煤矸石对盐碱土壤理化性质的改良效果

盐碱土壤物理结构差,植物成活率低,煤矸石具有改善盐碱土壤物理结构和化学性质的潜力,将煤矸石应用于盐碱地,能够达到煤矸石废弃资源循环利用和盐碱地改良的双重效果。为阐明煤矸石对盐碱土壤的改良效果和对土壤物理化学性质的影响,将不同用量(0、10%、20%、30%、40%、50%)和不同粒径(小粒径<1 mm、中粒径1—5 mm、大粒径>5 mm以及小中大等比例混合粒径)煤矸石施用于盐碱土壤,通过紫花苜蓿(Medicago sativa)盆栽试验,测定土壤的物理化学性质。结果表明,随着煤矸石用量的增加,紫花苜蓿株高和生物量呈现先增后减的趋势,20%用量煤矸石处理的株高和生物量分别比对照平均提高了21.45%和25.89%;团聚体平均重量直径(MWD)呈现先减后增再减的趋势;土壤饱和含水量、田间持水量呈现先稳定后降低的趋势;土壤EC值、pH值、碱解氮含量呈现持续降低的趋势,其中20%用量煤矸石处理的土壤pH比对照平均下降了0.51个pH单位;土壤总碳、总氮、总磷、有效磷含量呈现持续上升的趋势。从粒径角度考虑,对土壤EC、pH降幅以及团聚体含量、总养分、速效养分含量,小粒径>混合粒径≈中粒径>大粒径。土壤综合指数(SQI)随煤矸石用量增加先升后降;各粒径煤矸石处理下的SQI峰值大小表现为小粒径>混合粒径>中粒径>大粒径;20%用量下小粒径和混合粒径煤矸石处理的土壤SQI最高,分别比对照显著提高了68.27%和57.13%。综上,煤矸石可以改良盐碱土壤质量,促进植物生长,20%用量的小粒径和混合粒径煤矸石效果最好。     

煤矸石绿化基质对白三叶草生长及其抵御重金属污染的影响

煤矸石是煤炭生产过程中产生的主要固体废弃物,因其利用率低、长期大量堆积,对周围环境造成严重污染.探究以煤矸石为主要材料的优质的绿化基质对于实现煤矸石的资源化利用将具有重要意义.采用盆栽试验和淋溶试验,将一定量煤矸石混合不同比例的土壤、聚丙烯酰胺(PAM)、粉煤灰和玉米秸秆组成基质,各因素设置3水平,选用L9(3~4)正交表安排试验,并撒播白三叶草进行温室栽培.结果显示:土壤添加600 g时对白三叶草生长状况影响极显著(P0.01),但会增加铬(Cr)元素的富集和淋溶;PAM添加120 mg/kg可显著增加白三叶草的株高和生物量(P0.01),并对Cr、砷(As)元素产生明显的吸附作用;粉煤灰添加75 g时能显著地促进白三叶草的出苗及生长(P0.05),但添加150 g时会对Cr、As元素的富集与淋溶有明显的促进作用;玉米秸秆添加量为25 g时对白三叶草的出苗率、株高、生物量均产生促进作用(P0.05),但对Cr、As元素的富集与淋溶基本无影响.淋溶试验检验发现上述配比基质的Cr、As元素淋溶均低于国家标准.综上,最适宜白三叶草生长且抵御重金属Cr、As污染、可用于生产的基质配比为600 g土壤与煤矸石混合,并添加120 mg/kg PAM、75 g粉煤灰与25 g玉米秸秆.     

