8种花卉植物种子萌发对石油烃污染土壤的响应

石油污染土壤的植物修复技术以其处理成本低、无二次污染、自然美观等特点,正逐步成为石油污染治理研究的一个重要方向.而修复植物的筛选是植物修复技术首要解决的问题.为此以花卉植物种子发芽作为生态指示,探讨其对石油污染土壤的反应.设置了4组不同浓度的石油污染土壤处理,对8种供试花卉植物的种子发芽率进行了盆栽实验观测.结果表明:不同的花卉种子对石油污染表现出不同的耐受性,与清洁对照土壤相比,大多数花卉种子的萌发都明显受到石油烃污染的抑制,其中受石油烃污染影响最严重的是二月兰(Orychophragmus violace).相比之下,4组浓度处理下硫华菊(Cosmos sulphnreus)和孔雀草(Tagetes patula)具有较高的耐受性和种子发芽率,因而具有修复石油污染土壤的潜力.     

铬污染土壤稳定化处理对蚯蚓的毒性效应

浸出毒性测试是评价重金属污染土壤稳定化处理效果的主要方法,但该方法不能准确反映稳定化处理后土壤的生物毒性变化.本研究以多硫化钙(CPS)稳定化处理的电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,以赤子爱胜蚓为指示生物,研究评估土壤稳定化处理的生物毒性效应.结果表明,在Cr污染土壤中,随着CPS投加量的增加,蚯蚓的毒性效应逐渐减弱随后增强.高浓度Cr污染土壤经过CPS稳定化处理后仍然具有明显的生物毒性,CPS与土壤中Cr(VI)投加比(物质的量比,下同)为3时土壤浸出毒性虽满足浸出标准,但对蚯蚓的7 d致死效应高达100%,且暴毒期间出现肉眼可见的外部形态变化,回避率为83.3%,在暴毒第5 d时蚯蚓体内总Cr含量为20.9 mg·kg~(-1).CPS对蚯蚓具有较强的生物毒性作用,在不含Cr污染的对照组土壤中,CPS投加量与稳定化处理Cr污染土壤中稳定化药剂投加比为5相同时,蚯蚓的7 d急性毒性致死率为100%.蚯蚓的致死率和外部形态变化可快速直观地反映重金属污染土壤的生物毒性,可为土壤稳定化处理的安全性与生物毒性评估提供参考依据.     

硫丹对蚯蚓存活、生长和肠胃线粒体超微结构的影响

通过人工土壤法对蚯蚓进行14d的急性暴露,研究了硫丹对蚯蚓存活、生长的影响;试验结束后,从硫丹剂量为0.5mg·kg-1和5 mg·kg-1的处理中挑选蚯蚓制作超薄切片,观察肠、胃部线粒体超微结构的变化.结果表明,硫丹对蚯蚓有较强的毒性作用,14d的LC50为6.52mg·kg-1.试验期间硫丹对蚯蚓的生长有显著的抑制作用,生长抑制率随硫丹剂量和暴露时间增加而增大.蚯蚓肠胃部的线粒体对硫丹有较强的敏感性,在非致死剂量下超微结构的损伤程度随硫丹剂量增加而加重.     

土壤锑胁迫下赤子爱胜蚓在个体和细胞水平的毒性效应

随着锑(Sb)矿的开采,Sb及其化合物对矿区周围生物暴露风险增大,Sb污染研究在国内外日益受到重视. 为阐明矿区Sb污染土壤对周边生物的毒性效应,本文通过向人工土壤添加焦锑酸钾(KSbO₆H₆)模拟受污染土壤,分别探究了Sb对土壤无脊椎模式生物——赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)存活、Sb富集、总蛋白、抗氧化系统酶、丙二醛(malondialdehyde, MDA)的影响,并利用生物标志物响应指数(biomarker response index, BRI)对Sb胁迫下蚯蚓的毒性效应进行综合评价. 结果表明:①蚯蚓死亡率与土壤Sb浓度和暴露时间剂量效应关系明显,经计算蚯蚓56 d LC₅₀为4 380.37 mg/kg. ②蚯蚓对Sb仅有少量吸收,最高处理组(12 800 mg/kg)在暴露56 d后Sb富集量仅为213 mg/kg. ③超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、MDA在暴露28 d内呈现先升高后降低的倒“U”型变化,过氧化氢酶(catalase, CAT)总体呈现“上升—下降—上升—下降”的变化趋势;总蛋白随时间和处理水平增加呈现不断下降趋势. ④在暴露期间共计24个含Sb处理组中,20个处理受到中等及以下水平健康影响,仅有4个处理组BRI小于2.5,属于严重健康影响. 研究显示,总蛋白、SOD、CAT、POD、MDA均对Sb比较敏感,Sb对赤子爱胜蚓的毒性效应不强,该研究结果可为我国土壤Sb污染提供关键毒理学数据.      

