丛枝菌根真菌对紫羊茅镉吸收与分配的影响

采用盆栽方法模拟土壤Cd污染状况,研究接种丛枝菌根真菌对紫羊茅生长及对Cd吸收、分配的影响.结果表明,土壤加Cd15～50mg·kg-1对菌根侵染率无显著影响;在不加Cd的土壤中,接种菌根真菌有助于Cd的吸收和向地上部的运输;在Cd污染土壤中,接种菌根真菌并未明显改善紫羊茅的磷营养状况,并且也没有明显增加紫羊茅的生物量,但是地上部的Cd浓度和吸收量均显著低于不接种的处理,其原因是菌根真菌强化了Cd在紫羊茅根系的固持作用,减少Cd在地上部的分配比例,从而降低了紫羊茅地上部对Cd的积累.试验还观察到,不同菌根真菌对紫羊茅吸Cd量的影响具有一定差异,Glomusintraradices在Cd污染的土壤中对Cd吸收的抑制效应大于Glomousmosseae.这些结果一方面说明菌根真菌侵染是紫羊茅地上部Cd含量减少的直接原因,同时也反映出在自然生态系统中,作为污染物由土壤环境进入食物链系统的门户之一的丛枝菌根真菌在调节生态系统中重金属Cd的生物循环、减轻重金属Cd对食物链的污染风险方面发挥着重要作用.     

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.     

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.     

重金属Cd、Cu对小麦(Triticum aestivum)幼苗生理生化过程的影响及其毒性机理研究

对Cd、Cu单因子处理下小麦幼苗叶片和根系的SOD、POD酶活、可溶性蛋白含量以及叶片中叶绿素含量的变化进行了研究.结果表明,Cd、Cu胁迫下,小麦幼苗受到损伤的明显症状之一是叶片叶绿素含量下降;小麦植株叶片POD、SOD酶活能够被诱导而升高;重金属Cd、Cu对小麦幼苗根系的损伤较叶片大;重金属对小麦幼苗的毒害机理之一是抑制了蛋白质的生物合成;重金属引起的各个生化指标随着处理浓度和处理时间的变化远比有机污染物(如豆磺隆)简单.     

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.     

大型铜尾矿库区节节草(Hippochaete ramosissimum)根际土壤重金属形态分布与影响因素研究

通过野外调查和实验分析,对安徽省铜陵市铜官山铜尾矿库、狮子山铜尾矿库及狮子山铜尾矿库周边农田3处生长的节节草根际与非根际土壤中重金属(Cu、Cd、Pb、Zn)的形态、含量和分布进行了研究.结果表明,节节草根际与非根际土壤重金属的主要形态分布基本一致,均表现为矿物态含量占据了重金属全量的大部分,而交换态含量偏低.与非根际土壤相比较,根际土壤中交换态、有机态重金属所占比例显著增加,其中Cu的有机结合态所占比例增加了53 25%、Cd、Pb的有机结合态所占比例增加超过17%,Zn则增加了5.67%;与此同时,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量有所下降.统计分析表明,Cu、Cd、Pb、Zn在根际土壤中的形态分布与土壤pH值、有机质含量、植物生长等因素密切相关.     

堆肥对重金属污染土壤Cu、Cd形态变化的影响

通过盆栽茼蒿试验研究了不同堆肥用量对重金属Cu、Cd污染土壤根际土和非根际土中Cu、Cd形态变化的影响.结果表明,随着堆肥用量的增加,非根际土和根际土交换态(含水溶态)Cu含量显著增加,最大值是对照的6.0倍;;有机结合态Cu含量在非根际土中显著升高,而在根际土中则先显著升高后降低,两者最大值是对照处理的1.1倍;;非根际土中无机结合态Cu含量先降低后升高;;非根际土和根际土残渣态Cu含量都先显著增加后基本不变.随着堆肥用量增加,非根际土中交换态(含水溶态)Cd含量显著降低,有机结合态和残渣态Cd含量显著升高,无机结合态Cd含量变化不明显;;根际土中,交换态(含水溶态)Cd含量先降低后升高,有机结合态Cd含量显著上升,无机结合态和残渣态Cd先上升后下降.因此,供试堆肥可作为修复剂减弱Cd的危害,但长期施用会造成Cu的累积,应慎重考虑.     

