重金属污染土壤植物修复及进展

土壤污染是当今面临的一个重要环境问题。常规的土壤污染物理化学治理技术 ,如客土换土法、冲洗法、热处理、固化、玻璃化、动电修复法等 ,由于其技术要求高或经济成本高昂 ,对土壤结构的扰动破坏较严重 ,因而 ,大规模推广应用存在较大问题。重金属超累积植物的不断发现 ,使人们认识到有可能利用植物于土壤污染的治理修复。自 2 0世纪 90年代起 ,植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。研究表明 ,通过植物的吸收、挥发、根滤、稳定等作用 ,可以净化土壤或水体中金属污染物 ,达到净化环境的目的。近 10年来 ,在超累积植物的找寻培育、植物根际微生物共存体系研究、植物对重金属的耐忍性、超量吸收及其解毒机制以及植物修复的工艺技术方面已有不少研究 ,并取得长足的进展 ,现代分子生物学的发展以及基因工程技术的应用有可能使植物修复技术取得根本性的突破。     

东京根霉对重金属Cr^3＋、Mn^2＋和Zn^2＋的吸附研究

利用固定化发酵中产生的废菌体——东京根霉（Rhizopustonkinesis）去除废水中Cr^3＋、Mn^2＋和Zn^2＋,研究了预处理、pH、温度、金属离子初始浓度、吸附时间等条件对吸附量的影响。结果表明，用NaOH浸泡4—6h、在pH=5—6，温度25-35℃时吸附效果最好，用Langmuir、Freundlich和Temkin方程对其吸附等温线进行拟合，相关性都比较好；用不同的吸附动力学方程描述东京根霉吸附金属离子的最优和最次模型分别为Elovich方程和一级扩散方程，双常数方程和抛物线扩散方程拟合介于前二者之间。     

脂多糖诱发生物体内合成NO_2~－和胺类化合物的研究

脂多糖诱发生物体内合成ＮＯ_２~－和胺类化合物的研究宋秀贤，赵海涛，金秀兰许后效，林继红，陆德培（中国科学院生态环境研究中心，北京，１０００８５）关键词亚硝酸根；胺类化合物；生物合成；脂多糖．一些研究已经证明Ｎ－亚硝基化合物（ＮＯＣ）对动物存在致癌性￣...     

CO2升高对三角梅吸收Cd和佳乐麝香及根际的影响

以花卉三角梅修复Cd和佳乐麝香污染土壤为研究对象,探讨大气CO₂浓度升高对该植物吸收Cd和佳乐麝香的影响,并通过检测植物根际各相关指标综合分析三角梅修复生态系统的整体功能.结果表明,CO₂浓度升高、Cd和佳乐麝香的联合胁迫对三角梅生长没有显著抑制,对其吸收Cd和佳乐麝香具有促进作用,尤其是750μL/LCO₂、50mg/kg Cd和佳乐麝香处理促进作用最显著,并且,此时三角梅根际细菌的数量最多.脲酶活性随不同处理组浓度变化存在显著性差异.佳乐麝香的添加和CO₂浓度升高促进了土壤有机碳的增加.综上,三角梅具有应用于大气CO₂浓度升高条件下修复Cd和佳乐麝香复合污染土壤的潜力.     