硅对镉胁迫下菜心微量元素吸收与转运的影响

为探讨镉(Cd)胁迫下,施硅(Si)处理对植物体对微量元素吸收与转运的影响,采用营养液培养方式,研究了在低(1μmol·L~(-1))、高(5μmol·L~(-1))Cd胁迫下施Si处理对菜心(Brassica campestris L.ssp.chinensis var.utilis)地上部、根部微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)含量,根系质外体、共质体及细胞壁中微量元素含量分配和木质部中各微量元素浓度变化的影响。结果显示,(1)Cd胁迫下菜心地上部对微量元素的吸收均表现出"低促高抑"的趋势,根部吸收紊乱,施Si后,地上部Fe、Cu、Zn含量呈不同程度的增加趋势,但Mn含量降低;根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后也普遍增加,但差异不显著,对Mn则表现出拮抗作用。(2)Cd胁迫破坏了根系质外体、共质体、细胞壁中微量元素分布平衡,施Si处理普遍提高根系共质体和细胞壁中Fe、Cu、Zn含量,同时降低了Mn含量,增大了共质体中各微量元素的分配比例。(3)施Si普提高了木质部中Fe、Cu、Zn的浓度,降低了Mn的浓度,缓解了Cd对木质液中微量元素运输的影响。结论:Cd胁迫下,施Si通过提升微量元素在根系共质体及共质体的再分配,增强木质部微量元素的转运能力及其在地上部的富集能力,维持了菜心在Cd胁迫下的微量元素平衡。     

消解方法对煤矸石中砷含量测定的影响

选择山西不同地区不同硅铝含量的4种煤矸石,通过实验得到湿法消解和微波消解的优化条件,采用配置氢化物发生器的电感耦合等离子体发射光谱法(HG-ICP-AES)对消解液中的砷含量进行测试,对比了微波消解(酸解液:4 mL HNO3、2 mL HF、1 mL H3PO4)和湿法消解(酸解液:5 mL HNO3、1 mL HF、1 mL HClO4、1 mL H3PO4)对煤矸石中砷含量测定的影响,以确定适合测定煤矸石中砷含量的前处理方法.结果表明,微波消解耗时短、体系密闭,可有效防止砷的挥发与样品间的交叉污染,结合HG-ICP-AES测试,测试结果精密度高、回收率良好,可以满足煤矸石中砷含量准确测定的要求.     

煤矸石复垦对小麦根系分泌特征和土壤氮转化的影响

通过现场调查试验,测定复垦区小麦(Triticum aestivum)不同生长期根系生长过程中根系分泌物、氮转化速率和2种酶活性的变化,以揭示煤矸石对小麦根系分泌物和氮转化的影响机理。结果表明:(1)煤矸石抑制生长期冬小麦的根长、根生物量和根系活力。(2)煤矸石的存在减少拔节期、开花期和成熟期冬小麦根际分泌速率Ⅰ(分别比对照农田减少25.47%、23.71%和9.95%)、Ⅱ(分别比对照农田减少39.83%、25.81%和10.84%),根际分泌速率Ⅲ在拔节期明显减少(比对照农田减少23.71%)。根际分泌速率Ⅲ(y)与作物根系活力(x)呈正相关,回归方程为y=0.012x-0.43,R2=0.874(P0.05,n=30)。(3)煤矸石对小麦不同生长期土壤氮转化速率和土壤酶活性抑制作用明显。土壤氮转化效率、土壤酶活性与土壤根系分泌速率Ⅱ呈显著正相关(P0.05),说明煤矸石可通过抑制植物根系分泌物的产生来减少土壤氮转化速率,可利用氮源的减少则进一步抑制了植物生长。     

煤矸石污染水域和天然水域Cd元素在鲫鱼组织中的沉积规律

煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物,其中含有大量的重金属元素Cd,煤矸石的无序排放不仅对环境造成了污染,而且也对人体健康和食品安全构成了严重的威胁。研究商丘永城采煤塌陷区煤矸石污染水域Cd在鱼体中的沉积规律,可为进一步研究Cd污染对鱼类的危害和对煤矸石污染水域鱼肉食品安全的评估奠定基础。本试验采用火焰原子吸收法测定了煤矸石污染水域和天然无污染水域鲫鱼各个组织中Cd的含量。结果表明,(1)塌陷区煤矸石污染水域鲫鱼(Carassius auratus)的鳃、心脏、肌肉中Cd含量分别为1.063 0±0.278 4、8.638 9±3.230 1、1.146 1±0.204 6μg·g-1均高于无污染天然水域鲫鱼相应组织的含量,其中鳃、肌肉中Cd含量显著高于对照组(P0.05)。(2)天然水域中,Cd在鲫鱼体内的含量规律为:肝脏心脏肌肉鳃,但是各组织间的含量差异不显著;而煤矸石污染水域中,Cd在鲫鱼体内沉积规律是:心脏肌肉肝脏鳃,心脏中的含量远远高于其他组织。(3)一个成人每周可安全食用这两个水域的鱼肉量分别为823、365 g;若超过此含量,将存在着潜在健康威胁。结论:煤矿石污染水域鳃、肌肉组织中Cd含量远远高于天然水域,Cd更易沉积在鲫鱼的心脏组织中,每周食用煤矸石污染水域鱼肉365 g以上就存在着健康威胁。     