硒对菜地土壤镉微区分布及其吸附解吸特性的影响

以南方酸性黄棕壤为研究对象,采用根箱进行小白菜种植,研究了不同剂量的外源硒(0、0.25、1.00 mg·kg-1,以Se计)处理下,小白菜根际与非根际土壤Cd的含量变化;同时,通过Langmuir和Freundlich吸附模型进一步分析了经Se(0、0.25、1.00 mg·kg-1)预处理并经历过小白菜生长的根际与非根际土壤对Cd的吸附与解吸特性.结果表明,在Cd含量较低(0.50 mg·kg-1)的土壤中,低剂量的Se处理(0.25 mg·kg-1)根际土壤与非根际土壤的Cd含量均高于Se剂量为0、1.00 mg·kg-1的两个处理;在Cd含量较高(5.00 mg·kg-1)的土壤中,不同剂量的Se处理未能对土壤中Cd含量造成显著差异.通过吸附解吸试验及Langmuir和Freundlich两种吸附模型的模拟,发现根际土壤对Cd的吸附容量和吸附能力均小于非根际土壤,且根际土壤Cd的非专性吸附比率大于非根际土壤,表明小白菜的生长能够改变根际土壤对重金属Cd的吸附解吸特性,增加土壤中Cd的环境风险;然而,在本实验剂量范围内,外源Se预处理并未显著改变小白菜土壤Cd的吸附解吸特性,尚不足以证明Se通过影响小白菜根系分泌物等微域环境进而改变土壤重金属Cd的吸附解吸等环境化学行为.     

麦饭石对复合污染土壤Cu、Cd的固持阻控

采用黑麦草为指示生物,探讨天然/改性麦饭石(NM和MM)对冶炼厂周边复合污染土壤Cu、Cd的固持阻控效果。结果表明:施用天然/改性麦饭石后,土壤弱酸提取态Cu含量向残渣态发生转化,由原来的37.36%分别下降至23.07%和10.37%。天然/改性麦饭石对土壤Cd的固持阻控效果与土壤Cu一致。天然麦饭石经0.5 mol/L Na_2SO_4改性后,比表面积由0.515 cm~3/g增加至1.281 cm~3/g,因此改性麦饭石对土壤重金属的阻控效果更优。土壤脲酶和酸性磷酸酶可以在一定程度上表征土壤重金属的活性变化。黑麦草的生物量、叶绿素含量和根系活力等指标均能准确地指示天然/改性麦饭石对土壤Cu、Cd活性的影响。     

接种Penicillium sp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicilliumsp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

Soluble protein and acid phosphatase exuded by ectomycorrhizal fungi and seedlings in response to excessive Cu and Cd

Fungi and their symbionts can alleviate heavy metal stress by exuding soluble proteins and enzymes. This study examined the role of soluble protein and acid phosphatase (APase) exuded by Xerocomus chrysenteron, an ectomycorrhizal fungus, and the seedlings of its symbiont, Chinese pine (Pinus tabulaeformis), under conditions of excessive Cu and Cd. The growth type showed that this poorly studied ectomycorrhizal fungus was capable of tolerating high concentrations of Cu, and may be useful in phytoremediation. X. chrysenteron grew well at 80 mg/L Cu, and the EC50 for Cd was 17.82 mg/L. X. chrysenteron also showed enhanced exudation of soluble protein in both isolated and inoculated cultivations under the influence of Cu and Cd. Soluble protein exudation, however, di ered under Cu and Cd stress in isolates. In mediums containing Cu, soluble protein exudation increased with concentration, but in mediums containing Cd the content of soluble protein increased to a comparable level at all concentrations. This study demonstrated that soluble protein was related to heavy metal tolerance, although the di erent ions played di erent roles. While APase activity in exudates of fungi and seedlings decreased under Cu and Cd stress in comparison to the control, the APase activity in seedlings was maintained by inoculation. Thus, X. chrysenteron facilitated the ability of plant to maintain a normal nutrient uptake, and therefore to protect it from heavy metal toxicity.     

