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相似文献
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1.
为定量评价植物根系固土的时间效应,以岳武高速公路岳西第一标段公路边坡为对象,应用自制的直剪仪对素土及植物生长期61、95、125 d的根土复合体抗剪强度进行现场测定和物理模型预测。试验表明,(1)植物不同生长期根系均能显著增加边坡浅层土壤抗剪强度,增强值与植物生长时间成正相关。其中生长期125 d的根系土壤抗剪强度的提高幅度最大,增加值为5.21 k Pa。(2)土体剪切破坏过程中,根系可以有效改善坡面抵抗变形性能。素土试样在位移量为18 mm左右即达到抗剪强度峰值,根土复合体这一数值为19~40 mm;且根土复合体的残余剪切强度平均为素土的2.68倍。(3)通过对比野外实测值与Wu模型计算值,Wu模型高估了根系对土壤抗剪强度的增强作用,相关学者对此提出的折减系数0.4和0.56仍不能与实测值相符,通过计算引入修正系数0.47,模型预测值的精确度最大提高了16.72%,有利于更准确地评估植物根系的边坡稳定作用。  相似文献   

2.
铝毒是酸性土壤(pH<5.0)中影响植物生长的重要因素.根系环境中的铝离子可影响矿物营养的获取,增加植物对铝胁迫的风险.植物通过根系分泌有机酸、生物酶和其他物质来解除或减轻铝的毒害.从铝胁迫对根系分泌系统的影响、根际微环境中铝的毒理效应和根际微环境中铝的抗毒机制等3个方面对植物根际微生态区域中铝的环境行为研究进展进行了综述,并对今后该领域的研究方向进行了展望.  相似文献   

3.
以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段(P〈0.05),而蕴育植被根系的"载体"量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段(P〈0.05),根土比(根和土的重量比)明显高于其它退化演替阶段(P〈0.05);随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系(0~40 cm)的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。  相似文献   

4.
土壤多环芳烃污染根际修复研究进展   总被引:13,自引:2,他引:13  
许超  夏北成 《生态环境》2007,16(1):216-222
多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。  相似文献   

5.
土壤-植物根际磷的生物有效性研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
探讨土壤-植物根际磷素养分状况及利用机理,提高土壤磷的生物有效性,使土壤中潜在的难溶性磷库活化,提高磷肥利用率,对促进农业生产的持续高效发展和陆地生态系统的良性循环具有重大的现实意义。文章从这一角度出发,论述了根际土壤中根际微生物、根际pH值、根系分泌物、菌根、根际土壤磷酸酶等各种因素对提高土壤磷素利用率的机理。  相似文献   

6.
在论述植物根系作为养分的主动吸收槽.对根际养分生物有效性产生重要作用的前提下,本文扼要讨论了根际pH值变化、根分泌螯合物与还原性物及根际微生物在根际土壤养分活化中的作用过程,并重点评述了有关养分活化与吸收模拟模型的研究进展与发展趋势.  相似文献   

7.
植物根际有大量微生物,其中一部分微生物,如根际促生菌、丛枝菌根真菌、非麦角属内生真菌和外生菌根真菌,在改善宿主营养状况,缓解宿主由于旱涝、盐分和重金属等环境胁迫导致的危害中起到重要作用.笔者将以这4种根际微生物为例,综述它们提高宿主植物耐铬性的内在机制,如通过促进宿主生长、降低根际土壤中铬的有效性、降低铬从根系向叶片的转运以及利用自身组织固持铬等,直接或间接地提高植物对铬的耐受能力,展现出多样且互有差异的功能.同时,笔者提出了铬在根际微生物与宿主的共生体系内转运和解毒行为的分子和生理机制上的不足,并对未来根际微生物互作的研究内容提出了展望.  相似文献   

8.
生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.  相似文献   

9.
应用砷污染水稻土的厌氧富集培养,探讨水稻土中潜在存在铁厌氧生物循环及其对氮和砷的耦合作用.富集培养直接证明了水稻土中铁的厌氧生物循环:三价铁(人工合成针铁矿)在厌氧条件下被逐渐还原成二价铁;铁还原过程结束并外源添加硝酸根时,培养基中新生的二价铁在依赖于硝酸根的铁氧化菌的作用下被氧化;当提供新的电子供体乙酸时,生物合成的铁矿重新被还原.在铁氧化还原循环过程中,随着铁的还原,培养基中砷的浓度不断增加,反之,当铁逐渐氧化的同时不断地吸附固定培养基中的砷.在铁的厌氧氧化阶段,铁氧化的同时硝酸根被还原,培养基中积累了NH4+和NO2-.因此,厌氧水稻土中可以进行完整的铁氧化还原循环,同时这个循环过程耦合了氮和砷的迁移转化.  相似文献   