不同改良措施对煤矸石污染土壤上大豆生长的影响

采用盆栽试验,通过添加粉煤灰和牛粪对煤矸石污染土壤进行改良,并研究了不同改良措施对大豆生长、光合特性和产量的影响。结果表明,添加粉煤灰0.07 kg.kg-1(T1)、添加牛粪0.07 kg.kg-1(T2)、添加粉煤灰和牛粪各0.07 kg.kg-1(T3)3种土壤改良措施对大豆的株高、叶面积和单株根瘤数均有显著影响,不同生育期株高、叶面积和单株根瘤数均表现为T3>T2>T1>CK。在花期和鼓粒期,3种土壤改良措施下大豆的叶绿素含量和光合速率均显著高于对照,且T3处理显著高于T2和T1。与对照相比,不同土壤改良措施对大豆的单株荚数、百粒重、单株粒重和产量均有显著影响,T3、T2和T1处理的大豆产量较对照分别提高68.47%、40.99%和30.63%。     

煤矸石热处理过程中汞的释放行为

选取山西省的3种典型煤矸石,利用固定床反应装置研究了该3种煤矸石中汞的释放行为.考察了温度(150—1000℃)、气氛(N_2、3%O_2、CO_2)、氧气体积分数(3%、9%、15%、21%)对煤矸石中汞释放行为的影响.结果表明,温度是影响煤矸石中汞释放的主要因素,汞的主要释放温区为200—600℃,600℃时汞在不同热工况条件下的释放率均约为92%;汞在释放温区内呈现两个主要的释放强度峰,分别位于200—400℃,400—600℃区间,且3种煤矸石中汞均在中温区(400—600℃)呈现的峰于500℃附近达到最强释放;微氧气氛促进了汞的释放;二氧化碳气氛抑制了低温区(200—400℃)汞的释放,促进了中温区(400—600℃)汞的释放;随着氧气体积分数的增大,汞与挥发份的释放能力依次增强.     

外源铅对水稻土微生物量、微生物活性及水稻生长的影响

盆栽试验研究了土壤-水稻-铅-微生物相互作用的体系中,外源铅不同处理水平 (CK、100、300、500、700、900 mg·kg-1 ) 对两种水稻土壤微生物生物量碳、氮, 微生物活性, 水稻生理指标及生物量的影响.结果表明:水稻土壤中微生物量碳、氮, 微生物活性及水稻叶绿素与生物量都随铅处理水平的增大而增加,多数指标在300～500 mg·kg-1铅处理时出现峰值,然后随铅水平的增加而降低,它们的转折点受土壤性质(如颗粒组成,有机质含量等)影响.试验范围内,水稻脯氨酸含量和过氧化物酶活性都随铅处理水平的增大而缓慢增加.体系中土壤微生物指标和水稻生理指标的变化存在一定的相关性,其大小也受土壤类型的制约.试验还表明,土壤微生物量氮、脱氢酶活性及水稻过氧化物酶活性是铅处理后更为敏感的生物学指标.     

稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO_2浓度升高的响应

利用中国稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台,研究大气CO2浓度升高(比周围大气高200μmol·mol-1)对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液微量元素质量浓度影响。结果表明,大气CO2浓度升高对不同深度土壤溶液微量元素质量浓度的影响在不同生育期有所差异;尽管大多未达显著水平,大气CO2浓度升高表现出增加不同层次土壤溶液微量元素质量浓度的趋势,对土壤溶液Fe质量浓度增加程度尤为明显;从整个生育期看,FACE对土壤溶液Fe质量浓度增加幅度在5、15、30、60和90cm处分别为47.6%,36.3%,7.6%,37.0%和201.8%。大气CO2浓度升高对稻田土壤溶液微量元素质量浓度的长期影响需要进一步深入研究。     

