丛枝菌根真菌及猪炭对多氯联苯污染土壤的联合修复作用

选用玉米(Zea mays L.)为供试植物,采用盆栽试验研究了接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌(Funneliformis mosseae)和添加不同粒径猪炭对多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)污染土壤的联合修复效应及其对土壤微生物的影响.结果表明,接种AM真菌(10%接种量)及添加2.5%猪炭对土壤有效磷含量提高具有显著的协同效应,猪炭还显著提高了土壤有机碳、速效钾含量和pH值(p0.05);猪炭显著促进了菌根真菌侵染率,但对玉米根系生物量具有抑制作用.接种AM真菌的同时添加猪炭提高了细菌16S rDNA丰度,且接种AM真菌同时添加粒径0.25 mm猪炭显著促进了土壤PCBs降解率.AM真菌与猪炭改变了土壤微生物种群的相对丰度,其中,Planctomycetes与土壤三氯联苯降解显著相关(r=0.049,p0.05),而Acidobacteria与五氯联苯降解显著相关(r=0.008,p0.01).AM真菌及猪炭提高了土壤有效养分含量,促进了植物生物量和土壤PCBs降解,对PCBs污染土壤具有较好的修复潜力.     

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.     

外源Ni对小麦孕穗期生长发育和成熟期产量的影响及其Ni毒害临界值

为探明小麦孕穗期毒害效应与成熟期籽实产量间的关系,实现中期毒害效应诊断与评价,以春小麦"冀张春3号"为材料,采用盆栽试验方法,研究了外源Ni对小麦孕穗期植株生长和成熟期籽实产量的影响,并对不同生育期的生理指标进行了相关分析.结果表明,外源Ni会增加小麦孕穗期株高和叶片干质量,减少茎秆和穗干质量,降低成熟期籽实产量,投加Ni量≥100 mg·kg~(-1)时出现明显抑制作用,茎秆、穗干质量和籽实产量均明显下降(p0.05);小麦孕穗期各器官中Ni含量和富集系数由大到小的顺序为:根系穗茎秆叶片,外源Ni会明显增加小麦孕穗期各器官和籽实中Ni含量,其中,小麦穗和籽实中Ni含量和富集系数随Ni投加量的增加均呈二次吸收富集高峰.相关分析结果表明,土壤中各形态Ni含量与小麦孕穗期各器官和籽实中Ni含量均呈显著正相关(p0.05,p0.01),根系和穗中Ni及土壤不同形态Ni含量与茎秆、穗干质量和籽实产量呈显著负相关(p0.05,p0.01),茎秆和穗干质量与籽实产量均呈显著正相关(p0.05).研究提出,利用小麦孕穗期毒害效应突变点指标表征小麦外源Ni毒害临界值是可行的,其毒害临界值指标为:土壤全Ni含量为139.08 mg·kg~(-1),土壤有效态Ni(DTPA提取)含量为21.59 mg·kg~(-1),小麦穗Ni含量为19.17 mg·kg~(-1),小麦根系Ni含量为318.49 mg·kg~(-1).     

丛枝菌根真菌和两株细菌对土壤中DEHP降解及绿豆生长的影响

采用绿豆为供试植物,通过温室盆栽试验研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌与DEHP降解菌对DEHP污染土壤的修复作用以及对植物生长的影响.试验土壤中添加DEHP含量为100mg·kg-1,试验设AM真菌Acaulospora laelis 90034、降解菌Bacillus sp.DW1和Gordonia sp.DH3单独接种以及互相组合的联合接种处理,同时设置不接种的对照处理(CK).苗后60 d收获植株.结果表明,AM真菌能很好的侵染绿豆的根系,菌根侵染提高了绿豆地上部分的干重,而对根系的干重则没有显著的影响;同时菌根侵染也促进了绿豆的P营养.但接种DW1与DH3对菌根侵染率与绿豆生长都没有显著影响.3种菌剂无论是单独或者联合接种都能显著促进土壤中DEHP的降解,3种菌剂同时接种则对DEHP的降解能达到最好的协同作用,同时也减少DEHP在绿豆地上部分的累积,这为DEHP污染农田土壤的植物修复提供了理论依据.     