生物质炭对Cd污染土壤根际微团聚体Cd形态转化的影响

为明确生物质炭对土壤Cd形态分布的团聚体机制,采用盆栽试验,以秸秆生物质炭为试验材料,研究了秸秆生物质炭对Cd在不同粒级微团聚体中的富集以及根际、非根际微团聚体Cd形态转化的影响.结果表明:外源Cd进入土壤后,主要分布于土壤不同粒级微团聚体中且随粒级减小而增加,富集顺序由大到小为 < 0.01、0.05~0.01、0.25~0.05、 > 2 mm.添加生物质炭后显著降低了Cd在不同粒级微团聚体中的富集系数（P < 0.05）.与对照相比, > 2、0.25~0.05、0.05~0.01、 < 0.01 mm粒级微团聚体土壤对Cd的富集系数分别降低了0.04~0.16、0.04~0.15、0.07~0.17、0.06~0.21.不同处理下,根际、非根际土壤不同粒级微团聚体中Cd主要以残渣态为主且向小粒级团聚体（< 0.01 mm）富集,其中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cd的含量（以质量分数计）及占比均有不同程度的下降.对于根际、非根际不同粒级微团聚体各形态中有机结合态Cd,与对照相比,在Cd1B10处理下,分别于 < 0.01、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达49.5%、62.3%;对于残渣态Cd,在Cd1B10处理下,分别于0.25~0.05、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达19.8%、20.5%,但各处理下残渣态Cd占比趋于上升,最高占比分别达74.0%、78.2%.表明Cd进入土壤后主要转化成了残渣态,土壤中Cd的生物有效性降低,其中,当Cd污染程度（1 mg/kg）较低、生物质炭施用量（10 g/kg）最高时,该效果达显著水平.研究显示,施用高量（10 g/kg）生物质炭能够降低土壤不同粒级微团聚体中各形态Cd的含量,并且Cd污染程度越低、粒级越小,降低效果越显著.      

13C脉冲标记法定量冬小麦光合碳分配及其向地下的输入

研究冬小麦生长向地下部分的输入对于土壤固碳和作物生产具有重要意义.分别在分蘖期、拔节期、花期和灌浆期,用~(13)CO2对冬小麦进行脉冲标记7 h,标记结束后28 d(示踪期)破坏性取样,测定冬小麦地上部、根、土壤和土壤呼吸中的~(13)C含量等指标.研究结果表明,在各标记时期,冬小麦光合固定的~(13)C大部分保留在地上部(51.6%~90.8%),且随小麦生长的进行而逐渐向地上部分配,向地下部分(根系、土壤和根际呼吸)的转移随生长进程的延续而降低.转移到地下部的~(13)C中,有22.9%~65.3%被根际呼吸消耗,24.3%~59.3%在根部保存,10.4%~17.8%通过根际沉积转化为土壤有机碳.示踪期28d内最后2 d呼吸产生的~(13)C只占整个示踪期根际呼吸~(13)C量的0.7%~2.7%,说明28 d的示踪期可以确保光合碳在各系统分配完全.在整个生育期内,冬小麦净吸收的光合碳分配到地上部、根部、土壤有机碳和根际呼吸的比例分别为78.5%、6.0%、3.1%和12.4%.结合当地生产方式估算,冬小麦在整个生育期内输入到地下的总碳量为1.72 t·hm~(-2),其中有0.99t·hm~(-2)被根际呼吸消耗,根部固持碳量为0.48 t·hm~(-2),0.25 t·hm~(-2)以有机碳沉积的形式进入土壤.     

生物炭对施粪肥土壤中根际真菌群落多样性及相互作用的影响

为了研究生物炭对施粪肥土壤中根际真菌群落结构及相互作用的影响,通过黑麦草盆栽试验,比较了添加2%生物炭处理和仅施粪肥条件下,根际真菌的群落演替及分子生态网络. Illumina MiSeq测序结果表明,添加生物炭处理与不添加生物炭的对照处理中真菌的α多样性指数(Shannon指数)无显著差异.两种处理情况下,子囊菌门(Ascomycota,59. 64%～84. 80%)、担子菌门(Basidiomycota,1. 90%～5. 87%)和接合菌门(Zygomycota,4. 34%～16. 11%)均为主要菌群.分子生态网络分析表明,相比不添加生物炭的对照组,添加生物炭后的土壤真菌群落具有更复杂的联系且显著增强了种间积极的相互作用(P 0. 05). Mantel检验分析表明,添加生物炭处理中植物根系与真菌丰度和种间相互作用显著相关(P=0. 001).植物根系是影响真菌丰度和相互作用关系的最重要的因素.     

