从枝菌根真菌与重金属的相互作用对玉米根际微生物数量和磷酸酶活性的影响

以玉米为供试植物，研究了砂培条件下不同丛枝菌根真菌（Acaulospora laevis,Glomus caledonium,Glomus manihotis)与不同浓度重金属（铜和镉）的相互作用对菌根侵染率，孢子数，根际微生物数量和磷酸酶活性的影响。在不同浓度的铜和镉中，G.caledonium的侵染率均最高，且随重金属浓度的增加而变化较小，而它的孢子数在这3种接种处理中最低，低量的铜（0.05mg/kg)可显著地减少不接种，接种A.laevis和G.manihotis的细菌数量，却能显著地增加接种处理的真菌数量，当溶液中铜的浓度大于0.2mg/kg时，接种处理的真菌数量小于不接种处理的真菌数量，铜或镉的浓度不同时放线菌数量均有接种远大于不接种，其中接种之间放线菌数量相差不大，且随重金属浓度增大而变化较小，无论是不同浓度的铜还是不同浓度的镉的接种处理常有利于增加磷酸酶活性，重金属浓度低时，细菌和真菌数量，磷酸酶活性变化较大，高浓度时变化较小。     

丛枝菌根真菌与重金属的相互作用对玉米根际微生物数量和磷酸酶活性的影响

以玉米为供试植物 ,研究了砂培条件下不同丛枝菌根真菌 (Acaulosporalaevis,Glomuscaledonium ,Glomusmanihotis)与不同浓度重金属 (铜和镉 )的相互作用对菌根侵染率、孢子数、根际微生物数量和磷酸酶活性的影响 .在不同浓度的铜和镉中 ,G .caledonium的侵染率均最高 ,且随重金属浓度的增加而变化较小 ,而它的孢子数在这 3种接种处理中最低 .低量的铜 (0 .0 5mg/kg)可显著地减少不接种、接种A .laevis和G .manihotis的细菌数量 ,却能显著地增加接种处理的真菌数量 .当溶液中铜的浓度大于 0 .2mg/kg时 ,接种处理的真菌数量小于不接种处理的真菌数量 .铜或镉的浓度不同时放线菌数量均有接种远大于不接种 ,其中接种之间放线菌数量相差不大 ,且随重金属浓度增大而变化较小 .无论是不同浓度的铜还是不同浓度的镉的接种处理常有利于增加磷酸酶活性 .重金属浓度低时 ,细菌和真菌数量、磷酸酶活性变化较大 ,高浓度时变化较小 .图 7参 15     

螯合剂和AM菌根对玉米吸收重金属及重金属化学形态的影响

通过温室根箱盆栽试验研究4种螯合剂EDTA、EDDS、AES和IDSA与AM菌根单一或联合对植物吸收重金属的影响,并通过改进的BCR三步法分析了玉米Zea mays L.菌根根际重金属的化学形态变化。AES和IDSA处理显著提高了玉米地上部重金属的吸收,对Cd、Cu的作用最为显著,Cd质量分数是对照的6.2倍和6.3倍,Cu质量分数是对照的21.8倍和7.7倍。AM＆amp;EDDS处理Cd的质量分数是EDDS处理的6.4倍,较单一AM处理增加了120.7%;AM＆amp;AES处理的Pb质量分数较之AES处理增加了71.5%,AM＆amp;IDSA较之IDSA处理亦增加了32.0%。AM＆amp;AES、AM＆amp;IDSA处理较之单一AM处理,Zn质量分数增加了134.1%和21.8%,Cu质量分数前者是后者的8.4倍和3.3倍,Pb质量分数前者是后者的11.9倍和8.7倍。添加螯合剂处理较之对照亦显著提高了玉米根部重金属的质量分数（P＆lt;0.05）,其中EDTA处理Pb质量分数是对照的5.0倍,AES和IDSA处理Cu质量分数增加了229.1%和131.0%。AM与螯合剂联合处理后,玉米根部Cd质量分数较之单一螯合剂处理降低,与地上部呈相反趋势;AM＆amp;EDDS处理较之EDDS处理,Zn质量分数增加了48.6%,AM＆amp;AES与AES处理对比亦增加了24.6%;AM＆amp;EDTA、AM＆amp;EDDS和AM＆amp;AES较之AM处理玉米根部Zn质量分数分别增加了70.0%、90.9%和51.3%,Cu质量分数前者是后者的2.6倍、1.8倍、4.0倍, Pb质量分数前者是后者的4.5倍、4.2倍和2.8倍。AM处理下根际土壤Zn、Cu、Pb结合态相对含量明显高于非根际。结果表明,新型螯合剂AES和IDSA对玉米地上部和根部重金属的吸收积累有较明显的促进作用;螯合剂和AM菌根联合提高了单一接种AM菌根或者添加螯合剂时玉米对重金属的吸收积累量,强化了植物提取的效果;AM菌根改变了根际土壤中重金属的形态,菌根的存在使得重金属的形态由松结合态向紧结合态转移,降低了重金属的生物有效性及过量重金属对宿主植物的毒害。     

