矿区植被恢复方式对土壤微生物和酶活性的影响

矿区废弃地生态退化形势严峻,生态修复已成为矿区可持续发展的主要措施,土壤微生物和酶活性可作为评价土壤恢复质量的敏感因子.本研究将以山西省安太堡煤矿复垦区作为对象,分析植被恢复方式对土壤微生物和酶活的影响.结果表明,不同植被方式对土壤理化特征、参与氮代谢的3类菌群(固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌)和4种酶活性(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和多酚氧化酶活)均有显著影响.土壤总氮含量与固氮菌和硝化细菌数量均显著相关,而与反硝化细菌不相关.多酚氧化酶活性与有机碳和总氮含量之间为负相关,而其它3种酶与有机碳和总氮之间呈正相关.通过主成分分析计算综合肥力指标,刺槐-油松混交林土壤综合肥力指标最高,而未复垦综合肥力指标最低.可见,刺槐-油松混交林是晋西北干旱区矿区复垦较为适宜的植被恢复模式.     

洞庭湖湿地Cd富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究

采用盆栽植株和外源Cd胁迫的方法,分别对不同生长期蒌蒿植株根、叶组织中的抗氧化酶活性、可溶性蛋白及MDA含量进行测定,以揭示蒌蒿在Cd胁迫下的抗氧化机理和耐受机制。研究结果表明,Cd胁迫对上述生理指标均有显著影响:≤20mg·kg-1的Cd处理可使幼苗期植株器官中的可溶性蛋白含量增加16.5%～19.1%,100mg·kg-1的Cd含量水平则导致其含量减少近30%,可溶性蛋白含量的变化与植株的生物量积累关系密切;3种酶活性在0～10mg·kg-1的Cd处理下未显示出明显变化,幼苗期植株CAT、POD活性在10～80mg·kg-1的Cd胁迫下增加明显,高于此浓度范围则使酶蛋白受到破坏而失活,中等含量水平(≤40mg·kg-1)的Cd处理经过长时间作用可使植株逐渐适应胁迫环境,胁迫强度较大的Cd处理可显著提高SOD酶的活性;Cd胁迫过程中植株MDA积累量不断增加。3种抗氧化酶活性的增强在蒌蒿植株耐受Cd胁迫方面能起到较好的防御作用。     

蒌蒿(Artemisia selengensis)根际耐镉产酸细菌的筛选鉴定及其生物学特性

根际细菌的筛选研究有助于构建有效的植物-微生物联合修复体系。采用稀释平板法从蒌蒿根际土壤中分离耐Cd产酸的根际细菌,并对菌株Pb2+、Cu2+和Sb3+的耐受性,分泌吲哚乙酸(IAA)、铁载体、解磷特性及对土壤中Cd的活化效果进行了测定,基于形态特性、生理生化测定和16S rDNA序列分析对目标菌株进行了分类鉴定。结果表明,从蒌蒿根际土壤中分离到能耐50 mg/L镉浓度且产酸能力较强的根际细菌1株T3,菌株T3对Pb2+、Cu2+和Sb3+均具一定的耐受性,能分泌一定量的IAA和铁载体,但不具解磷特性,能明显增加土壤中有效态镉的含量,经鉴定可初步确定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。为进一步研究其在蒌蒿修复镉污染土壤中的作用奠定了基础。     

煤矿区不同复垦年限的土壤有机碳矿化和酶活性特征

为了解煤矿区长期复垦的生态效应,在晋西北安太堡矿区不同复垦年限的样地采集土壤样品,研究土壤中w（SOC）、w（易降解碳1）、w（易降解碳2）和w（TN）以及有机碳矿化速率和酶活性随复垦年限的变化趋势.结果表明:① 随着复垦年限的延长,土壤容重、pH和w（易降解碳1）显著降低,而w（SOC）、w（TN）、w（易降解碳2）、有机碳矿化潜势和累积量及酶活性均呈增加趋势,复垦年限为23 a的土壤中w（SOC）和w（TN）的最高值分别为22.67和1.21 mg/g;② 相较于土壤中w（SOC）和w（TN）,w（易降解碳2）、有机碳矿化潜势和酶活性随复垦年限延长的变化更为显著,其中过氧化氢酶活性随复垦年限的变幅最大,相较于活性最低样地,25 a样地的酶活性提高了232%,可达156.27 mg/（kg·h）;③ 土壤容重与过氧化氢酶、蔗糖酶活性均呈显著负相关,与多酚氧化酶活性呈正相关.pH与w（易降解碳1）、多酚氧化酶活性均呈显著正相关,而与蔗糖酶活性呈负相关;④ 主成分分析表明,土壤综合肥力指标随复垦进程的推进逐年提高,从-1.19提高至0.86,综合肥力指标和复垦年限间的相关系数可达到0.987（P < 0.001）.可见,综合肥力指标可更全面地指示生态修复进程中的土壤演替进程.      

安太堡露天矿复垦地不同人工植被恢复下的土壤酶活性和肥力比较

人工重建植被是露天矿复垦地植被恢复,提高土壤质量的主要途径之一.选择适宜的人工植被对快速恢复土壤质量具有重要意义.本文主要研究了安太堡露天矿复垦地油松-刺槐-柠条混交林、沙棘-刺槐-柠条-沙枣混交林和苜蓿地的土壤养分含量及酶活性,综合评价了这3种不同植被类型对土壤肥力恢复效果.结果表明,随着植被恢复的进行,土壤养分含量均有增加,油松-刺槐-柠条混交林的土壤养分含量显著高于其它样地.从以养分含量和酶活性权重计算的土壤综合肥力指标值(IFI)可知,油松-刺槐-柠条混交林IFI值最高.综合来看,对土壤重建效果最好的为油松-刺槐-柠条混交林,其次是沙棘-刺槐-柠条-沙枣混交林,再次为苜蓿.     

