玉米幼苗对镉、菲单一与复合污染的生理生化响应

通过室内盆栽实验研究了玉米幼苗在镉、菲污染胁迫14 d后的生理生化响应,并探讨了镉、菲单一与复合污染对玉米幼苗的毒性效应及其致毒机制.结果表明,单一镉(0～50 mg/kg)污染时,镉处理对玉米幼苗地上部分和根系生物量以及可溶性蛋白都无显著影响;随镉处理浓度的增加,玉米幼苗叶片SOD酶活性表现为先增加后降低的趋势,而P...     

超积累植物垂序商陆(Phytolacca americana L.)吸收锰机制的初步探讨

垂序商陆是中国境内发现的锰超积累植物,了解其对锰的吸收特性及机制可为植物修复提供基础信息.通过人工培养液温室培养方法,探讨了低锰浓度处理下垂序商陆吸收累积锰的特性;采用同步辐射荧光技术(SRXRF)分析了锰在垂序商陆根横截面的分布特征;应用能量代谢抑制剂2,4-二硝基苯酚(DNP)和矾酸钠(Na3VO4)、钙离子通道抑制剂氯化镧(LaCl3)研究了垂序商陆对锰吸收,并探讨了其吸收机制.结果表明,低锰浓度处理下,锰超积累植物垂序商陆仍然具有较高的吸收和累积锰的能力,5μmol·L-1低锰浓度处理下垂序商陆根、茎、叶锰含量(以干重计)仍可高达402、208、601 mg·kg-1.锰在垂序商陆根横截面中柱含量最高,其次为表皮,皮层锰含量最少,锰从皮层进入到中柱是一个从低浓度到高浓度的过程,表明垂序商陆对锰的吸收可能存在主动运输过程.DNP和Na3VO4对垂序商陆锰吸收有一定的抑制作用,表明锰进入细胞是需要消耗能量的,进一步说明垂序商陆对锰的吸收存在主动吸收的过程.钙离子通道抑制剂LaCl3抑制垂序商陆根对锰的吸收高达30%,表明垂序商陆对锰的吸收与钙离子通道密切相关.     

铁氧化物与电子供体基质交互作用对红壤性水稻土中DDT还原脱氯影响

铁氧化物与电子供体基质交互作用对电子转移及具有脱氯功能的铁还原菌生长有重要影响,进而可能影响土壤中多氯代有机物的还原脱氯降解.本研究采用土壤厌氧培养实验,分析铁氧化物(针铁矿)和电子供体基质(正丁酸和乙醇)及其交互作用对红壤性水稻土中DDT脱氯的影响及其机制.结果表明,由于DDT脱氯降解,DDT及其降解产物与土壤形成结合态残留,厌氧培养6周后,土壤中DDT可提取态残留量仅为初始量的1.29%~2.01%.DDT厌氧脱氯降解的主要产物为DDD.在培养前期,加入正丁酸和乙醇使反应体系的pH降低Eh增加,进而不利于DDT还原脱氯降解.添加针铁矿或者同时添加针铁矿和电子供体基质均使反应体系的pH增加Eh降低,并且增加土壤中二价铁的量,从而促进DDT还原脱氯降解.正丁酸和铁氧化物对DDT还原脱氯无显著交互作用,而乙醇和铁氧化物对DDT还原脱氯具有拮抗作用.本研究结果对于制定DDT污染土壤的高效原位修复技术方案具有重要意义.     

不同开垦年限黑土温室气体排放规律研究

以东北黑土区荒地土壤(H)、开垦2 a(L)、30 a(S)和100 a(Y)土壤为对象,在25℃和60%WHC水分条件下,通过7 d的室内培养试验,研究了不同开垦年限黑土温室气体N2O、CO2和CH4的排放规律.结果表明,黑土开垦后理化性质发生了显著改变,进而影响了温室气体的排放.N2O排放量随开垦年限的增加而增加,开垦30 a和100 a土壤的N2O排放量显著高于荒地土壤.净硝化量和N2O排放量与土壤水溶性有机氮和粉粒含量呈显著正相关关系,与土壤pH和砂粒含量呈显著负相关关系.CO2排放量随开垦年限的增加而逐渐降低,开垦30 a和100 a土壤与荒地土壤差异显著.土壤有机碳和水溶性有机碳含量与CO2累积排放量呈显著正相关关系.好氧条件下,荒地土壤和开垦土壤在培养前4 d表现为对CH4的微量排放,然后表现为对CH4的微量吸收,开垦土壤的CH4排放量随开垦年限的增加而增加.不同开垦年限黑土可能因土壤pH、有机碳、水溶性有机碳含量以及土壤机械组成的差异而产生CO2和CH4排放的差异.     