10.
利用保绿法和萝卜子叶增重法从7年生甜樱桃[Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don]根际土壤中,筛选具有促生作用的植物根际促生细菌YT-3(PGPR),以发酵好的鸡粪(DCM)为吸附载体制成甜樱桃专用的PGPR生物肥料(YMF),对比研究了YMF、普通生物肥(NMF)和DCM对樱桃根系和根际土壤生物学特征的影响.结果表明:YMF显著增加了根际土壤中细菌数量和微生物总量,真菌数量明显减少,但对放线菌数量影响差异不显著.YMF处理根系活力分别比NMF、DCM和CK提高了22.49%、13.25%和15.33%.PGPR生物肥料对樱桃根系生长和构建影响显著,YMF处理0~40 cm土壤剖面中根系重量尤其是毛细根重量显著增加.同NMF处理相比,YMF处理根际土壤的pH降低8.61%,阳离子代换能力显著提高.此外,YMF处理显著增加了根际土壤中养分离子的有效性,速效磷和有效钾含量分别增加17.21%和9.56%,但碱解氮含量差异不显著.因此,PGPR生物肥的施用在一定程度上改善了根际土壤的生态环境,提高了根际土壤中养分离子的有效性和养分保持能力,提高了根系活力,促进了表层土壤中(主要为0~40 cm)根系尤其是毛细根的生长.  相似文献   

11.
开放式空气CO2浓度升高对水稻根系形态的影响   总被引:6,自引:0,他引:6  
在FACE(free-air carbon dioxide enrichment)技术平台上,采用水培的研究方法,观测了大气CO2浓度升高和两种氮水平下水稻根系形态的变化。结果表明,在水稻各生育期,CO2浓度升高都极显著增加了根干质量,且主要增加于根粗为2.0~2.5mm/n的部位。根系形态的各项指标均对高CO2浓度有积极的响应,在抽穗期尤为明显;N处理的差异很明显,低氮条件下根系表现为根长、根尖数和根表面积增加,常氮条件下根粗和发根数增加。各生育期的根冠比在高CO2浓度下极显著增加,尤其在LN处理下。水稻从分蘖期到抽穗期,因地上部分的增幅大,根冠比表现为逐渐降低的趋势。  相似文献   

12.
The concepts and algorithms of the Baldwin, Nye and Tinker model describing solute movement from bulk soil solution to roots (DIFMAS) and a model of solute dynamics and accumulation in plant tissues and litter (DRYADS) are presented. Foliar uptake of solutes and gases are included in the DRYADS code. These models form components in a coupled system of models having hourly resolution of carbon, water, and solute dynamics in terrestrial ecosystems. Applications showing successive hourly, monthly, and annual results illustrate the utility of the models. The DRYADS model sensitivity to both leaf solute conductivity and root solute conductivity parameters suggest the importance of careful experimental determination of these plant properties. The tissues of solute entry (leaves, roots) initially accumulate solutes in a fixed form in preference to the more remote tissues (stems, fruits). Model application results show that root sapwood is the first major site of trace contaminant accumulation from soil-borne pollutants. The algorithms describing solute movement along a concentration gradient in phloem and as mass flow in the xylem transpiration stream result in high mobility of solutes in vegetation. The simulated diurnal pattern of root solute uptake showed that more than 85% of solutes were taken up during the daylight hours. The simulations further showed that contaminants had the greatest effect on the litter system. Toxic effects of contaminants on decomposition resulted in lower mineralization losses and accumulation of contaminant in litter with continuing deposition.  相似文献   

13.
根系分泌物对土壤重金属活化及其机理研究进展   总被引:23,自引:1,他引:23  
植物通过调节根分泌物的组成来改变根际状态以适应外界环境。在重金属胁迫下,植物根系分泌物种类和量会发生显著变化。根系分泌物可通过溶解、螯合、还原等作用活化土壤重金属,提高重金属的植物有效性,或固定和钝化重金属,降低重金属的移动性。文章就根系分泌物对土壤重金属形态、有效性及其在重金属吸附解吸中的作用,根系分泌物活化土壤重金属的影响因素等国内外研究进展作了综述,并对该领域今后的研究方向进行了探讨。  相似文献   