DDT和三氯杀螨醇对蚯蚓的急性和亚急性毒性影响

采用人工土培养法,通过急性和亚急性暴露实验,研究了DDT和三氯杀螨醇对蚯蚓(赤子爱胜蚓)的存活、生长和繁殖能力的影响.结果表明,DDT在急性暴露期对蚯蚓存活具有一定的毒性,其14 d的LC50为484.76 mg·kg-1;三氯杀螨醇对蚯蚓的存活基本没有影响(LC50＞4000 mg·kg-1).DDT在急性和亚急性暴露期(10～28 d)对蚯蚓的生长都具有显著的抑制作用(p＜0.05),三氯杀螨醇在急性期对蚯蚓的生长没有抑制作用(p＞0.05),在亚急性期对蚯蚓生长的影响尚不确定.DDT和三氯杀螨醇都显著抑制蚯蚓的繁殖能力(p＜0.05).     

土壤整体质量的生态毒性评价

土壤样品采自沈阳西部污灌区 .进行了污染物 (重金属和矿物油 )含量分析和生态毒性试验 .重金属采用原子吸收分光光度仪测定 ,矿物油采用紫外分光光度计测定 .生态毒性试验分别参照国际标准组织 (ISO)和OECD指南 ,进行了植物毒性试验、蚯蚓毒性试验和蚕豆根尖微核试验 .植物试验以小麦种子发芽根伸长抑制率为试验终点 ,试验周期50h ,蚯蚓毒性试验以蚯蚓死亡率、体重增长抑制率为试验终点 ,试验周期28d .土壤中矿物油含量在145mg/kg～1121mg/kg ,重金属Cd为0.34mg/kg～1.81mg/kg .土壤对植物和蚯蚓显示不同程度的毒性效应 ,土壤的蚕豆根尖微核率明显高于对照 .种子发芽根伸长抑制率为2.0%至-35.1% ,蚯蚓死亡率为0%～40%.体重增长抑制率由14d的-2.3%～-19.4%在28d增加到-2.1%～10.7% ,蚕豆根尖微核率最高达6.62/100.研究表明 ,土壤中的污染物积累较低 ,但具有明显的生态毒性 .     

石油污染土壤微生物修复过程中植物毒性变化规律

植物幼苗生长发育和叶片的生化指标能综合反映土壤石油污染的程度及其生态毒性的强弱.为探究植物对石油污染土壤生态毒性的指示效果和污染土壤在生物修复过程中毒性的变化规律,本研究采用3株对石油烃具有良好降解效果的降解菌构建混合菌体系,开展石油污染土壤模拟微生物修复实验.文章考察了5种典型植物指示不同修复时期土壤生态毒性强弱的可行性与敏感性,并进一步从生态学角度揭示修复过程中石油污染土壤生态毒性的变化规律.结果表明,小麦和萝卜相对于莴苣、黑麦草和小青菜而言,更适宜作为石油污染土壤的指示生物.石油污染土壤的生态毒性随着微生物修复过程的进行呈先上升后下降的趋势,石油污染土壤生态毒性在修复的第8 d达到最大.不同的供试植物对石油污染的响应存在一定的差异.小麦和萝卜的生长发育指标能较为敏感地指示石油污染土壤在微生物修复过程中的生态毒性,可作为石油污染土壤微生物修复效果的指示生物.     

铅与丁草胺的交互作用对油麦菜生长和抗氧化酶活性的影响

盆栽土培试验研究了重金属铅与除草剂丁草胺的复合污染对油麦菜生长及生理生化的毒性效应.结果表明土壤铅浓度小于500mg.kg-1对油麦菜发芽率的影响不明显,铅浓度为150mg.kg-1对油麦菜株高有促进作用,但对叶片过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性有明显抑制作用.土壤铅浓度为500mg.kg-1时,油麦菜根...     