铝胁迫下马尾松幼苗有机酸分泌和根际pH值的变化

以马尾松幼苗为试验材料,选用砂培法研究铝胁迫对马尾松根际pH值、有机酸分泌以及植株中铝累积变化的影响。结果表明,高浓度铝导致根际pH值增加,当铝浓度高于300μmol.L-1时,根际pH值则趋于平稳。在测试的5种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸)中,当铝浓度由0升至300μmol.L-1时,草酸和苹果酸根系分泌量随之升高,与根际pH值呈正相关关系;而当铝浓度高于300μmol.L-1时,草酸和苹果酸分泌量则趋于平稳,草酸和苹果酸的分泌影响根际pH值的变化。其次,活性铝通过根系进入植株后,由于营养作用和运输机制,出现分布差异,根部铝积累量明显高于茎和叶。当根系接触的铝浓度低于300μmol.L-1时,植株铝积累量与根际pH值,以及草酸、苹果酸分泌量呈显著正相关。     

阳泉矿区煤矸石山复垦地不同植被下草本植物群落生态关系

为揭示煤矸石山复垦地不同植被下草本植物群落与环境因子的关系,采用TWINSPAN分类、DCA排序和物种多样性分析方法,对阳泉矿区五矿2座不同复垦年限(2003年、2013年)煤矸石山复垦地不同植被下草本植物群落60个植物样方的数据进行分类、排序与物种多样性研究.结果显示:(1)TWINSPAN分类将该复垦地不同植被下草本植物群落分为12个群丛类型,群丛Ⅰ-Ⅴ位于复垦年限(2013)较短的矸石山,群丛Ⅵ-Ⅻ位于复垦年限(2003)较长的矸石山;(2)样方的DCA排序第一轴反映了复垦年限变化,沿DCA排序第一轴从左往右煤矸石山复垦年限逐渐缩短;DCA第二轴反映了复垦地地形的变化,沿DCA排序第二轴从上到下煤矸石山复垦地由平台→边坡;(3)不同植被下草本植物群丛的物种多样性表现为平台边坡(即群丛Ⅴ群丛Ⅱ、群丛Ⅻ群丛Ⅶ),乔木林下灌草丛下(群丛Ⅻ群丛Ⅵ),复垦年限较长的群丛Ⅻ复垦年限较短的群丛Ⅴ.本研究表明植被类型、复垦年限、地形对煤矸石山复垦地不同植被下草本植物群丛物种多样性影响明显;随着复垦年限的增长,群丛向更加稳定、多样的方向更替.     

生物表面活性剂和化学螯合剂强化无柄小叶榕修复Cd、Cu重金属污染盐碱地

采用盆栽试验研究海洋细菌和酵母产生物表面活性剂、化学螯合剂对无柄小叶榕(Ficus concinna var.Subsessilis)修复盐碱地重金属Cd、Cu的强化效果.结果表明,强化试验下无柄小叶榕能耐受Cd、Cu胁迫正常生长,且体内重金属含量随生物表面活性剂投加浓度增大而升高,表现为根地上部分;300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂强化下,根部Cd含量最大值为313 mg·kg~(-1),1 mmol·kg~(-1)柠檬酸(CA)-300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂强化下,根部Cu最大含量为2156 mg·kg~(-1).强化剂添加下,能显著提高Cd、Cu在小叶榕体内的累积量,无柄小叶榕对土壤Cd、Cu的吸收富集能力显著提高,1 mmol·kg~(-1) CA—300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂强化下Cd的最大富集系数为(9.76±0.10),是对照组S1(1.1±0.02)的8.90倍,300 mg·kg~(-1)酵母产生物表面活性剂单独强化下Cu的最大富集系数为(7.42±0.16),是S1(0.77±0.03)的9.60倍;无柄小叶榕向地上转移Cu的能力较弱,TF1,对Cu的提取修复潜能有限;300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂强化下Cd的最大修复率为2.56%,是对照组S1的4.70倍,300 mg·kg~(-1)细菌产生物表面活性剂—1 mmol·kg~(-1) EDTA联合强化下Cu的最大修复率为1.80%,为S1的3.30倍.综上,无柄小叶榕对重金属污染的盐碱地有良好的修复潜力,生物表面活性剂和化学螯合剂的添加可有效提高小叶榕对重金属Cd和Cu的吸收富集效率.     