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．     

Influences of excessive Cu on photosynthesis and growth in ectomycorrhizal Pinus sylvestris seedlings

Growth and photosynthesis responses were measured for Scots pine( Pinus sylvestris L. cv. ) inoculated with ectomycorrhizal fungi ( Suillus bovinus ) under 6.5 and 25 mg/L Cu treatments to evaluate ectomycorrhizal seedlings‘ tolerance to heavy metal stress. Results showed that excessive Cu can significantly impair the growth and photosynthesis of pine seedlings, but such impairment is much smaller to the ectomycorrhizal seedlings. Under 25mg/L Cu treatment, the dry weight of ectomycorrhizal seedlings is 25% lower than the control in contrary to 53% of the non-mycorrhizal seedlings, and the fresh weight of ectomycorrhizal roots was significantly higher than those of non-mycorrhizal roots, about 25% and 42% higher at 6.5 and 25 mg/L Cu treatments respectively. Furthermore,ectomycorrhizal fungi induced remarkable difference in the growth rate and pigment content of seedlings under excessive Cu stress. At 2.5 mg/L Cu, the contents of total chlorophyll, chlorophyll-a and chlorophyll-b were 30% higher in ectomycorrhizal plants than those in non-mycorrhizal plants. O2 evolution and electron transport of PSI and PSII were restrained by elevated Cu stress. However, no significant improvement was observed in reducing the physiological restraining in ectomycorrhizal seedlings over the non-mycorrhizal ones.     

广西典型岩溶地区重金属在土壤-农作物系统中累积特征及其影响因素

为了揭示碳酸盐岩区土重金属高背景值区土壤-农作物系统中重金属的迁移和累积特征,选择广西典型碳酸盐岩高背景值区,系统采集了大宗农作物及其配套耕层土145组,分析了耕层土壤和农作物中As、Cd、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn的含量,并通过统计分析、计算生物富集因子及相关分析等方法,开展重金属元素在典型岩溶区土壤-农作物中累积特征及其影响因素研究.结果表明,研究区耕层土壤重金属含量显著高于广西和全国表层土壤平均值,其中,Cd、Zn含量是广西表层土壤平均值的1.3倍和4.9倍,是全国表层土壤平均值的1.5倍和7.3倍.依据GB 15618—2018和GB 2762-2017,耕层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的点位超标率分别为43.45%、88.97%、14.48%、8.28%、4.14%、9.66%、6.90%、33.79%,水稻中仅有Cd和Hg超标,超标率分别为6%和2%,分析显示耕层土壤中重金属含量与农作物籽实中重金属含量无对应关系.不同土壤-农作物系统中,Zn元素迁移能力最强,Cr元素迁移能力最弱;晚稻对Cd、Hg、As、Cr,玉米对Zn的吸收富集能力强;重金属元素在水稻和玉米中的生物富集因子普遍较低,明显低于非碳酸盐岩区农田土壤.相关分析显示,土壤pH、有机质、Fe₂O₃和Al₂O₃与重金属元素生物富集因子呈显著负相关,土壤中Se元素能够有效抑制农作物对重金属元素的吸收;随着土壤中碳酸盐含量增加,重金属从土壤向水稻的迁移受到抑制,但对玉米对重金属的吸收无显著影响.     

