与环境中重金属的相互作用过程与机制以及微生物在修复重金属污染中的应用,结果表明:①微生物自身生长过程中产生的大量氨基酸、蛋白质和多肽等物质可与重金属鳌合,促进重金属的溶解和吸附过程.②重金属对微生物产生毒性影响,微生物通过氧化还原、生物矿化和甲基化等作用改变重金属元素的化学形态,降低重金属的毒性.③微生物对重金属的修复效果与重金属的存在形态有关,在实际应用中可先将重金属元素转化为易于被微生物吸附的形态,再利用特异性菌株进行生物修复.④根际微生物对植物吸收重金属起着重要的调控作用,但植物根系分泌物和微生物的新陈代谢产物对重金属形态及生物有效性的协同拮抗作用机制及其微观的界面过程尚未明晰,有待进一步研究.      

3种杀真菌剂对 AM真菌侵染和黄芩生长的影响

为了合理施用杀真菌剂,充分利用AM(arbuscular mycorrhiza)真菌资源提高中药材产量和品质,减少农药投入和环境污染.本试验在土培条件下,以非灭菌土为生长基质,研究了喷施苯菌灵、苯醚甲环唑和氟硅唑对AM真菌(摩西球囊霉Glomusmossea)侵染和黄芩(Scutellaria baicalensis)生长的影响.结果表明,同一施药条件下,接种摩西球囊霉总体上表现出促进黄芩生长的趋势,但菌根效应因杀真菌剂不同而有差异.不同施药条件下,未接种黄芩生长受到抑制,接种株中,喷施苯菌灵,植株地上部K和地下部Fe含量显著降低;喷施苯醚甲环唑,植株全N、地上部K、地下部黄芩苷和Ca含量显著降低;喷施氟硅唑,菌根侵染率、植株全P、黄芩苷、K、地上部Cu、地下部全N、Ca、Zn和Fe含量显著降低.氟硅唑对摩西球囊霉和黄芩生长抑制效果大于苯醚甲环唑和苯菌灵.说明氟硅唑对摩西球囊霉毒性大.因此,为了减轻杀真菌剂对AM真菌的危害,发挥菌根效应,在达到防治病害的基础上应选用对AM真菌毒性小的杀真菌剂.