丛枝菌根真菌对铈污染土壤上玉米生长和铈吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的铈(Ce)污染土壤(100、500、1 000 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus aggregatum(GA)和Funneliformis mosseae(FM)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比和稀土元素Ce吸收、转运的影响,旨在为稀土污染土壤的治理提供基础数据和技术支持.结果表明,GA和FM均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为7.12%~74.47%;随着土壤Ce污染程度的增加,玉米菌根侵染率、地上部和根部的生物量、营养元素N、P、K的吸收量以及Ce从根到叶的转运率均显著降低,而玉米植株的C:P和N:P、地上部和根部Ce含量显著升高.接种AM真菌不同程度地促进了玉米的生长,在重度Ce污染土壤接种FM对玉米生长的促进作用显著高于GA,而在轻度和中度Ce污染土壤二者之间无显著性差异;接种显著改善了玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C:N:P在轻度和中度Ce污染土壤GA对营养元素吸收的促进作用要显著高于FM,而在重度Ce污染土壤则反之;接种也显著增加了轻度Ce污染土壤玉米地上部和根部Ce含量,而对中度和重度Ce污染土壤上玉米Ce的吸收无显著影响,促进了Ce从根部到地上部分的转运.试验初步证明,AM真菌能够减轻稀土元素Ce对植物的毒害作用,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值.     

微生物群落驱动AM真菌、生物炭及联合改良沙化土壤作用潜力

沙化土壤作为土地荒漠化的重要过渡形式,实现其有效恢复对减缓土地荒漠化进程意义重大.本研究显示,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌和生物炭已应用于沙化土壤改良过程,但二者联合对沙化土壤改良影响研究较少;此外,细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用尚不清楚.采用温室盆栽试验的方法,分别设置对照处理（CK）、单独接种AM真菌处理（RI）、单独施加生物炭处理（BC）和二者联合改良处理（BC_RI）,研究不同改良方式对小果白刺（Nitrariasi birica Pall.）菌根侵染率、生物量、矿质营养元素（N、P、K、Ca和Mg）含量及土壤有机碳、营养元素（全N、全P和全K）、水稳性团聚体组成影响.采用高通量测序技术,考察细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用,结合多元分析手段,探究不同改良方式改良作用机制,旨在为合理有效改良沙化土壤提供基础数据和理论依据.结果表明,接种处理（RI和BC_RI）小果白刺根系均观察到明显的菌根侵染现象,但RI和BC_RI处理间菌根侵染率无显著性差异.与CK相比,RI处理显著增加了小果白刺地上部生物量和地上部N、K、Ca和Mg含量,BC和BC_RI处理显著增加了小果白刺地上部、根部生物量及N、P、K、Ca和Mg含量;BC_RI处理与RI和BC相比,根部生物量及P、K、Ca和Mg含量显著增加.与CK相比,BC和BC_RI处理显著增加了土壤有机碳含量,RI处理使得土壤全N含量显著增加了152.54%,BC处理使得土壤全P和全K含量分别显著降低了12.5%和18.18%.各处理0.25~0.05 mm粒径土壤团聚体比例最高,BC_RI处理能够显著促进大粒径（>0.25 mm）土壤团聚体形成.与CK相比,RI和BC_RI处理显著降低细菌、真菌群落Sobs指数和Shannon指数;各处理细菌及真菌菌门组成及丰度存在显著差异性.RDA及网络分析结果显示,AM真菌、生物炭及二者联合改良方式对土壤基质环境及土壤微生物群落结构影响显著,不同改良方式下微生物分子生态网络关系发生显著变化,不同改良处理中核心物种组成具有差异性;BC和BC_RI较RI处理,网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富;生物炭与AM真菌联合,弱化了Rhizophagus intraradices的核心作用,并增强其他微生物（特别是细菌菌种）的核心地位.SEM结果显示,AM真菌和生物炭施用通过直接影响土壤细菌和真菌群落结构,进而实现对植物生长及土壤性质变化的影响,微生物群落结构差异（特别是微生物间的互作关系变化）是导致土壤改良效果差异的主要驱动力.综上所述,不同改良方式对沙化土壤改良效果影响具有差异性,微生物群落在土壤改良过程中具有关键影响作用,AM真菌和生物炭联合对加速沙化土壤生态恢复具有潜在优势和应用价值.     