攀枝花矿区糙野青茅根际耐铬放线菌筛选及促生能力评价

从攀枝花矿区糙野青茅根际土中分离放线菌,筛选获得对重金属铬具有强耐受性、抗菌促生和产胞外酶能力的放线菌,为微生物-植物联合修复重金属污染提供菌种资源.采用稀释涂布法进行放线菌的分离,通过放线菌在不同铬浓度高氏一号培养基上的生长状况判断其对重金属铬的耐受性,进一步采用原子吸收分光光度法分析菌株对铬耐受性强的菌株耐铬及去铬能力;通过对菌株产铁载体、溶磷、产吲哚乙酸(IAA)、产纤维素酶、产淀粉酶、产木糖酶、产酪蛋白酶能力及抗菌活性的筛选,综合评价菌株抗菌促生能力.结果显示,分离获得的27株根际菌株,光学显微形态及扫描电镜结果均显示为放线菌,其中有14株能在含铬的培养基上生长,具有耐铬能力.16S rRNA基因测序结果显示,14株放线菌分属于链霉菌属(streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)和冢村氏菌属(Tsukamurella).菌株SCAU9002和SCAU9008在铬浓度为300mg·L~(-1)的处理下培养6 d,去铬率分别达到81.17%和78.41%;菌株SCAU9002、SCAU9006、SCAU9008、SCAU9009、SCAU9013同时具有3种促生功能,盆栽实验结果进一步表明,在重金属胁迫下,经菌株处理后的玉米植株更高,生物量更大,根系更发达,促生效果较好.此外,菌株SCAU9006对6种病原菌具有拮抗作用,5株菌同时具有3种及以上产胞外水解酶的能力,4株菌能在7%的NaCl浓度下生长,13株菌在pH5.0~8.0的范围内均可生长.结果表明,根际放线菌在促进矿区植物生长和铬尾矿污染土壤的生物修复研究中具有很大潜力.     

丛枝菌根根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应

为了探求丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应,本试验以摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)为供试AM真菌菌株,以紫花苜蓿(Medicago sativa)为宿主植物,利用盆栽法建立AM共生体后,再施加10 mg·kg-1阿特拉津进行胁迫.当阿特拉津去除率达到50%时,分别采集未接种+未施药(NM.NA)、接种+未施药(AM.NA)、未接种+施药(NM.AT)和接种+施药(AM.AT)4种处理的根际土壤,通过16S rRNA V4高通量测序技术解析了根际土壤细菌群落特征,以及其与接种F.mosseae、施加阿特拉津之间的相关性.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为4种处理根际土壤中的三大优势菌群.单独接种F.mosseae或施加阿特拉津均未对根际细菌群落α-多样性产生显著影响,但先接种F.mosseae形成AM后,施加阿特拉津可引起细菌群落Shannon指数显著增加.此外,接种F.mosseae提高了根际土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属Arthrobacter、Mycobacterium、Frankia和Stenotrophomonas的相对丰度,其中,Arthrobacter受F.mosseae、阿特拉津及其二者交互作用的显著性影响.本研究结果在一定程度上揭示了AM间接提高土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属的相对丰度,也可为利用AM真菌修复阿特拉津污染土壤奠定一定的理论基础.     

两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用研究

采用土壤盆栽试验,通过在博落回(Macleaya cordata)根际单独接种荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种(Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca)及同时接种这两种菌,研究了这两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用.结果表明:在干旱胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回的生物量分别增加了35.03%、21.01%和17.33%,相对含水量分别增加了26.90%、19.31%和29.48%,叶绿素总量分别增加了71.11%、48.47%、12.85%,脯氨酸含量分别降低了71.70%、64.91%和61.35%.在干旱和铀同时胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回对铀的总富集量分别提高了109.52%、66.67%和42.86%.可见,两种植物根际促生菌对博落回抗干旱和富集铀性能的增强作用表现为:单独接种荧光假单胞菌单独接种绿针假单胞菌橙色亚种同时接种这两种菌.实验结果可为干旱地区铀污染土壤的植物修复提供参考.