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.     

亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征研究

以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水（含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水）为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草（Pontederia cordata）、绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）、梭鱼草+绿狐尾藻组合（Pontederia cordata+Myriophyllum elatinoides）及无植物对照（CK）4个湿地处理,分别于2019年4、7、10、12月采集底泥样品,研究不同植物湿地底栖动物物种组成与优势种、丰度与生物量及生物多样性的季节变化特征,并探讨其与环境因子的关系.结果表明：4个季节共采集到底栖动物27种,以水生昆虫居多（22种）.耐污性较强的霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）和黄色羽摇蚊（Chironomus flaviplumus）为4个季节共同存在物种.与单一植物湿地相比,水质处理效果最好的梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地的底栖动物年均丰度和生物量最低,仅为522ind/m²和52.1g/m²,而无植物对照湿地的底栖动物年均丰度和生物量最高,分别为3665ind/m²和146.3g/m².夏、秋季各处理湿地底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Margalef丰富度指数（d）和Pielou均匀度指数（J）总体上高于春、冬季.其中,春季Margalef丰富度指数表现为梭鱼草、无植物对照湿地显著高于绿狐尾藻和梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地（P<0.05）,夏季Pielou均匀度指数表现为无植物对照湿地显著低于有植物配置的湿地（P<0.05）,冬季Margalef丰富度指数则表现为梭鱼草、梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地显著高于绿狐尾藻和无植物对照湿地（P<0.05）.Spearman相关分析结果表明,底栖动物物种数与pH值呈显著正相关（P<0.05）,丰度与DO呈负相关,而与其他环境因子呈正相关（P<0.05）;RDA分析结果进一步表明,DO是影响腹足纲的主要环境因子,而寡毛纲和摇蚊幼虫受制环境因子较多,主要与TN、COD相关性较大.     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

交流电场与Fusarium sp.A-2耦合对博落回修复铀污染土壤的强化作用

通过盆栽试验研究了交流电场(AC)与Fusarium sp.A-2(A-2)真菌耦合对博落回(P)的生物量、富集铀(U)性能、酶活性以及根际土壤中有机酸含量、生物可利用态铀、根际微生物群落结构的影响.结果表明, 在铀(U)污染土壤中, 与AC+P+U、A-2+P+U和P+U相比, AC+A-2+P+U组博落回的鲜重、株高、总干重分别升高了10.67%~45.76%、26.87%~92.02%和61.99%~159.98%;总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)含量分别提高了41.24%~133%和15.35%~63.63%;根际土壤中草酸显著增加了13.03%~157.09%;与A-2+P+U和P+U组相比, AC+A-2+P+U组土壤中生物可利用态铀分别提高了12.5%和28.57%.在AC+A-2+P+U组, 植物根际土壤中存在大量的镰刀型菌(Fusarium)真菌属和酸杆菌属(Acidobacteria)等细菌菌属, 且镰刀型菌属(Fusarium)占比最高, 与AC+P+U、A-2+P+U、P+U和A-2+U组相比, Fusarium分别提高了16.67%、81.03%、299.23%和374.47%.AC和A-2耦合强化博落回修复铀污染土壤的可能机理包括AC提高了铀在土壤中的流动性, 增加了植物根部与铀的接触, 促进了铀的富集; AC刺激了博落回的生理活性, 增大了博落回的生物量, 提高了抗氧化酶活性, 使博落回对铀的耐受性增强; AC刺激了A-2真菌和酸杆菌属(Acidobacteria)的生长, 使其比例增大, 从而产生大量的有机酸, 与铀形成螯合物, 降低了铀对植物的胁迫作用, 提高了生物可利用态铀的占比, 促进了博落回对铀的富集.AC与A-2真菌耦合对P修复铀污染土壤有显著的强化作用, 是一种有潜在应用前景的强化方法.     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