蚯蚓对植物修复石油烃污染土壤的影响

石油使用量的增大导致石油污染量的增加.为经济有效地修复低污染浓度的石油烃污染土壤,了解蚯蚓对植物去除土壤石油烃的影响,探讨蚯蚓对土壤石油烃污染的修复效应,通过人工制备石油烃污染土壤,采用植物[紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙花（Impatiens balsamina L.）、西伯利亚鸢尾（Iris sibirica L.）]以及植物-蚯蚓[赤子爱胜蚓（Eisenia foetda）]两种处理模式进行60 d的盆栽试验,通过测定土壤中w（石油烃）、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性变化来解析蚯蚓对植物修复土壤石油烃效率的影响.结果表明:相同处理条件下,凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃去除率分别为36.32%、32.70%、29.82%,凤仙花的土壤修复效果最佳.添加蚯蚓后,对应凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃的去除率分别为40.73%、36.10%、32.80%,显著高于未添加蚯蚓土壤,表明添加蚯蚓能够促进植物对土壤中石油烃的修复效果.土壤修复过程中过氧化氢酶与多酚氧化酶活性总体呈上升趋势,添加蚯蚓对土壤酶活性具有刺激作用.土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均与w（石油烃）呈显著负相关（相关系数分别为-0.79和-0.90,P均小于0.05）,说明土壤中过氧化氢酶与多酚氧化酶可能参与了土壤中石油烃的降解过程.研究显示,蚯蚓能够强化植物对石油污染土壤的修复效果,为植物/蚯蚓联合修复石油污染土壤提供了技术依据.      

Cd、Cu和Pb复合污染对蚯蚓抗氧化酶活性的影响

采用蚯蚓毒性试验和均匀组合设计(Cd:0~15 mg·kg-1,Cu:0~175 mg·kg-1,Pb:0~600 mg·kg-1)方法,以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为试验蚓种,研究了土壤中重金属Cd、Cu、Pb复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和酸性磷酸酶(AP)活性的影响,为重金属污染土壤的生物学诊断和风险评价提供科学依据.结果表明,Cd、Cu、Pb复合胁迫对蚯蚓SOD、GST和AP活性产生显著的诱导效应,酶活性与重金属含量及其持续时间密切相关:蚯蚓SOD活性在暴露前8 d因受重金属胁迫比第0 d增加了7.4%~240.5%,之后因胁迫过强被抑制,比第8 d下降了19.4%~69.7%.GST活性则在暴露前16 d持续增加了104.3%~217.3%,之后受抑制比第16 d下降了1.2%~40.3%.AP活性随时间呈"促进-抑制-促进-抑制"变化,在第8 d受胁迫比第0 d下降了9.2%~37.8%,至第16 d产生适应比第8 d增加了37.2%~117.2%,但最终因胁迫过强比第16 d下降了24.3%~34.0%.回归分析表明,Pb和Cd-Cu-Pb对SOD活性的产生影响最为显著,Cd和Cu则显著影响了GST和AP活性.     

A note on the effects of tropical weed decomposition on seed germination and seedling growth of some agricultural crops

Greenhouse and laboratory experiments were carried out to evaluate the allelopathic effects of Euphorbia heterophylla, Cyperus rotundus and Digitaria sanguinalis on seed germination and seedling growth of tomato, soko (feather cockscomb), pepper and sorghum. Significant reductions in germination and seedling growth of tomato, pepper and sorghum were observed when grown in pots containing increasing quantities of decomposed weeds. Decomposed Euphorbia heterophylla had the least suppressive effect on crop seeds, and soko seeds germinated without significant suppression. Seedling growth of sorghum was severely retarded when allowed to grow in leachates obtained from soil containing decomposed weeds.     