丛枝菌根影响纳米ZnO对玉米的生物效应

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)能被植物吸收、积累,随食物链进入人体而引起健康风险.丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可与陆地生态系统中绝大多数高等植物互惠共生,可能影响ENPs的生物效应.在温室土壤盆栽条件下研究了施加不同水平纳米ZnO(0、500、1000、2000、3000 mg·kg-1)和接种AM真菌Acaulospora mellea对玉米生长和营养状况的影响.结果表明,随土壤中纳米ZnO施加水平的增加,菌根侵染率和玉米生物量均呈降低趋势,根系总长、总表面积及总体积降低,植株体内Zn含量和吸收量逐渐增加,地上部分P、N、K、Fe、Cu吸收量逐渐降低.与对照相比,接种AM真菌均促进玉米的生长,改善P、N、K营养,根系总长、总表面积及总体积增加,并在施加纳米ZnO时增加Zn在玉米根系中的分配比例.本结果首次表明,土壤中纳米ZnO对丛枝菌根具有一定毒性,而接种AM真菌能够减轻其毒性,对宿主植物起到保护作用.     

发酵牛粪和造纸干粉对多环芳烃污染土壤菌根修复的影响

通过温室盆栽试验,研究了添加发酵牛粪和造纸干粉对菌根化紫花苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的影响.结果发现,添加0.5%～2.0%发酵牛粪对紫花苜蓿根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率无明显影响,但均显著提高了紫花苜蓿的植株生物量(p<0.05),其中,添加1.0%和2.0%发酵牛粪处理的土壤PAHs含量较对照略有降...     

磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

石油污染土壤生物修复中外源微生物的影响

在室外条件下采用正交盆栽试验设计,以污染水平、细菌接种量、真菌接种量和有机肥添加量为调控因子,研究了石油污染土壤生物修复过程中外源专性微生物(细菌和真菌)接种对土壤中矿物油和美国EPA 16种多环芳烃(PAHs)降解的作用.结果表明,经过一个生长季(150d)各处理土壤中的细菌总量、真菌总量、PAH-降解细菌和PAH-降解真菌数量不受外源专性细菌和真菌初始接种量的影响(p＞0.05);有机肥促进土壤微生物数量的增长,其添加量与土壤细菌总量、真菌总量和PAH-降解细菌数量显著正相关(p＜0.05);实验结束时矿物油的去除率为58.8%～88.3%,PAHs的去除率为91.7%～97.8%,外源专性细菌和真菌的接种对矿物油和PAHs的降解无明显促进作用.     

大气O3浓度升高对2种基因型矮菜豆根际微生物的影响

在模拟的大气臭氧浓度升高环境中,用磷脂脂肪酸方法（PLFA）分析大气臭氧浓度升高和接种丛枝菌根（AM）真菌对臭氧敏感性不同的2种基因型矮菜豆（臭氧敏感性：S156;臭氧耐受性：R123）根际和菌丝际微生物量及群落结构的影响,旨在明确大气臭氧浓度变化对植物根际微生物的影响,为全面评价臭氧浓度升高对土壤-植物生态系统的影响...     

