不同浓度镧处理对铅胁迫下玉米生长和铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究不同浓度的镧处理(0、50、200和800 mg·kg~(-1))对中度铅胁迫下(200 mg·kg~(-1))玉米生长、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比及Pb和La吸收的影响,探讨土壤-植物系统中稀土重金属的相互作用,旨在为稀土矿区稀土重金属复合污染土壤的治理提供基础数据和理论依据.结果表明,随着外源La浓度的增加土壤中乙酸铵-EDTA提取态La的浓度显著增加,而乙酸铵-EDTA提取态Pb的浓度显著降低;玉米地上部干重显著降低了17.90%~81.17%,根冠比显著增加了21.74%~86.96%;随着土壤中La浓度的增加根部P含量显著降低了19.16%~89.68%,La浓度为200 mg·kg~(-1)和800 mg·kg~(-1)时,地上部P和N含量分别显著降低了65.51%~91.98%和48.27%~76.58%;随着土壤中La浓度的增加,植株C∶P、N∶P和植株La浓度显著增加,地上部和根部Pb浓度分别显著增加了52.61%~99.01%和15.99%~44.34%;随着La浓度的升高显著降低了玉米植株K、Ca和Mg的含量.结果初步证明,在稀土-重金属复合污染土壤中,稀土元素的存在加剧了重金属对植物生长的毒害效应及其所引发的生态风险问题,应进一步深入研究稀土对植物吸收重金属的影响及作用机制.     

不同浓度镧处理对铅胁迫下玉米生长和铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究不同浓度的镧处理(0、50、200和800 mg·kg-1)对中度铅胁迫下(200mg·kg-1)玉米生长、矿质营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比及Pb和La吸收的影响,探讨土壤-植物系统中稀土重金属的相互作用,旨在为稀土矿区稀土重金属复合污染土壤的治理提供基础数据和理论依据。结果表明,随着外源La浓度的增加土壤中乙酸铵-EDTA提取态La的浓度显著增加,而乙酸铵-EDTA提取态Pb的浓度显著降低;玉米地上部干重显著降低了17.90%~81.17%,根冠比显著增加了21.74%~86.96%;随着土壤中La浓度的增加根部P含量显著降低了19.16%~89.68%,La浓度为200 mg·kg-1和800 mg·kg-1时,地上部P和N含量分别显著降低了65.51%~91.98%和48.27%~76.58%;随着土壤中La浓度的增加,植株C:P、N:P和植株La浓度显著增加,地上部和根部Pb浓度分别显著增加了52.61%~99.01%和15.99%~44.34%;随着La浓度的升高显著降低了玉米植株K、Ca和Mg的含量。结果初步证明,在稀土-重金属复合污染土壤中,稀土元素的存在加剧了重金属对植物生长的毒害效应及其所引发的生态风险问题,应进一步深入研究稀土对植物吸收重金属的影响及作用机制。     

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.     

丛枝菌根真菌对稀土尾矿中大豆生长和稀土元素吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌Glomus versiforme对稀土尾矿上大豆(Glycine max)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属和稀土元素吸收的影响,旨在为稀土尾矿废弃地的生态重建和植被恢复提供基础依据.结果表明,AM真菌G.versiforme与大豆成功建立了互惠共生关系,具有较高的菌根侵染率,平均为67%.接种G.versiforme显著增加了大豆植株地上部和根部的干重,显著提高了大豆植株中P和K的含量,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设.接种G.versiforme显著降低了大豆地上部Fe和Cr的浓度,增加了根部Cd的浓度,未显著影响其它重金属的浓度;同时,显著降低了大豆植株地上部和根部轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd的浓度.试验初步证明AM真菌对于大豆适应稀土尾矿复合逆境,以及在稀土尾矿上重建植被具有潜在的作用,应进一步验证自然条件下AM真菌的作用潜力.     

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.     

丛枝菌根真菌在不同类型煤矸石山植被恢复中的作用

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Glomus etunicatum(GE)和Glomus versiforme(GV)对新排、风化和自燃这3种类型煤矸石上玉米(Zea mays L.)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属吸收的影响,旨在为草原生态系统煤矸石废弃地的生态重建和植被恢复提供技术依据.结果表明,在3种煤矸石上2种AM真菌均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为36%~54%.接种GE和GV均显著增加了新排和风化煤矸石上玉米植株的干重,接种GV显著增加了自燃煤矸石上玉米植株的干重;接种AM真菌不同程度促进了玉米对N、P和K的吸收,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设;接种对植株地上部和根部重金属Cu、Fe、Mn、Zn浓度的影响存在显著的差异.结果表明,GE和GV在3种类型的煤矸石上表现出了不同的菌根效应,GV更适于新排煤矸石和风化煤矸石的植被恢复,GE更适于自燃煤矸石的植被恢复.试验初步证明AM真菌对于增强玉米适应不同类型煤矸石复合逆境,以及在草原生态系统不同类型煤矸石废弃地上重建植被均具有一定潜在的作用,应进一步验证野外自然条件下AM真菌对不同类型煤矸石山的实际作用效果.     