荧光假单胞菌对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响

为探讨功能微生物对洞庭湖湿地镉污染土壤环境质量的影响,以从洞庭湖湿地植物蒌蒿体中分离获得的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)Y5为对象,通过室内培养试验研究其对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响。结果表明菌株Y5可明显增加洞庭湖湿地镉污染土壤的氨化菌、硝化菌、好氧性自生固氮菌、好氧性纤维素分解菌的数量,明显提高洞庭湖湿地镉污染土壤的脲酶和蔗糖酶活性,显著增加土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN),明显降低土壤基础呼吸及代谢墒,从而有利于改善洞庭湖湿地镉污染土壤的营养状况和环境质量。     

成团泛菌(Pantoea agglomerans)对镉胁迫下蒌蒿耐受性的影响

为探讨功能微生物对镉(Cd)胁迫下蒌蒿耐受性的影响,以成团泛菌(Pantoea agglomerans)J2为对象,通过盆栽试验,研究不同Cd处理水平下J2菌对蒌蒿生长、生理、Cd富集转运与根际微生态的影响。结果表明:J2菌可显著促进蒌蒿株高、地上部干重、地下部干重、总生物量及根冠比的增加。在J2菌的作用下,蒌蒿叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加,丙二醛(MDA)含量明显减少。J2菌可显著促进蒌蒿对Cd的富集转运,蒌蒿地上部、地下部与总Cd含量均显著增加,地上部生物富集系数(BCF)明显大于地下部,转运系数(TF)相比于对照增加了7.5%~37.4%。J2菌可显著增加蒌蒿根际土壤细菌、放线菌数量及微生物总量,明显减少真菌数量。研究表明成团泛菌J2对蒌蒿生长、生理、Cd富集转运与根际微生态可产生积极影响,在一定程度上可提高蒌蒿植株对Cd的耐受性。     

分泌吲哚乙酸的蒌蒿内生耐镉细菌的筛选与鉴定

从蒌蒿（Artemisia selengensis）体中分离分泌吲哚乙酸（IAA）的内生耐镉（Cd）细菌将有助于构建有效的植物-微生物联合修复体系。本研究以分泌IAA和Cd耐性为筛选指标,采用研磨法从蒌蒿的根、茎、叶中分离能产生IAA的内生耐Cd细菌,并对其铅（Pb）、铜（Cu）、锑（Sb）的耐受性及对蒌蒿生长特性的影响进行研究,根据形态特性、生理生化测定和16S rDNA序列分析对目标菌株进行分类鉴定。结果表明,从蒌蒿体内分离获得2株分泌IAA能力较强的内生耐Cd细菌J2和Y5,J2和Y5菌对Cd的耐受质量浓度均为90 mg·L-1,IAA的分泌量分别为23.108、15.192 mg·L-1;J2菌能明显增加蒌蒿的株高、最长根长、平均根长、鲜质量和干质量,Y5菌可显著提高蒌蒿的株高、鲜质量和干质量;J2和 Y5菌对 Pb 的耐受质量浓度均为1200 mg·L-1,对Cu的耐受质量浓度分别为120和160 mg·L-1,对Sb的耐受质量浓度分别为50和150 mg·L-1;J2菌在LB平板上菌落为黄色、近圆形、粘稠,Y5菌在LB平板上菌落为白色、近圆形、湿润;J2和Y5菌的16S rDNA序列经扩增,分别获得1条大小约为1500 bp的条带,经比对分别与GenBank中Pantoea agglomerans STY29（HQ220151）、Pseudomonas fluorescens V7c10（KC195905）的相似性最高,结合形态特征与生理生化特性可分别鉴定为成团泛菌（Pantoea agglomerans）和荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）。研究表明,从蒌蒿体中分离获得分泌IAA能力较强的内生耐Cd成团泛菌和荧光假单胞菌,为进一步研究其在蒌蒿修复Cd污染土壤中的作用奠定了基础。     

蒌蒿(Artemisia selengensis L.)修复洞庭湖土壤Cd污染的强化措施研究

〖HTSS〗洞庭湖土壤镉污染严重,蒌蒿（Artemisia selengensis L.）是在洞庭湖湿地新发现的一种对镉具有较强富集能力的优势植物,已证实该种植物对土壤中的镉具有较好的修复效果和潜能,将来可作为洞庭湖土壤镉污染的理想修复材料。以南洞庭湖Cd污染土壤为栽培基质,分别在蒌蒿幼苗期、成株期添加EDTA等7种螯合剂和调控物质,研究了不同添加物对蒌蒿生长状况及Cd富集效果的影响。结果表明,HEDTA、EDTA、DTPA等3种螯合剂不同程度地降低了蒌蒿地上部分的生物量,但增加了土壤中有效态Cd的含量,使蒌蒿茎叶中Cd的富集浓度分别上升了35.5%、984%、421%,可显著提高蒌蒿的修复效果;生石灰的添加则使土壤有效态Cd明显减少,抑制了蒌蒿对Cd的富集;有机腐殖质和复合肥的施加虽促进了蒌蒿生长,但未对其富集效果产生显著影响;幼苗期施加调控物质,在植株生物量、Cd富集浓度及土壤有效态Cd含量等方面造成的影响均大于成株期