外源铅铜镉在长三角和珠三角农业土壤中的转化

选择了我国经济发达地区的长江三角洲和珠江三角洲10个代表性农业土壤，采用室内培养和化学分级方法研究了加入外源铅、铜、镉在土壤中的动态变化及转化趋势，探讨了碳酸钙、粉煤灰、猪粪和钢渣等土壤改良剂对土壤重金属形态的影响。结果表明，随着土壤重金属负荷的提高，土壤中交换态重金属的比例增大，残余态比例下降，有效性提高，对环境威胁增大。当重金属加入最较低时，重金属优先向氧化物结合态、有机质结合态转化；而当加入最较高时，向交换态和碳酸盐结合态转化的比例明皿增加。pH和土壤组分对重金属在土壤中的转化有显著的影响，土壤pH下降可使交换态Cd、Cu、Pb的比例递增。加入碳酸钙、粉煤灰、猪粪和钢渣等改良剂可显著地降低土壤中交换态重金属比例，增加其它形态的重金属比例。     

丛枝菌根对土壤-植物系统中重金属迁移转化的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是一类在自然和农业生态系统中广泛存在并能与多数陆生植物形成共生关系的土壤真菌,在重金属污染土壤中对宿主植物的生长及吸收累积重金属具有重要影响,因而对污染土壤的生物修复具有潜在应用价值。以重金属从根际土壤进入植物并在植物体内再分配过程为主线,介绍丛枝菌根在这一过程中对重金属环境行为,特别是根际土壤中重金属赋存形态及植物吸收重金属的影响。最后,对丛枝菌根影响植物重金属耐性机制研究前沿和菌根修复技术的应用前景进行展望。     

小麦根际土壤汞的分布和形态变化

采用根际箱试验和连续化学萃取法,结合氢化物原子吸收光谱法,研究了非根际和根际土壤汞形态分布特征及小麦(Triticum aestivum)生长期土壤汞形态变化.结果表明.非根际汞形态分布顺序为:残渣态>强有机质结合态>碳酸盐铁锰氧化物结合态>腐殖酸络合态>水溶态>交换态,根际汞形态分布为:残渣态>碳酸盐铁锰氧化态>强有机质结合态>交换态>腐殖酸络合态>水溶态.当外源汞进入土壤后,在小麦生长60 d内,植物吸收使残渣态汞和水溶态汞含量明显降低,交换态汞和碳酸盐铁锰氧化态汞含量增加.土壤汞污染程度越大,在小麦中积累的汞就越多.其生物毒性增强,环境危害加大.     

北方常见农作物根际土壤中铅、锌的形态转化及其植物有效性

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了北方地区常见农作物对污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)的形态转化及其植物有效性的影响。土壤Pb、Zn形态分析结果显示,与非根际土壤相比,多数作物根际可交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态Pb比例降低,而铁锰氧化物结合态、残渣态Pb则显著增加;Zn则表现为可交换态比例略呈降低趋势,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态与有机质结合态升高,残渣态Zn则大幅下降。这提示,作物根际土壤Pb存在由松结合态向紧结合态转化的现象,从而植物有效性降低;而根际土壤Zn的形态变化则与Pb相反,即由紧结合态向松结合态转化,相应地提高了Zn的植物有效性。     