大气对流层臭氧浓度升高下AM真菌对小麦生长的影响

利用中国唯一的开放式空气组分增高(free-air component enrichment,FACE)稻麦轮作试验平台,研究大气对流层O3浓度升高条件下接种外源AM真菌对小麦生长及土壤微生物生物量的影响.结果发现,O3浓度升高处理小麦苗期AM真菌侵染率有升高趋势,而从孕穗期起逐渐显示出对小麦生长的不利影响,收获时植株地上部生物量、株产与千粒重均显著下降(p0.05),分别降低22%、29%和9%,土壤微生物生物量N也下降了37%,但籽粒全N含量从2.2%显著提高到2.6%(p0.05).O3浓度升高条件下接种外源AM菌剂对小麦根系AM真菌侵染具有促进作用,孕穗期AM真菌侵染率与植株地上部生物量均显著高于不接种对照(p0.05),收获时植株受灾程度降低了50%,土壤微生物生物量N也显著升高(p0.05),虽然小麦产量没有提高,但籽粒全N含量下降到与当前O3浓度处理没有显著差异的水平上.结果表明,O3胁迫下小麦通过提高苗期AM真菌侵染来增强其抗胁迫能力,接种外源AM真菌可以促进小麦营养生长,并可通过改善根系分泌物等来提高土壤微生物生物量.     

复合污染下丛枝菌根真菌对苎麻吸收重金属的影响

利用室内盆栽试验研究Cu、Zn、As、Cd、Sb五种重金属复合胁迫下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)对苎麻侵染率、生物量、地上部磷含量、重金属浓度及转运系数、抗氧化酶系统的影响。研究结果表明:在复合重金属胁迫条件下,AM真菌能够与苎麻形成良好共生关系,显著促进苎麻地上部对磷的吸收,增加苎麻生物量,改变苎麻抗氧化酶系统,同时调节苎麻对重金属的吸收与分配。具体来说,AM真菌对苎麻的侵染率为33.7%。与非接种组相比,接种组苎麻地上部Zn和Cd含量分别增加了50.3%和100.0%,地下部Cu和Sb的含量分别增加了30.4%和114.3%,地上部和地下部As的含量分别降低了121.6%和416.4%。与非接种组相比,接种组苎麻中Zn、As和Cd的转运系数分别增加了58.6%、148.1%和49.8%,Sb的转运系数降低了64.1%。接种AM真菌促进苎麻地上部对磷的吸收,磷含量增加了50.4%。接种组苎麻地上部与地下部生物量也较非接种组分别增加了22.2%和24.0%。同时接种AM真菌提高了苎麻体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,分别提高了17.47%、31.75%、6.75%。     

接种丛枝菌根真菌对露天矿区不同配比沙土与黏土的培肥效应分析

在室内盆栽条件下,研究沙土和黄土配比联合接种AM真菌对根际土壤养分、有机质含量,植物叶片营养元素含量等的影响。结果表明:接种AM真菌后玉米的生物量和叶片营养元素含量均呈现不同程度的提高,沙土与黄土质量比为1∶1和3∶1中接菌处理的提高作用较为显著;接菌后土壤中的速效磷和速效钾含量降低的同时有机质含量增加。将黄土和沙土进行优化配比可以显著提高菌根侵染率和玉米的生物量,提高土壤速效磷和有机质的含量,提升玉米叶片的营养元素含量。相关性分析表明,菌根侵染率与土壤各理化指标之间存在相互的正效应,菌根侵染后对植物营养吸收具有协同作用。     

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.     

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.     

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.     

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.     

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.     

锑胁迫下丛枝菌根真菌对玉米生长与锑吸收及抗氧化酶的影响

为了探讨AM(arbuscular mycorrhizal,丛枝菌根)真菌在Sb(锑)胁迫下对农作物生长及吸收Sb的影响,采用盆栽试验研究了在不同Sb添加量[即w(Sb)分别为0、500、1 000 mg/kg]下,接种AM真菌对玉米植株生物量以及N、P和Sb的吸收、膜脂过氧化[MDA(丙二醛)]和抗氧化酶活性的影响.结果表明:随着土壤中Sb添加量的增加,玉米植株的生物量、w(TN)和w(TP)均呈显著下降趋势,植株体内的w(Sb)和Sb积累量、MDA含量、CAT(过氧化氢酶)以及POD(过氧化酶)活性均显著上升.与未接种组相比,接种AM真菌显著促进了玉米植株的生长,提高了玉米植株地上部分的w(TN)和w(TP).在3个Sb添加量处理下,接种显著增加了玉米植株地下部分的w(Sb)、地上和地下部分的Sb积累量以及地上部分的CAT活性,增幅分别为8.90%~23.30%、18.87%~28.37%、27.68%~78.95%及14.92%~88.52%;同时,接种降低了玉米植株中Sb的转运率、玉米植株地上部分的w(Sb)和MDA含量,在1000 mg/kg Sb添加量下差异达显著水平,三者分别降低了36.35%、22.81%和24.29%.研究显示,在Sb污染环境下,接种AM真菌能够减轻玉米植株膜脂过氧化程度,在提高玉米植株地下部分w(Sb)的同时,也会降低Sb向地上部分的转运,减轻Sb对玉米的毒害作用.