14.
Emergy algebra: Improving matrix methods for calculating transformities   总被引:1,自引:0,他引:1  
Transformity is one of the core concepts in Energy Systems Theory and it is fundamental to the calculation of emergy. Accurate evaluation of transformities and other emergy per unit values is essential for the broad acceptance, application and further development of emergy methods. Since the rules for the calculation of emergy are different from those for energy, particular calculation methods and models have been developed for use in the emergy analysis of networks, but double counting errors still occur because of errors in applying these rules when estimating the emergies of feedbacks and co-products. In this paper, configurations of network energy flows were classified into seven types based on commonly occurring combinations of feedbacks, splits, and co-products. A method of structuring the network equations for each type using the rules of emergy algebra, which we called “preconditioning” prior to calculating transformities, was developed to avoid double counting errors in determining the emergy basis for energy flows in the network. The results obtained from previous approaches, the Track Summing Method, the Minimum Eigenvalue Model and the Linear Optimization Model, were reviewed in detail by evaluating a hypothetical system, which included several types of interactions and two inputs. A Matrix Model was introduced to simplify the calculation of transformities and it was also tested using the same hypothetical system. In addition, the Matrix Model was applied to two real case studies, which previously had been analyzed using the existing method and models. Comparison of the three case studies showed that if the preconditioning step to structure the equations was missing, double counting would lead to large errors in the transformity estimates, up to 275 percent for complex flows with feedback and co-product interactions. After preconditioning, the same results were obtained from all methods and models. The Matrix Model reduces the complexity of the Track Summing Method for the analysis of complex systems, and offers a more direct and understandable link between the network diagram and the matrix algebra, compared with the Minimum Eigenvalue Model or the Linear Optimization Model.  相似文献   

15.
植物根系分解是养分元素进入土壤的重要途径之一.为了解径级对根系分解过程中养分元素释放的潜在影响,以川西亚高山针叶林中的粗枝云杉(Picea asperata)为对象,采用原位分解试验,研究云杉3个径级(0-2 mm,2-5 mm和5-10 mm)根系分解过程中钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)和镁(Mg)元素的浓度、残留...  相似文献   

16.
一些基于重金属形态的生物毒性机理模型被广泛应用于水体和陆生生态系统,例如:自由离子活度模型(FIAM)、生物配体模型(BLM)和生物膜电势斯特恩双电层模型(GCSM),但不同模型的应用效果之间还缺乏系统比较。本研究选取小麦作为受试生物,采用水培实验进行了镉对小麦根伸长的毒性测试,通过数据分析软件对实验数据进行非线性拟合,分别建立了3种模型,并从根毒性、根表面吸附镉和根中富集镉3个方面对3个模型的预测能力进行了比较。除此之外,选取苹果酸和柠檬酸2种有机配体,研究了配体对镉生物毒性的影响。结果表明,Ca~(2+)和H~+对Cd的根毒性存在竞争效应,而Mg~(2+)、K~+和Na~+未发现竞争效应。由于BLM模型同时考虑了镉的自由离子态浓度和竞争离子的影响,在预测镉对杨麦13号根毒性和生物体内富集量时效果最好。而FIAM和GCSM模型由于计算中仅考虑了离子活度的影响,缺乏对竞争离子保护效应的考虑,因此预测效果相对较差;此外,Cd对小麦根毒性的主要受扩散过程控制,而非跨膜过程,这可能也是FIAM模型和GCSM模型预测不佳的原因之一。同时结果还发现有机配体存在时尽管降低了溶液中镉的离子活度,但未显著影响镉毒性,进一步证明了扩散过程对Cd毒性的影响。以上结果为评价和预测镉的陆生生态毒性提供了基础数据和模型依据。  相似文献   