重金属胁迫下外生菌根真菌Boletus edulis重金属积累分配与生长微环境变化

在离体培养条件下，对外生菌根真菌Boletus edulis菌丝铜镉积累分配与生长微环境变化进行研究。结果表明，铜镉胁迫下菌落直径具有相似的增长模式。与对照相比，低浓度的铜镉处理均促进了菌丝的生长，而高浓度则产生抑制作用。Boletus edulis具有很强的铜镉吸收积累能力，显示出较好的重金属耐受性。菌丝体是重金属在离体培养体系中积累的主要场所，最高处理浓度时，菌丝体内的铜镉浓度分别达到对照的26．6和28倍，而菌丝分泌物的作用相对较小。菌丝体对生物体必需元素铜和非必需元素镉具有不同的积累模式，并可根揩重金属的种类，有效地调节生长微环境，以降低重金属对菌丝体的生物有效性。这可能是外生菌根真菌的一种重金属抗性机理。     

丛枝菌根化大青杨苗木根际微域环境的研究

对接种AM菌根真菌的大青杨苗木根际微区进行系统研究，发现AM菌根真菌对宿主根际微域环境产生了重要影响：试验中选用的Glomus mosseae、G.intraradices、G.sinuosa、G.versifopme等4种AM菌根真菌都与盆栽大青杨苗木形成了菌根复合体。其中G.mosseae、G.intraradices侵染效果最好，侵染率分别是64．4％、67．4％。受两种菌侵染的苗木的生物量分别是对照处理的2．59、2．13倍。AM菌根对根际土壤微生物种群数量没有产生影响，但使根面、根系上的细菌、放线菌、固氮菌的数量显著增加。AM菌根增加了根际土壤磷酸酶、脲酶、蛋白酶的活性，各种酶活性增加量与苗木菌根侵染率呈显著相关。AM菌根使根际pH值降低，与菌根侵染率呈显著负相关。接种苗木的根际土壤中，可直接被植物吸收利用的N、P元素出现富集现象，与菌根侵染率呈极显著相关。     

生物质炭对根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响

采用盆栽试验和Tessier连续形态分析方法,研究了不同镉污染水平下(1.0、2.5、5.0 mg·kg-1),施入不同量的生物质炭(0.0、2.5、5.0、10.0 g·kg-1)对根际与非根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响。结果表明,(1)施入生物质炭后,根际与非根际土壤中镉的有效性降低。施入生物质炭后,根际与非根际土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机物结合态镉最大可分别降低34.64%和28.15%、49.27%和63.82%、34.58%和24.59%、60.04%和49.00%,残渣态镉最大可分别增加14.79%和16.57%。10.0 g·kg-1生物质炭处理影响效果最显著。在不同处理下,镉形态变化显著且根际与非根际之间的变化呈显著性差异。中低镉污染水平下,施入生物质炭,根际与非根际土壤中镉形态变化趋于一致但镉形态含量存在差异。高镉污染水平下,生物质炭引起根际与非根际土壤中镉形态变化但不显著。(2)施入生物质炭可显著降低水稻各部分镉含量且水稻根部镉含量大于地上部镉含量。在不同镉污染程度下,不同施入量生物质炭处理与对照相比,地上部、根部镉含量最大可分别降低42.51%、22.86%;根部镉含量最大是地上部的2.63倍。10.0 g·kg-1生物质炭对水稻各部分镉含量降低效果最明显。     

根际环境的调节与重金属污染土壤的修复

根际环境的pH和Eh会产生影响土壤中重金属的化学过程。pH的变化影响到重金属的固定和活化，根际的酸化能够活化大多数重金属，使其毒性增强；反之，则固定大多数重金属，减轻其毒性。Eh的变化可改变重金属的价态和存在形态，使其毒性减弱或增强。根分泌物可从多方面影响金属的毒性和有效性，如改变根际环境的pH值和Eh来改变金属的存在形态和活度；与金属络合或者吸附、包埋金属污染物；通过影响根际微生物特征来改变金属的毒性。根际环境中微生物能改变金属离子存在形态，其代谢产物能对金属离子产生沉淀、螯合等作用。土壤脲酶对重金属污染最敏感，可以用于监测土壤重金属污染。调控根际环境，可以有效地调节土壤中重金属污染物的活度、毒性及其转移，对重金属污染土壤起到修复作用。     