Arbuscular mycorrhizal fungi, rhizobia, available soil P and nodulation of groundnut (Arachis hypogaea) in Zimbabwe

Arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) colonization and nodulation of groundnut were examined in nine soils collected from subsistence farmers’ fields in Zimbabwe. Nodule number, shoot dry weight, shoot N and P contents, and AMF colonization were assessed after 6 weeks growth. Both nodule number and AMF colonization differed by an order of magnitude among the nine soils. Soil available P explained almost all the variability in nodule number (r² = 0.98), but had no significant effect on percent AMF colonization. By adding P to one soil, nodule numbers increased four-fold resulting in a significantly higher N content in the shoots. Similar, but smaller, effects were obtained by increasing the abundance of AMF through an inoculation with Glomus intraradices, suggesting that nodulation in this soil was limited by AMF abundance and that the fungi could, to a limited extent, substitute for P fertilizer.     

丛枝菌根真菌在矿区生态环境修复中应用及其作用效果

针对煤矿区生态环境修复中存在的主要问题,研究丛枝菌根真菌与紫穗槐共生状况,丛枝菌根真菌对紫穗槐根系发育的影响及其对煤炭开采塌陷区退化土壤的改良效应.结果表明,接种菌根5个月后,接种丛枝菌根促进紫穗槐地上部分和根系生长,提高了紫穗槐根系侵染率;接种区紫穗槐根际土壤中球囊霉素、易提取球囊霉素含量显著增加;接种菌根提高了紫穗槐根际土壤有效磷和有机质含量,微生物数量明显提高,取得较好的菌根生态效应.接种菌根有利于对矿区根际土壤的改良,促进了矿区生态系统稳定,对维持矿区生态系统的持续性具有重要意义.     

Structure and function of rhizosphere and non-rhizosphere soil microbial community respond differently to elevated ozone in field-planted wheat

To assess the responses of the soil microbial community to chronic ozone(O_3), wheat seedlings(Triticum aestivum Linn.) were planted in the field and exposed to elevated O_3(e O_3)concentration. Three treatments were employed:(1) Control treatment(CK), AOT40 = 0;(2) O_3-1, AOT40 = 1.59 ppm·h;(3) O_3-2, AOT40 = 9.17 ppm·h. Soil samples were collected for the assessment of microbial biomass C, community-level physiological profiles(CLPPs), and phospholipid fatty acids(PLFAs). EO_3 concentration significantly reduced soil microbial carbon and changed microbial CLPPs in rhizosphere soil, but not in non-rhizosphere soil.The results of the PLFAs showed that e O_3 concentrations had significant effects on soil community structure in both rhizosphere and non-rhizosphere soils. The relative abundances of fungal and actinomycetous indicator PLFAs decreased in both rhizosphere and non-rhizosphere soils, while those of bacterial PLFAs increased. Thus the results proved that e O_3 concentration significantly changed the soil microbial community function and composition, which would influence the soil nutrient supply and carbon dynamics under O_3 exposure.     

接种菌根真菌对湿生植物根际土壤硝化反硝化活性的影响及其微生物机制

为探究接种菌根真菌对湿生植物根际土壤硝化-反硝化作用的影响,以湿生植物旱伞草和石菖蒲为材料,接种筛选自本地植物根系及根际土壤的菌根真菌混合菌种MF-MD为试验组,并设置未接种植物作为对照组.在水体氮素富营养化条件下种植3个月,然后测定植物根际土壤硝化反硝化活性.结果表明,接种MF-MD能促进两种植物根际土壤硝化反应,同时接种MF-MD促进了旱伞草根际土壤反硝化作用但是抑制了石菖蒲根际土壤反硝化作用.从接种后植物根际土壤微生物量,硝化细菌与反硝化细菌群落结构变化等角度分析了引起土壤硝化-反硝化反应发生变化的原因.发现接种处理的试验组湿生植物根际土壤微生物量(soil microbial biomass,SMB)高于对照组但差异不显著,且与对照组相比,试验组与土壤硝化反硝化作用相关的微生物群落结构发生变化.此试验对于研究菌根真菌结合湿生植物去除富营养化水体中的N元素具有积极意义.     