17.
慈姑(Sagittaria trifolia)根系泌氧特征   总被引:2,自引:0,他引:2  
借助高精度溶解氧微电极,研究了自然沉积物中慈姑(Sagittaria trifolia)根不同部位的泌氧能力差异以及光照对根系泌氧能力的影响。结果表明,慈姑根系不同部位的泌氧能力存在差异,光照和黑暗条件下根区氧气扩散层厚度由大到小依次为1/2根长(0.98、0.72 mm)、3/4根长(0.68、0.28 mm)、根尖(0.58、0.44 mm)和1/4根长(0.42、0.32 mm);光照条件下不同根长部位根表面溶解氧含量由大到小依次为1/2根长〔64.56%(以%空气饱和度计)〕、3/4根长(52.73%)、根尖(38.55%)和1/4根长(20.55%),这与根部泌氧屏障、通气组织发育程度和根组织呼吸代谢有关。无论有无光照,慈姑根均有泌氧产生,光照条件下根表面溶解氧含量和根区氧气扩散层厚度均高于黑暗条件;在光照和黑暗条件下1/2根长处根表面溶解氧含量均显著高于其他测定点(P<0.05);除1/2根长处以外的其他测定点,在光照条件下的根表面溶解氧含量差异显著(P<0.05),但在黑暗条件下趋于相同(P>0.05)。  相似文献   

18.
CERES is a forest stand growth model which incorporates sugar transport in order to predict both short-term effects and long-term accumulation of trace contaminants and/or nutrients when coupled with the soil chemistry model (SCHEM), and models of solute uptake (DIFMAS and DRYADS) of the Unified Transport Model, UTM. An important feature of CERES is its ability to interface with the soil-plant-atmosphere water model (PROSPER) as a means of both predicting and studying the effects of plant water status on growth and solute transport.CERES considers the biomass dynamics of plants, standing dead and litter with plants divided into leaves, stems, roots, and fruits. The plant parts are divided further into sugar substrate, storage, and in the case of stems and roots, heartwood components.Each ecosystem component is described by a mass balance equation written as a first-order ordinary differential equation.  相似文献   

19.
The aim of this study was to investigate the potential utility of Allium cepa L. as a bioindicator organism for measuring copper bioaccumulation and toxicity in laboratory conditions. Onions were exposed to increasing concentrations of the metal (0, 0.1, 0.5, 1, 5 and 10 μg mL?1) for 7 days. Root and leaf development were chosen as biological endpoints, while bioaccumulation was evaluated in roots, bulbs and leaves. Copper caused inhibition of root elongation with increasing effects at the higher doses, growth being reduced by almost 60% at 0.1 μg mL?1 and up to 95% at 10 μg mL?1. The elongation of leaves was significantly lower only in specimens exposed at 0.5 μg mL?1, but a total absence of newly formed tissues was observed at 10 μg mL?1. A marked bioaccumulation of copper was measured in roots, with values increasing up to almost four orders of magnitude compared to controls; only slight or even no significant differences were observed for copper levels in leaves and bulbs of treated A. cepa. Multiple linear correlations revealed a significant inverse relationship between copper concentrations and tissue length in both the roots and leaves, evidencing a sensitive responsiveness of this biological model. The overall results suggest the suitability of A. cepa as a robust species for easy and simple ecotoxicological bioassays to test the toxic effects and bioavailability of environmental pollutants, especially trace metals.  相似文献   

20.
镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生理特性的影响   总被引:5,自引:0,他引:5  
为了解植物根系对重金属镉的反应,以水稻秀水63和秀水09为试验材料,采用溶液培养方法,研究不同浓度镉(0、1、5、10、25、50、100 μmol·L~(-1))对水稻幼苗根系形态和部分生理特性的影响.结果表明:1 μmol·L~(-1)镉处理对2个水稻品种根系生长有一定的促进作用,表现为植株干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力均略有升高.但随着镉浓度(5~100 μmol·L~(-1))增加,表现出一定的抑制效应,与对照相比,秀水63和秀水09分别在10 μmol·L~(-1)和25 μmol·L~(-1)镉处理时的根系干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力明显受到抑制,而根系平均直径、质膜透性均有所增加.不同浓度镉胁迫对两个水稻品种直径≤1.5 mm的根系生长影响最大,其中高于10 μmol·L~(-1)镉胁迫下,秀水63直径≤1.5 mm根系长度、根系表面积和根系体积分别降低了11.89%~55.39%、10.77%~57.27%和18.37%~67.35%,秀水09分别降低了6.84%~40.48%、8.55%~42.79%和16.50%~52.42%.本实验结果表明,2个水稻品种对镉胁迫存在着一定的差异,秀水09对Cd胁迫的耐受能力要强于秀水63.  相似文献   

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