Effect of heavy metals (Hg and Zn) on the growth and phosphate solubilising activity in halophilic phosphobacteria isolated from Manakudi mangrove

The diversity of phosphobacteria in Manakudi mangrove ecosystem of Tamil Nadu was carried out in root and rhizosphere soil samples. The counts of phosphobacteria were found higher in root samples than in soil samples particularly in Hymenachene acutigluma. The abundance of phosphobacterial diversity in Manakudi mangrove showed high degree of positive correlation with the content of phosphate in rhizosphere soil of all the mangrove and associated plant species. Nine phosphobacterial species belonging to 7 genera were reported from Manakudi mangrove ecosystem. All the identified bacterial species are sensitive to both the heavy metals (mercury and zinc) in terms of growth and physiology even at lower concentrations. The content of protein and total sugars were increased by the higher concentrations of heavy metals whereas decreased trend was noticed in lower concentrations of heavy metals.     

长三角和珠三角农业土壤对Pb、Cu、Cd的吸附解吸特性

研究了长江三角州和珠江三角州10种代表性农业土壤对重金属Pb、Cu和Cd的吸附与解吸特性。结果表明:大多数土壤对重金属有较强吸附能力,土壤性质对重金属吸附与解吸行为有很大影响。其中,pH值是影响土壤对重金属吸附与解吸的最重要因素,土壤重金属吸附量随pH值增加而增加。土壤pH值和有机质或粘粒含量较高的土壤(如乌栅土、青紫泥田、黄斑田),其对重金属吸附能力高于pH值和有机质或粘粒含量较低的土壤(如黄筋泥、粉泥田)。重金属解吸量随重金属吸附量和土壤重金属饱和度增加呈指数增加趋势;土壤对重金属的吸附能力从强至弱依次为Pb、Cu、Cd;当3种重金属共存时,重金属之间竞争能力强弱顺序与吸附能力顺序相同。重金属之间竞争作用随土壤酸度和重金属污染程度的增加而增强。     

The Environmental Capacity Approach to the Control of Marine Pollution: The Case of Copper in the Krka River Estuary

Changes in soil pH, soil heavy metal forms, and the metabolic diversity of microbial communities were examined in soil samples collected in 1-mm increments from barley roots in soil contaminated with cadmium (Cd) and zinc (Zn) using a rhizobox system. Concentrations of exchangeable Cd and Zn increased near the roots owing to a decrease in soil pH. Conversely, the concentration of inorganically bound Cd and Zn decreased near the roots. Despite having the highest concentration of the most toxic exchangeable metals, the rhizosphere also had the highest bacterial and fungal metabolic activity and diversity when assessed using BIOLOG plates. Therefore, the promoting effects of root exudates on microbial activity could outweigh the adverse effects of Cd and Zn on microorganisms in the rhizosphere.     

菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望

菌根技术作为一种生物新技术对于重金属污染土壤的生物修复正在为全球环境工作者所关注。在土壤中菌根及其庞大的菌丝体网可以分泌大量的生物化学物质，改变植物根际环境及重金属的存在状态或降低重金属的毒性；还可以通过在植物体内的累积以及菌根真菌菌丝体的螯合等各种机制，实现对重金属的提取和固定，达到菌根重金属修复的目的。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制，提出今后菌根技术在重金属植物修复中的新思路；认为应在通过广泛调查、筛选超积累菌根植物的基础上，不断探索植物一微生物一菌根体系修复问题，同时认为应将基因工程引入菌根植物的重金属修复研究中，以促进土壤重金属污染的生物修复。     