Effects of elevated CO2 concentration and nitrogen supply on biomass and active carbon of freshwater marsh after two growing seasons in Sanjiang Plain, Northeast China

An experiments were carried out with treatments differing in nitrogen supply (0, 5 and 15 g N/m²) and CO₂ levels (350 and 700 μmol/mol) using OTC (open top chamber) equipment to investigate the biomass of Calamagrostis angustifolia and soil active carbon contents after two years. The results showed that elevated CO₂ concentration increased the biomass of C. angustifolia and the magnitude of response varied with each growth period. Elevated CO₂ concentration has increased aboveground biomass by 16.7% and 17.6% during the jointing and heading periods and only 3.5% and 9.4% during dough and maturity periods. The increases in belowground biomass due to CO₂ elevation was 26.5%, 34.0% and 28.7% during the heading, dough and maturity periods, respectively. The responses of biomass to enhanced CO₂ concentrations are differed in N levels. Both the increase of aboveground biomass and belowground biomass were greater under high level of N supply (15 g N/m²). Elevated CO₂ concentration also increased the allocation of biomass and carbon in root. Under elevated CO₂ concentration, the average values of active carbon tended to increase. The increases of soil active soil contents followed the sequence of microbial biomass carbon (10.6%) > dissolved organic carbon (7.5%) > labile oxidable carbon (6.6%) > carbohydrate carbon (4.1%). Stepwise regressions indicated there were significant correlations between the soil active carbon contents and plant biomass. Particularly, microbial biomass carbon, labile oxidable carbon and carbohydrate carbon were found to be correlated with belowground biomass, while dissolved organic carbon has correlation with aboveground biomass. Therefore, increased biomass was regarded as the main driving force for the increase in soil active organic carbon under elevated CO₂ concentration.     

丛枝菌根真菌对不同含盐量湿地土壤中芦苇生长的影响

采用温室盆栽实验的方法,研究接种Claroideoglomus etunicatum(CE)、Rhizophagus intraradices(RI)、Funneliformis mosseae(FM)和Glomus versiforme(GV)对非盐渍化和盐渍化湿地土壤上芦苇(Phragmites australis)菌根侵染率、生物量、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比和Na+、Cl-含量的影响,旨在为我国湿地生态系统的生态恢复和盐碱化修复提供理论依据和技术支持.结果表明,在2种湿地土壤上4种AM真菌的平均菌根侵染率为2.5%~38%,接种CE的侵染率显著高于其它接种处理;盐渍化湿地土壤上芦苇菌根侵染率与非盐渍化湿地土壤间无显著性差异,非盐渍化湿地土壤芦苇生物量、矿质营养元素的吸收显著高于盐渍化湿地土壤,而Na+和Cl-的含量显著低于盐渍化湿地土壤.对于非盐渍化湿地土壤,接种GV处理显著增加了芦苇地上部的干重,促进了芦苇地上部对N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素的吸收,接种GV和RI则显著促进了芦苇根部对P和K的吸收;4种接种处理显著降低了芦苇地上部N∶P,接种FM和GV显著降低了根部C∶N和C∶P;4种接种处理也显著降低了芦苇地上部Cl-的含量,接种RI处理显著降低了芦苇地上部Na+的含量.对于盐渍化湿地土壤,4种接种处理对芦苇生物量、矿质营养吸收和Na+、Cl-的含量均没有显著性影响.结果也表明,AM真菌对于不同含盐量湿地土壤芦苇生长的影响表现出不同的菌根效应,在非盐渍化湿地土壤上对芦苇生长的有益作用明显好于盐渍化湿地土壤.应结合相应的技术措施进一步通过野外实地实验筛选接种效果好的AM真菌菌种,探讨菌根技术对不同含盐量湿地土壤上芦苇生长的实际作用.