接种丛枝菌根对鬼针草吸收煤矿区土壤重金属的影响

以广东梅州明山煤矿尾矿区土著先锋植物鬼针草(Bidens bipinnata)为研究对象,开展3种黄土与煤矸石基质配比条件下根内球囊霉(Glomus intraradices BGC BJ09)(A1)、摩西球囊霉(G.mosseae BGC NM01A)(A2)、摩西球囊霉(G.mosseae BGC HEB07B)(A3)和地表球囊霉(G.versiforme BGC GD01C)(A4)这4种丛枝菌根真菌接种对土壤重金属的吸收对比研究。结果表明,从宿主生物量、菌根侵染率及侵染强度、孢子密度、根系活力来看,A4是最适合鬼针草的菌种。与对照(4种菌剂混合后灭菌)相比,A1可显著促进地上部Cd吸收;4种菌根对Cu和Mn的吸收-排斥效应均不显著,但接种A3对地下部Cu和Mn以及接种A4对地下部Mn的移除量显著增加;接种4种菌根处理的Ni移除量均显著增加。接种菌根且覆土少(2 cm厚黄土覆于9 cm厚煤矸石上)的处理植株生物量均高于不接种且覆土厚(7 cm厚黄土覆于4 cm厚煤矸石上)的处理,说明接种菌根具有抵消由于覆土少而导致的植株生物量降低的潜力,极大地节约复垦费用。     

秦岭松栎林土壤生态化学计量特征及其对海拔梯度的响应

土壤生态化学计量比是表征土壤内部养分循环及对植物养分供应状况的重要指标。通过在秦岭中段海拔1 100—1 900 m范围内油松(Pinus tabuliformis)—锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata)混交林密集分布的区域设置23个调查样地,分0—20、20—40和40—60 cm 3个土层采取样地土壤样品进行测定,分析不同海拔、不同土层之间土壤C、N、P化学计量比的差异,旨在阐明秦岭松栎林土壤C、N、P生态化学计量特征对海拔梯度的响应规律,为揭示森林土壤养分限制因素、林地土壤质量评价及秦岭生态系统的保护等提供基础。结果显示:(1)土壤总有机C、总N和总P的平均含量分别为23.723、1.641和1.039 g·kg-1,随着海拔增加,土壤整体的总C、总N呈上升趋势,而总P无明显变化;(2)土壤C?N、C?P、N?P的均值分别为14.906、24.081和1.657,随着海拔增加,土壤整体的C?N呈"先上升—后下降"、N?P呈"先下降—后上升"趋势,C?P无明显变化;(3)0—20 cm土层的C?P、N?P均显著高于20—40 cm和40—60 cm土层,而不同土层的C?N之间无显著性差异,且土壤C、N之间的正向相关性远高于C、P和N、P;(4)在20—40 cm土层中,海拔1 300—1 500 m处的土壤C?N较高,而海拔1 100—1 300 m处的土壤N?P较高;在40—60 cm土层中,海拔1 300—1 500 m处的N?P显著低于1 100—1 300 m和1 700—1 900 m海拔段。该研究表明,秦岭松栎混交林土壤的C、N、P含量及其化学计量比沿海拔梯度发生了较为明显的变化,适量增施氮肥有助于缓解林地土壤N的限制性作用,且应更加重视高海拔区域的土壤保育工作。     