气温和土壤湿度变化对3种典型荒漠植物种子发芽的影响

植物种子发芽对气温和土壤湿度变化的响应是气候变化对荒漠生态系统影响的关键. 为了分析荒漠植物种子发芽对气温和土壤湿度变化的响应趋势,选择典型荒漠植物沙拐枣(Calligonum mongolica)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)和麻黄(Ephedra przewalskii),在人工气候箱中分析在3种土壤湿度(3%,5%和15%),2种气温(16 ℃/22 ℃ 和21 ℃/27 ℃)和浸种(12 h)与不浸种处理下种子的发芽趋势. 结果显示:沙拐枣和泡泡刺种子的发芽率随土壤湿度的增加而增加,浸种下随气温的升高其发芽率增幅比不浸种下大;不浸种下气温升高麻黄种子发芽率增幅比不浸种下大,浸种下土壤湿度为3%时气温升高其发芽率增幅比土壤湿度为5%和15%时大(P<0.05). 3种植物种子发芽指数随气温的升高和土壤湿度的增加而增加,不浸种下气温升高沙拐枣和泡泡刺种子的发芽指数显著增加,浸种下其发芽指数增幅不大;不浸种下气温升高麻黄种子发芽指数增幅较小,浸种下其发芽指数增幅较大. 3种植物种子均在培养初期发芽速率增加较快. 荒漠植物种子发芽受气温和土壤湿度的共同影响,不同植物种子发芽对这些因素的变化有不同的响应.      

Effect of chromium on growth attributes in sunflower (Helianthus annuus L.)

Heavy metal soil pollution takes place when the metal concentration of soil exceeds natural background level and causes ecological destruction and deterioration of the environment. In the present study, a pot experiment was conducted to evaluate the effect of chromium-contaminated soil in sunflower (Helianthus annuus L.) growth attributes. Three different levels of chromium (Cr) i.e., 20, 40, and 60 mg/kg were applied to three varieties of sunflower (G-3, G-9, and G-59). The results of morphological, chemical, and yield parameters were recorded at crop maturity. The result showed that germination, root, and shoot lengths were decreased with increase in Cr concentrations. A gradual decrease was observed for various morphological parameters like root fresh and dry weights, shoot fresh and dry weights, and plant height with increase in Cr levels. A comparison among Cr treatments obtained a significant decrease in yield parameters as achenes/capitulum, achenes/plant, and 100 achenes weight in three varieties. Cr was significantly absorbed by roots but its transport to other parts of plants was slow, and uptake in seeds was much lower than in roots and shoots.     

微塑料与Cd交互作用对小麦种子发芽的生态毒性研究

为探究微塑料、重金属以及二者的交互作用对农作物种子生长特性的影响,选取小麦(Triticum aestivum L)为实验对象,开展土壤中微塑料聚乙烯(mPE)和聚丙烯(mPP)(0,10,50,100,200,500,1000,5000和10000mg/kg)与重金属镉(Cd)(0,1和5mg/kg)单一及复合污染对种子萌发的影响研究.结果表明,在本实验所设定的条件下,单一Cd污染对小麦种子萌发特性的影响表现为“低促高抑”规律,小麦种子的根长与芽长随着Cd浓度提升均呈抑制趋势.在单一微塑料污染条件下,mPE对小麦种子的发芽率基本表现为“低抑中促高抑”的规律,mPP对小麦种子发芽率的影响为“低促高抑”.微塑料和Cd复合污染的实验结果表明,与单一微塑料污染对照组相比,微塑料和Cd复合污染会促进小麦根与芽的生长,相比于mPE,复合污染下的mPP对于小麦根长与芽长的促进程度更大,且浓度范围较广(0~1000mg/kg).在Cd浓度为1mg/kg(Cd1)时mPE复合污染的小麦根长、芽长大于Cd浓度为5mg/kg(Cd5)情况下mPE复合污染的长度.在Cd1条件下mPP复合污染的小麦根长、芽长小于Cd5情况下mPP复合污染的长度,微塑料与Cd的复合污染对于芽的影响大于对根的影响.微塑料-Cd复合效应对小麦种子发芽、根长和芽长的影响总体上表现为促进作用,在一定程度上缓解了单一污染物的毒害作用.     

土壤镉暴露对玉米和大豆的生态毒性评估

以中国东北黑土为培养基,通过室内急性毒性实验,采用Trimmed Spearman-Karber方法计算EC50值(半抑制浓度),并分析作物的生物累积系数(BAF),定量化评估了土壤中镉对玉米和大豆的生态毒性及生物有效性.测量终点为种子发芽率、根长和幼茎长.结果表明,土壤镉暴露给农作物带来一定的负生长效应.种子发芽率不是评估土壤镉生态毒性的敏感因子,根生长是敏感的毒性测量终点.镉在植株体内的累积及迁移与作物种类和土壤镉浓度有关.玉米植株体内累积了较大量的镉,而大豆植株体内镉由根向幼茎的迁移较为显著.     