构树修复对重金属污染土壤环境质量的影响

通过温室盆栽试验,研究构树（Broussonetia papyrifera）生长对重金属污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响.结果表明,构树修复污染土壤中酶活性和微生物多样性明显提高.经270d培养后,构树生长土壤中蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与种植土壤相比分别显著（P<0.05）提高3.12倍和2.29倍;土壤脱氢酶与有效态As、Cd、Pb、Zn和Cu含量,蔗糖酶与有效态Cd含量,以及磷酸酶与有效态Cd和Cu含量之间呈显著负相关（P<0.05）.根据16S和18S rDNA PCR-DGGE分析表明,构树修复可提高污染土壤中细菌和丛枝菌根真菌多样性.上述结果表明,构树修复可有效改善重金属污染土壤的环境质量.然而,污染土壤中重金属有效态含量下降不明显,必须辅助物理和化学措施来强化构树对重金属污染土壤的生态修复潜力.     

贵州名优茶产区土壤-茶叶中重金属污染及迁移

选择贵州省云雾、都匀、湄潭3个典型名优茶产区,采集土壤和茶叶样品进行重金属检测分析。结果表明:贵州省茶园土壤主要重金属污染元素为Cd和Hg,3个茶产区中,湄潭茶产区土壤Cd的超标率最高,达到39.4%,都匀茶产区土壤Hg超标率最高,为24.2%。土壤Cd平均含量表现为都匀茶产区>湄潭茶产区>云雾茶产区,超标率表现为湄潭茶产区>都匀茶产区>云雾茶产区;土壤Hg含量和超标率均表现为都匀茶产区>湄潭茶产区>云雾茶产区。贵州省3个典型名优茶产区茶叶重金属含量均低于国家标准限量,茶叶中Cd、Hg、Cu、Pb含量随土壤中Cd、Hg、Cu、Pb含量增大而增大,不同重金属在茶叶中的富集系数为Cd>Hg>Cu>Pb>Cr>As。     

浙江海宁电镀工业园区周边土壤重金属污染特征及生态风险分析

以海宁市电镀工业园区周边土壤为对象,研究土壤重金属污染特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价.结果表明,海宁市电镀工业园区附近土壤中平均重金属含量低于我国土壤环境质量标准的二级标准,对植物和环境不构成危害性影响.尽管土壤平均重金属浓度较低,但是仍有6个采样点重金属浓度超出土壤环境质量标准的二级标准,超标率达13%,且超标点位置主要位于路边.统计分析结果显示,路边土壤中的Cu和Cd含量显著高于非路边(P<0.05),这说明海宁电镀工业园区周边土壤重金属的累积与道路运输存在密切联系.海宁电镀工业园区附近平均土壤潜在生态危害指数为46.6,表明海宁电镀工业园区附近土壤平均重金属污染程度较低,存在轻微生态危害.然而局部重金属超标采样地块潜在生态危害指数达到220~278,存在中等生态危害,尤其是Cd的生态危害最为严重.     

3种地被竹对重金属复合污染农田土壤的修复潜力

选用菲黄竹、箬竹和鹅毛竹这3种地被竹在Cu、Zn、Cd和Pb复合污染农田上进行为期2 a的田间试验,分析其在污染条件下的生长富集特征,并结合土壤中重金属含量变化情况,对比3种地被竹对重金属复合污染的修复潜力.结果表明,菲黄竹在重金属复合污染农田上适应性最好,生长株数为种植时的63.8倍.3种地被竹体内重金属含量均集中在根部,且对Cd的富集效果最好,对Pb的富集能力最差.3个竹种的根部和鞭部的Cd富集系数均远大于1,其中菲黄竹和箬竹根部富集系数分别为17.68和14.63.重金属累积量则主要集中在根部和鞭部,其中菲黄竹对Cu、Zn和Cd的累积量分别为157.14、363.3和7.18 g·hm^-2,高于鹅毛竹和箬竹.种植2 a后,地被竹周围表层土壤中重金属含量较种植前均有下降,其中Cd含量下降最多,为39.6%~40.4%.此外,菲黄竹和鹅毛竹根际土壤中Cu、Zn和Cd含量均显著小于表层土壤（P<0.05）.试验证明,3种地被竹对Cd均有较强富集能力,可作为Cd修复植物继续深入研究;菲黄竹在生长状况、重金属富集量和累积量等方面均优于箬竹和鹅毛竹,对土壤重金属复合污染修复潜力最高.     