叶面喷施硒硅复合溶胶抑制水稻砷积累效应研究

砷是一种毒性较强的类金属元素,稻米砷污染是近年来环境科学关注的难点和热点问题。为了控制稻米对砷的吸收积累,利用水热合成法制备了一系列浓度硒掺杂硅复合溶胶。采用盆栽和大田试验结合的方法,研究了硒掺杂纳米硅溶胶对水稻（Oryza sativa L.）砷吸收积累的影响。结果显示,叶面喷施硒掺杂纳米硅溶胶可以有效缓解水稻砷毒害,增加稻米硒含量,抑制稻米砷积累。盆栽试验结果表明：叶面喷施质量分数1%的硒掺杂纳米硅溶胶（1%Se-Si处理）后,水稻籽粒干质量比对照增加了43.8%,砷含量下降了46%,硒含量由对照的0.050 mg·kg-1增加到0.272 mg·kg-1。且与喷施亚硒酸钠相比（1%Se处理）,喷施硒掺杂纳米硅溶胶更有利于水稻生长,抑制稻米砷积累。与喷施硒质量分数1%的亚硒酸钠（1%Se处理）相比,喷施质量分数1%的硒掺杂纳米硅溶胶（1%Se-Si处理）后,水稻籽粒干质量增加了65.4%,砷含量下降了33.1%。大田试验结果也表明：叶面喷施硒硅复合溶胶可以显著抑制稻米砷积累,且随着硒掺杂量的增加,稻米砷含量显著降低、硒含量显著增加;硒的最佳掺杂量质量分数为0.5%,叶面喷施这种硒掺杂硅溶胶,稻米总砷质量分数由对照的0.25 mg·kg-1下降到0.14 mg·kg-1,稻米中硒的质量分数为0.26 mg·kg-1,符合富硒大米标准。砷污染稻田上,叶面喷施硒硅复合溶胶不仅使稻米砷含量达标,而且可以生产出富硒大米。因此,叶面喷施硒硅复合溶胶可能是治理稻米砷污染的新途径。     

叶面喷施硅铈复合溶胶对水东芥菜重金属含量及其他品质的影响

田间小区试验研究了叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理对水东芥菜生长、地上部重金属Cd、As、Pb、Cr、Hg含量,以及维生素C（Vc）、可溶性糖、硝酸盐、亚硝酸盐含量等品质的影响。结果表明：叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理,均可以促进水东芥菜生长,增加水东芥菜地上部鲜物质和干物质重量;尤其是叶面喷Si+Ce处理后水东芥菜地上部鲜物质和干物质重量比对照分别增加了6.2%和16.2%;差异达到显著水平。与对照相比,叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理后水东芥菜地上部Cd含量分别下降了24.5%、22.9%、42.6%;As含量分别下降了26.4%、26.0%、40.0%;Pb含量分别下降22.5%、32.5%、36.8%;差异都达到显著水平。但是各处理对水东芥菜地上部 Cr 和 Hg 含量并无显著影响。与单独喷 Si 或单独喷Ce相比,叶面喷Si+Ce复合处理对降低水东芥菜地上部Cd和As含量效果更佳。叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理,还可以显著增加水东芥菜地上部Vc、可溶性糖含量,显著降低其硝酸盐、亚硝酸盐含量;同时叶面喷施Si+Ce处理后水东芥菜地上部亚硝酸盐含量是分别单独喷Si、喷Ce的80.3%和79.1%,差异达到显著水平。因此,叶面喷施Si+Ce复合处理在促进水东芥菜生长,降低水东芥菜体内重金属含量以及提高水东芥菜品质等方面的性能要优于单独喷施Si或单独喷施Ce。     