冀北山地绣线菊灌丛的土壤种子库特征

为了了解冀北山地退化植被--绣线菊（Spiraea pubescens）灌丛的生态恢复潜力,采用种子萌发法对其可萌发土壤种子库进行了研究,并与其他群落类型进行了比较。结果表明,绣线菊灌丛种子库的种子密度为4 013.33 粒/m²,低于华北落叶松（Larix gmelinii）人工林（4 646.67 粒/m²）,但高于榛子（Corylus heterophylla）灌丛（1 713.33 粒/m²）和天然次生白桦（Betula platyphylla）林（746.67 粒/m²）;绣线菊灌丛土壤种子库以草本植物为主,没有发现乔木和灌木种子。各群落类型土壤种子库的种子密度有随土壤深度的增加以及坡位的上升而下降的趋势。绣线菊灌丛土壤种子库的物种组成与其他3 种群落类型具有一定的相似性,但低于其他三种群落之间的相似程度。由此得出结论,绣线菊灌丛具有数量庞大的草本植物种子库,群落草本层恢复潜力巨大,但木本植物,尤其是乔木较少,这是限制绣线菊灌丛向森林群落演替的主要限制因素,需要通过人工的方法引入乔木树种,加速群落的演替,促进森林植被的恢复。     

Accumulation of heavy metals in two crop seeds due to soil contamination as determined by neutron activation analysis techniques

ＡｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｗｏｃｒｏｐｓｅｄｓｄｕｅｔｏｓｏｉｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓＭ．Ｆ．ＡｂｄｅｌＳａｂｏｕｒＳ...     

红壤丘陵区不同森林恢复类型土壤种子库特征研究

研究采用野外取样和室内萌发相结合的方法对湖南红壤丘陵区4种森林恢复类型下土壤种子库进行了比较研究。主要结论为:①草本植物是4种森林类型土壤种子库物种组成和个体数量的主要组成部分,其比例分别达61.9％-86.67％和49.82％-87.27％。4种植被类型种子库密度大小为:杉木林>湿地松林>油茶林>天然次生林;②天然次生林的灌木和乔木植物种子种类与数量多于人工林;③湿地松人工林和杉木人工林的人工抚育导致部分种子埋藏在土壤较深层,土壤8-20cm中种子数分别占种子库的33.09％和26.64％;④对于土壤种子库的物种多样性,天然次生林显著大于人工林,干扰少的油茶林大于干扰较多的湿地松林和杉木林,天然次生林最有利于该区域植物物种多样性的维持与保护;⑤不同森林恢复类型下种子库中种子来源不一致,湿地松林和杉木林土壤种子库中的物种与地表植物物种较一致,共有物种比例达69.2％和43.8％,而油茶林和天然次生林种子库中的物种与地上植被的种类组成差异较大,共有物种比例仅为26.7％和33.3％。研究结果表明,从物种丰富度与群落结构复杂性来看,我国南方红壤丘陵区森林恢复类型以自然恢复最优。对人工林的抚育方式,该区域采用的“全抚”将增加种子库的损失,不利于植被的恢复。     

DAT-IAT工艺处理城市污水的生态风险评估

采用常规水质指标检测和种子发芽及根伸长抑制的陆生生态毒理方法,评价了DAT-IAT工艺处理过程中各工艺阶段污水的生态风险.常规水质指标检测结果显示,COD和SS可以达标排放,而氮的形态由进水时的NH⁺₄-N转变为DAT、出水中的NO^-₃-N,只是形态发生了变化,并没有从污水中去除,虽然达到了设计的NH⁺₄-N去除要求,可以达标排放,但是并未降低受纳水体发生富营养化的生态风险.生态毒理指标检测结果显示,进水、DAT、出水各阶段污水中COD对小麦种子发芽的半数抑制浓度逐渐降低,分别为249.3、 165.3和161.2 mg·L^-1;对小麦根伸长的半数抑制浓度也逐渐降低,分别为257.6、 154.0和142.1 mg·L^-1,表明DAT-IAT工艺处理过程中污水的生态毒性变化趋势为逐渐增大,处理后的出水存在一定的生态风险,有进一步进行生态风险调控的必要性.在相同水质条件下,小麦根伸长抑制率比小麦种子发芽抑制率更显著,可以把小麦根伸长作为评价污水处理生态风险的敏感指标之一.