三峡库区消落带不同水位高程土壤重金属含量及污染评价

为揭示三峡水库连续2 a(2008年和2009年)175 m试验性蓄水对库区消落带土壤重金属的影响,选择了库区腹地忠县境内的3个地质地貌特征、土地利用历史等相似消落带.采集了不同高程(160 m和170 m)和土壤层(0～10 cm和10～20 cm)36个土壤样品,用X射线荧光光谱法测定了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属含量,并对其污染现状和潜在生态风险程度进行了评价.结果表明,尽管160 m和170 m高程淹水时间差异较大(244 d),但土壤重金属含量并没有显著差异;重金属相关分析显示Cd相对独立,而其它重金属大都存在着显著或极显著的正相关关系;地累积指数(geoaccumulation index,Igeo)表明重金属污染程度顺序依次为:As>Cd>Cu>Ni>Zn=Pb>Cr,其中As、Cd和Cu地累积指数(Igeo)分别为0.45、0.39和0.06,属轻度污染,其它重金属为无污染;Hkanson潜在生态风险指数(Ei)表明重金属潜在生态风险顺序为:Cd>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn,其中Cd的潜在生态风险指数(Ei)为59.10,危害风险达中度,其余重金属风险均为较轻.因此污染评价方法指出了该区域消落带土壤的主要污染或存在潜在生态危害的重金属元素为As、Cd和Cu.     

设施菜地土壤重金属累积及影响因素研究

为了解设施菜地土壤重金属累积规律及影响因,通过在全国8个省具有代表性的设施蔬菜产区采集土壤和肥料样品,系统研究了设施栽培年限、肥料施用、土壤性质对设施菜地土壤重金属Cu、Zn、Cd累积量及活度的影响.结果表明:与露天栽培相比,设施条件下随着栽培年限的延长,土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度均呈明显的累积趋势,栽培年限>15a时的设施土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度分别是露天栽培土壤的1.57、2.16、1.67、3.28、1.96、2.00倍.Pearson分析表明设施菜地土壤Cu、Zn、Cd均与土壤SOM呈极显著相关,说明其在来源上较强的相似性,进一步对设施栽培土壤主要投入品中Cu、Zn、Cd含量分析表明,猪粪、商品有机肥及土壤调理剂中Cu、Zn均超过了100mg/kg,Cd超过了1.0mg/kg,且投入量较大,是设施栽培土壤中Cu、Zn、Cd的主要贡献者,而秸秆和部分化肥(如尿素、硫酸钾)中的Cu、Zn、Cd含量均极低,对设施栽培土壤累积贡献微乎其微.pH值和CEC是影响Cu、Zn、Cd在土壤中累积活度的关键因素,其中随着pH值的升高土壤Cu活度表现了先升高后下降的趋势,而土壤Cd活度则表现了持续下降的趋势,仅在pH<6.26时达到了显著相关水平;土壤CEC的升高对土壤Cu活度表现了先下降后升高再下降的趋势,土壤Cd活度表现了先升高后缓慢下降再升高的趋势,而土壤Zn活度仅在CEC<5.83时随着CEC升高表现下降显著线性相关趋势.因此,防止设施栽培土壤Cu、Zn、Cd的累积与污染,选择重金属含量低的肥料和调控土壤理化特性(尤其是pH值、CEC)则是缓解设施栽培土壤重金属累积速率进而确保蔬菜质量安全的有效途径.