叶面喷施铈硅复合溶胶抑制生菜砷积累效应研究

采用水热合成法,利用正硅酸乙酯和硝酸铈分别制备了二氧化硅和二氧化铈溶胶。通过土培盆栽试验,在广东省汕头市莲花山钨矿区砷污染土壤上种植意大利生菜,研究了叶面喷施不同浓度二氧化硅、二氧化铈以及不同掺杂比的铈硅复合溶胶对生菜地上部生物量、叶绿素含量、砷含量以及生菜地上部砷积累量的影响。结果表明：叶面喷施不同浓度铈、硅溶胶及不同掺杂比的铈硅复合溶胶均可以缓解生菜砷毒害,表现为生菜的地上部鲜重升高了9%～58.8%,砷含量降低了23%～48%。叶面喷施低浓度的二氧化铈掺杂5mmol·L-1二氧化硅复合溶胶可以增加生菜叶片叶绿素含量,进一步提高二氧化硅缓解生菜砷毒害效果。其中以叶面喷施5mmol·L-12%铈掺杂二氧化硅复合溶胶生菜地上部鲜重最高为对照的1.6倍;砷含量最低为对照的51.4%。叶面喷施铈、硅复合溶胶不仅可以降低生菜可食用部位砷浓度,而且可以减少生菜地上部吸收积累砷总量,从而降低了砷通过食物链对人体健康的危害。与传统土壤施用硅肥相比,叶面施用硅溶胶具有经济高效的优点,为土壤砷污染控制提供了一种新的选择。     

UV-B辐射增强与1,2,4-三氯苯污染复合胁迫对青菜生长的影响

采用盆栽实验,分析了单一UV-B辐射增强或1,2,4-三氯苯(TCB)污染土壤与两种胁迫复合作用对青菜生长发育、气孔阻力及叶片结构的影响.结果表明,单一1,2,4-TCB污染对青菜生长发育的抑制作用大于两种胁迫复合作用.UV-B辐射增强和1,2,4-TCB污染均显著增加青菜叶片正面和反面气孔阻力.UV-B辐射增强使青菜叶片产生白化现象.1,2,4-TCB污染使叶片颜色变淡,并使青菜叶片表面出现黑斑症状,且UV-B辐射增强使黑斑症状加剧.总之,单一增强UV-B辐射或1,2,4-TCB污染及其复合作用对青菜各生长发育指标的影响结果不同.     

垂序商陆叶细胞壁结合锰机制研究

垂序商陆是一种典型的锰超积累植物,细胞壁在其累积解毒锰的过程中起了一定的作用.通过细胞壁吸附实验,研究不同p H和不同锰浓度对细胞壁吸附锰的影响,并采用傅立叶红外光谱及同步辐射X-射线吸收光谱技术探讨了其吸附机制.结果表明,垂序商陆叶细胞壁吸附锰的最适p H值为5~6;其吸附行为可用Langmuir模型较好地描述(R2=0.978 5),并计算得其最大吸附量为62.50μmol·g-1.细胞壁上的羟基(—OH)和羰基(—CO)是结合锰的主要位点;锰周围第一配层为氧原子,其配位数为6.3,Mn—O键长为0.216 nm,细胞壁与锰主要以内配层模式相结合.     

阿尔泰山地森林草原生态功能区植被覆盖对气候变化的响应

新疆阿尔泰山地森林草原生态功能区(简称阿尔泰生态功能区)是《全国主体功能区规划》中明确的8个水源涵养型重点生态功能区之一,但其植被生态系统对气候变化敏感而脆弱。为了解气候变化背景下阿尔泰生态功能区植被生长状况,基于1986—2015年阿尔泰生态功能区7个气象站气温和降水量、植被覆盖以及植被类型数据,采用遥感技术和相关分析方法,研究阿尔泰生态功能区植被覆盖对气候变化的响应关系。结果表明:(1)1986—2015年阿尔泰生态功能区年平均气温整体呈现明显上升趋势,倾向率为0.34℃·(10 a)~(-1);年降水量整体呈波动循环上升趋势,倾向率为6.19 mm·(10 a)~(-1);年平均归一化差分植被指数(NDVI)值整体呈现缓慢下降趋势,倾向率较小,为-0.001 (10 a)~(-1);生长季NDVI呈明显上升趋势,倾向率为0.002 (10 a)~(-1)。(2)1986—2015年阿尔泰山生态功能区植被覆盖总体保持稳定,NDVI变化率为-0.001 (10 a)~(-1)～0.001 (10 a)~(-1)的区域面积占研究区总面积的60.4%;植被覆盖显著减少,即NDVI变化率-0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的3.1%,主要分布在西北阿尔泰山区;植被覆盖显著增加,即NDVI变化率0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的2.1%,主要分布在东南和中部地区。(3)1986—2015年阿尔泰生态功能区植被覆盖对降水量变化的响应大于气温变化。NDVI变化对气温和降水量变化存在一定滞后性现象,不同时段NDVI变化表现出不同的滞后期。