淹水对水肥耦合管理竹叶花椒幼苗渗透性物质含量的影响

为揭示不同水肥管理竹叶花椒的耐涝适应机制,以竹叶花椒为试验材料,采用土壤水分[包括0%、40%、60%和80%田间持水量(FWC)]、氮肥[包括0、75、150和300 kg/hm~2(N)]、磷肥[包括0、30、60和120 kg/hm~2(P2O5)]和钾肥[包括0、75、150和300 kg/hm~2(K_2O)]四因素四水平正交设计试验,经水肥处理盆栽90 d后,测定持续淹水0、1、3、5 d植株叶片质膜透性、渗透物质含量和外观表型及排水后的恢复情况,并利用隶属函数法对各水肥处理后植株耐涝性进行综合评价.结果显示,在淹水过程中,T_(12)(N_(300)P_(30)K_0+60%FWC)处理植株叶片受害程度最轻、耐涝性最强,T_8(N_(300)P_(60)K_(75)+40%FWC)、T_9(N_0P_(60)K_(300)+60%FWC)、T_(10)(N_(75)P_(120)K_(150)+60%FWC)、T_(11)(N_(150)P_0K_(75)+60%FWC)和T_(12)(N_(300)P_(30)K_0+60%FWC)处理排水后期可恢复正常生长,而其余处理植株均死亡.淹水期间,各水肥耦合竹叶花椒质膜透性和脯氨酸含量均表现为上升趋势;可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈现出先上升后下降的趋势,在第3天达到最大值.通过综合隶属函数法估算出在60.8%FWC、243 kg/hm~2(N)、97 kg/hm~2(P_2O_5)、243 kg/hm~2(K_2O)水肥管理条件下植株可获得较强的耐涝性.因此,适宜的土壤水分和N、P、K配施对促进竹叶花椒幼苗生长和抗逆性提高具有重要作用.     

煤矸石绿化基质对白三叶草生长及其抵御重金属污染的影响北大核心CSCD

煤矸石是煤炭生产过程中产生的主要固体废弃物,因其利用率低、长期大量堆积,对周围环境造成严重污染.探究以煤矸石为主要材料的优质的绿化基质对于实现煤矸石的资源化利用将具有重要意义.采用盆栽试验和淋溶试验,将一定量煤矸石混合不同比例的土壤、聚丙烯酰胺（PAM）、粉煤灰和玉米秸秆组成基质,各因素设置3水平,选用L9（3^4）正交表安排试验,并撒播白三叶草进行温室栽培.结果显示：土壤添加600 g时对白三叶草生长状况影响极显著（P〈0.01）,但会增加铬（Cr）元素的富集和淋溶;PAM添加120 mg/kg可显著增加白三叶草的株高和生物量（P〈0.01）,并对Cr、砷（As）元素产生明显的吸附作用;粉煤灰添加75 g时能显著地促进白三叶草的出苗及生长（P〈0.05）,但添加150 g时会对Cr、As元素的富集与淋溶有明显的促进作用;玉米秸秆添加量为25 g时对白三叶草的出苗率、株高、生物量均产生促进作用（P〈0.05）,但对Cr、As元素的富集与淋溶基本无影响.淋溶试验检验发现上述配比基质的Cr、As元素淋溶均低于国家标准.综上,最适宜白三叶草生长且抵御重金属Cr、As污染、可用于生产的基质配比为600 g土壤与煤矸石混合,并添加120 mg/kg PAM、75 g粉煤灰与25 g玉米秸秆.     

Cd胁迫对马蔺和鸢尾幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响

以2种耐性不同的鸢尾属植物马蔺(Iris lactea var.chinensis)和鸢尾(Iris tectorum)为试材,通过营养液培养法,研究了Cd胁迫对其幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响.结果表明,低Cd(5 mg·L-1)和高Cd(50 mg·L-1)胁迫下,马蔺和鸢尾干物质量均呈上升趋势.高Cd处理70天时马蔺地上部和根系干物质量分别是处理前的2.37、2.31倍,而鸢尾在Cd处理40天后出现严重毒害症状.2种鸢尾体内Cd质量分数均随胁迫时间的延长呈先增后降的趋势.鸢尾地上部和根系Cd质量分数在低Cd处理后第30天时达到峰值,分别为220.5 μg·g-1和1172.3 μg·g-1,而马蔺根系Cd质量分数第40天时达到最大值1182 μg·g-1,且地上部于第50天时达到峰值264.4 μg·g-1.高Cd处理下,马蔺地上部和根系Cd质量分数均高于鸢尾.Cd胁迫还导致2种鸢尾属植物微量元素吸收代谢紊乱,对其根系Fe质量分数表现出"低促高抑"的效应,使地上部和根系Zn含量均下降,根系Cu含量增加,而对Mn吸收的影响相对较小.     