典型城市污染水体底泥中重金属形态分布和相关性

采用Tessier五步连续提取法,研究了南京市莫愁湖、玄武湖、秦淮河13个底泥样品中的重金属的形态分布情况,分析了重金属浸出量与各形态间的相关性及有机质与有机结合态的相关性,并通过红外谱图分析了有机质与重金属结合的机理.结果表明:底泥中Pb,cu,zh,Ni,Cr主要以有机结合态和残渣态俘在,两种形态的含量占总量70%以上,Zn和Cd的可交换态和碳酸盐结合态含量相列较高,Zn约占20%,Cd约占30%;Zn,Cu,Cd,Ni,Cr的浸出量均与可交换离子态呈现显著的相关性,因此可通过减小可交换离子态含量控制底泥重金属污染的风险性;研究还表明,有机质与有机结合态呈现显著的正相关,因此增加底泥中有机质含量有助于重金属向有_棚结合态转化,有机质与重金属的结合主要是由于其中-些官能团和重金属形成稳定的络合物.     

Sulfur mediated heavy metal biogeochemical cycles in coastal wetlands: From sediments,rhizosphere to vegetation

• In sediments, the transformation of sulfides may lead to the release of heavy metals. • In the rhizosphere, sulfur regulates the uptake of heavy metals by plants. • In plants, sulfur mediates a series of heavy metal tolerance mechanisms. • Explore interactions between sulfur and heavy metals on different scales is needed. The interactions and mechanisms between sulfur and heavy metals are a growing focus of biogeochemical studies in coastal wetlands. These issues underline the fate of heavy metals bound in sediments or released into the system through sediments. Despite the fact that numerous published studies have suggested sulfur has a significant impact on the bioavailability of heavy metals accumulated in coastal wetlands, to date, no review article has systematically summarized those studies, particularly from the perspective of the three major components of wetland ecosystems (sediments, rhizosphere, and vegetation). The present review summarizes the studies published in the past four decades and highlights the major achievements in this field. Research and studies available thus far indicate that under anaerobic conditions, most of the potentially bioavailable heavy metals in coastal wetland sediments are fixed as precipitates, such as metal sulfides. However, fluctuations in physicochemical conditions may affect sulfur cycling, and hence, directly or indirectly lead to the conversion and migration of heavy metals. In the rhizosphere, root activities and microbes together affect the speciation and transformation of sulfur which in turn mediate the migration of heavy metals. As for plant tissues, tolerance to heavy metals is enhanced by sulfur-containing compounds via promoting a series of chelation and detoxification processes. Finally, to further understand the interactions between sulfur and heavy metals in coastal wetlands, some major future research directions are proposed.     

生物表面活性剂及其在重金属污染生态修复中的应用

介绍了不同污染体系中重金属的存在形态,生物表面活性剂的种类、优点及生产方法。综述了几种典型的生物表面活性剂(鼠李糖脂、槐糖脂s、urfactin和皂角苷)及其在重金属污染生态修复中的应用。分析了生物表面活性剂去除重金属的作用机制,阐述了生物表面活性剂修复重金属污染的研究方向。     

烟气脱硫石膏对滩涂围垦土壤重金属解吸及残留形态的影响

滩涂围垦土壤是重金属等难降解污染物的主要最终归宿场所之一,其重金属的解吸将影响重金属的迁移性、生物有效性和潜在毒性,研究重金属的解吸对土壤污染评价、修复及环境容量预测至关重要.研究了烟气脱硫石膏对广州市南沙滩涂围垦土壤重金属的解吸效果,并分析了烟气脱硫石膏对重金属形态的影响.在离心管中称取20.0 g过0.25mm筛土样,加入20 mL水和不同量的烟气脱硫石膏,在室温下于恒温振荡器振荡,风干研碎后用原子吸收分光光度法测定重金属全量,并用Tessier连续提取法研究了处理前后重金属形态变化.研究结果表明,随着脱硫石膏施用量的增加,经过振荡离心后的滩涂围垦土壤中重金属质量分数先急剧下降,之后变化趋于平缓.与原土相比各重金属最大解吸率分别为:Cd 30.38%,Cu17.73%,Ni 15.00%,Zn 14.19%,Pb 9.46%,Cr 8.89%.比较处理前后重金属的形态变化,发现各重金属的可交换态解吸率均达50%以上,并且重金属碳酸盐结合态质量分数也有减少.说明烟气脱硫石膏能降低土壤对重金属的吸附,经振荡离心后能降低土壤中重金属的毒性和生物可利用性.