梭鱼草净化黑臭河水的日变化试验研究

测定了曝气和非曝气的2个植物净化槽在1 d中7个不同时间点的出水水质理化指标(pH、DO、COD、NH_4~+-N、TP)及植物叶片的叶绿素(Chla)、可溶性蛋白(SP)含量及过氧化物酶(POD)活性,另设空白槽为对照;试验目的是研究各指标的日变化情况及相互关系,为提高梭鱼草净化黑臭河水的处理效率及其植物净化槽的合理优化运行提供科学依据.结果表明,各水槽内所测指标的变化均在一定程度上与光强变化相关,对非曝气植物槽的分析发现,在出水理化指标中TP浓度与光强的相关性最好(r=0.93,p<0.01),而在植物生理指标中SP含量与光强相关性最好(r=0.91,p<0.01);植物处理使出水的DO日均值增加了0.13 mg/L,而曝气植物处理则使其增加了1.8 mg/L,曝气是对城市黑臭河水进行植物净化修复的必要辅助手段;曝气植物槽对黑臭河水中COD和NH_4~+-N的去除率日均值比植物槽升高了7.1%和6.3%(p<0.01),TP去除率却相应下降了38%(p<0.01);与非曝气槽植物相比,曝气槽植物体内Chla、SP日平均含量显著降低(p<0.05)而POD活性显著升高(p<0.05);光强和曝气的变化能迅速而显著地影响梭鱼草的生理特性从而改善其净化槽出水水质,是构建和优化黑臭河水植物净化槽时值得考虑的重要调控因素.     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

博落回对不同化学形态铀的富集特征

为了研究陆生植物博落回（Macleaya Cordata）对不同化学形态铀的富集特征,采用Visual MINTEQ地球化学平衡软件设计了五种含不同化学形态铀[UO₂2+、CaUO₂（CO₃）₃2-、UO₂Cit-、（UO₂）₂（EDTA）₂4-和UO₂HPO₄]的培养液,开展水培试验.博落回在这五种培养液中分别培养1、5、10、15、20和25 d后,测定其株高、根长和干质量,并用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定其地上部分和根部的w（铀）.结果表明:在不同化学形态铀胁迫下,博落回株高无显著差异,UO₂HPO₄可促进博落回根的生长,而（UO₂）₂（EDTA）₂4-降低了博落回的干质量.并且,博落回根部对不同化学形态铀的富集能力大小顺序为UO₂2+ > UO₂HPO₄ > CaUO₂（CO₃）₃2- > UO₂Cit- >（UO₂）₂（EDTA）₂4-,博落回地上部分对不同化学形态铀的富集能力大小顺序为UO₂Cit- >（UO₂）₂（EDTA）₂4- > UO₂2+ > CaUO₂（CO₃）₃2- > UO₂HPO₄.此外,博落回根部对UO₂2+的富集能力很高,但地上部分很低.添加柠檬酸,培养液中铀的主要化学形态为UO₂Cit-,并且在100 mg/L铀的胁迫下,博落回对UO₂Cit-的生物富集系数和转移系数分别达到0.09和8.53.因此,要提高博落回对铀污染土壤中铀的富集和转移,可添加柠檬酸,促使土壤中铀的形态以UO₂Cit-为主,同时要降低土壤中碳酸盐和磷酸盐的含量.      

中药博落回生物碱提取新工艺研究

通过实验研究,探索博落回中总生物碱的提取新工艺,精制工艺,脱脂工艺,脱毒工艺及用HPLC法测定博落回中血根碱和白屈菜红碱含量.     

博落回植物与肥料复合的杀螺效应及对水稻生长影响

探索一种杀螺施肥双效作用的新型杀螺剂。将博落回植物粉末分别与氮、磷、钾肥复合制成植物3种单肥复合杀螺剂(简称MPF)，与3种肥料混合配成植物混合肥复合杀螺剂(简称MCF)。采用浸杀法进行杀螺试验, 同时检验该复合杀螺剂对水稻萌发及生长的影响。结果显示，3种MPF(博落回植物分别与氮、磷、钾肥复合杀螺剂)处理钉螺，48 h钉螺死亡率分别为100%、533%、667%；作用于水稻，能明显促进种子萌发和幼苗生长，如3种MPF使水稻种子萌发率分别为100%、80%和53%，分别比对照（40%）提高了60%、40%和13%；水稻幼苗分别增长了1268%、707%和605%。MCF随处理浓度增加及处理时间延长，钉螺死亡率上升，较低浓度（200 mg/L）处理48 h 和72 h,钉螺死亡率分别为733%和867%；较高浓度（400 mg/L）复合处理48 h和72 h，钉螺死亡率分别为833%、100%。然而，低浓度（200 mg/L）MCF对水稻萌发和生长有促进作用，如水稻幼苗比对照增长了876%，但高浓度（400 mg/L）则有一定抑制作用。因此，MPF对钉螺具有较好的杀螺活性，同时能促进水稻萌发和生长，其中植物氮肥复合杀螺剂效果最佳；MCF对钉螺均有杀螺活性，但低浓度对水稻有促进作用，而高浓度则有抑制作用