微量元素对蔬菜废弃物连续厌氧消化系统微生物群落结构的影响

以蔬菜废弃物为原料的厌氧消化过程产甲烷能力下降时,通过添加微量元素可使其恢复稳定状态,因此研究微量元素对厌氧消化系统微生物结构的影响对优化系统性能具有重要意义.采用70 L厌氧发酵罐,有效体积59.5 L,在中温35℃条件下进行蔬菜废弃物厌氧消化的连续冲击负荷试验,根据CH_4含量变化规律,及时添加微量元素(Fe、Co、Ni)促进厌氧消化过程.样品采用16SrRNA基因扩增和MiSeq测序技术分析微生物群落的结构.结果表明,微量元素对细菌群落的影响主要作用于拟杆菌门、厚壁菌门及螺旋菌门.在属水平上,第一次微量元素的添加诱导了拟杆菌门中的VadinBC27 wastewater-sludge的增加,相对丰度从54.1%升至68%,降低了厚壁菌门中Erysipelotrichaceae UGG-004以及螺旋菌门中Sphaerochaeta.第二次微量元素的添加,主要降低了螺旋菌门中的Sphaerochaeta,相对丰度从11.4%到4.4%,以及诱导拟杆菌门中Bacteroides的产生,提高了原料利用率,降低了酸化的抑制作用.微量元素对蔬菜废弃物厌氧消化过程中产甲烷菌群落的影响主要在甲基营养型Candidatus Methanoplasma、甲烷鬃菌属为主导的乙酸营养型.当挥发性脂肪酸含量较高时,Candidatus Methanoplasma占主导地位,微量元素添加后则会诱导甲烷鬃菌为主导的乙酸营养型甲烷菌的产生,相对丰度从2.3%增至80%促进挥发性脂肪酸的消耗转化.本研究表明,微量元素的添加对于微生物群落结构的改变显著,促进厌氧消化过程水解酸化与甲烷化的平衡,从而稳定运行.     

阿魏酸类化合物对铜绿微囊藻的化感作用及富里酸对化感作用的影响

利用植物化感作用控藻是控制水华的生物方法之一,其原理是利用植物分泌一些物质来抑制藻类的生长。选取产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为实验藻株,研究其对两种化感物质阿魏酸(Ferulic acid,Fe A)和阿魏酸乙酯(Ethyl ferulate)化感作用的响应,以及以富里酸(Fulvic acid,Fu A)为代表的溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)对化感作用所产生的影响。实验表明,100 mg?L~(-1)和200 mg?L~(-1)阿魏酸和80 mg?L~(-1)、100 mg?L~(-1)和200 mg?L~(-1)阿魏酸乙酯对藻类具有化感作用;阿魏酸对铜绿微囊藻半抑制浓度EC50(96h)为123.7mg?L~(-1),阿魏酸乙酯EC50(96h)为87.7 mg?L~(-1),阿魏酸乙酯抑制能力强于阿魏酸。阿魏酸(40 mg?L~(-1))和阿魏酸乙酯(40 mg?L~(-1))实验组溶液中均未检测到微囊藻毒素MC-LR,100 mg?L~(-1)阿魏酸、80 mg?L~(-1)和100 mg?L~(-1)阿魏酸乙酯处理后第1~7天溶液中均检测到MC-LR。低质量浓度富里酸(1 mg?L~(-1))促进铜绿微囊藻生长,高质量浓度(10 mg?L~(-1))抑制其生长。在阿魏酸与铜绿微囊藻的体系中加入1 mg?L~(-1)富里酸后,40 mg?L~(-1)和80 mg?L~(-1)阿魏酸实验组均表现为促进作用,100 mg·L~(-1)阿魏酸实验组藻液叶绿素a降低。10 mg?L~(-1)富里酸加入后40 mg?L~(-1)、80 mg?L~(-1)和100 mg?L~(-1)阿魏酸实验组叶绿素a均下降。富里酸-阿魏酸对铜绿微囊藻的抑制作用大于单独使用该剂量的阿魏酸对藻类的化感作用。上述研究结果展现了溶解性有机质对化感物质环境行为的影响,为揭示富营养化水体中水生植物控藻的作用机理提供了依据。