植物根际强化修复石油污染土壤的研究

采用室内盆栽方式,研究了高羊茅对烃降解的影响,测定了土壤中烃的降解、微生物数量、荧光素二乙酸酯活性、过氧化氢酶活性及脱氢酶活性.结果表明,总石油烃在根际土壤体系比非根际土壤消失得更快.在试验进行10周后,非根际与根际土壤总石油烃降解率分别为11.8% 和 27.4%.试验过程中挥发的石油烃损失很少.根际土壤微生物平板计数及酶活性显著高于非根际土壤.石油化合物对荧光素二乙酸酯水解具有显著影响.相比无草被体系,种植有高羊茅的体系显著增加了石油烃降解的一级速率常数.因比母体化合物降解缓慢,4种氧化态多环芳烃1-二氢苊酮、9-芴酮、蒽醌、苯并芴酮,在处理过程中浓度不断增加,说明其是在处理过程中形成,并具有持久性.     

5种矿区土著植物对铅污染土壤的修复潜力研究

为评估我国西北某矿区茵陈蒿、蒲公英、苜蓿、大叶苦菜和车前草5种土著作物对含铅（Pb）土壤的修复潜力,采用盆栽实验,设置4种不同Pb含量水平（0、2‰、3‰和5‰,质量分数）,测定作物不同组织器官中和种植前后土壤中Pb含量,以及根际与非根际土壤微生物生物量碳含量、过氧化氢酶活性等指标。结果表明:茵陈蒿和车前草适合种植于铅含量为2‰、3‰、5‰的土壤中,可去除12%~32%的土壤Pb,车前草根系和茵陈蒿茎叶对Pb的累积量最高分别达到3617,720 mg/kg,显著高于其他植物,作为土壤铅污染修复植物的潜力较大。根际土壤微生物生物量碳含量比非根际土壤微生物生物量碳含量高2.37%~13.89%。土壤Pb抑制了根际与非根际土壤过氧化氢酶活性,使其活性低于对照组0.44%~22.3%,根际土壤过氧化氢酶活性比非根际过氧化氢酶活性高0.89%~8.09%。研究结果可为Pb污染矿区废弃地植物修复和土壤环境质量评价提供理论依据。     

生物炭对土壤微生物C源代谢活性的影响

为了探究外源生物炭输入量对根际、非根际土壤微生物功能多样性的影响,通过田间试验,采用Biolog-ECO检测法,分析了不同量生物炭输入下,根际、非根际土壤微生物C源代谢的平均颜色变化率(AWCD)、丰富度指数、Shannon-Winner指数、均匀度指数、Simpson指数等指标的变化.结果表明:外源生物炭的输入提高了根际土壤微生物的C源代谢活性,当输入量340t/hm~2时,达到显著水平;对非根际土壤微生物的C源代谢活性没有显著影响.同时,对根际、非根际土壤微生物的丰富度指数、Shannon-Wiener指数、均匀度指数均没有显著影响.外源生物炭的输入提高了根际土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类C源的利用能力;对非根际土壤微生物利用C源的能力无显著影响;有机碳是影响微生物C源代谢活性的主要因素,40t/hm~2生物炭是供试土壤适宜的输入量.     

湿地植物根际土壤磷酸酶活性变化规律研究

以野鸭湖湿地中3种典型湿地植物扁秆藨草(Scirpus planiculmis)、芦苇(Phragmites communis)和茭白(Zizania aquatica)为研究对象,测定分析了植物根际和非根际土壤中磷酸单酯酶、磷酸二酯酶和植酸酶的活性随植物生长的变化规律,探讨了影响不同磷酸酶活性的主要因素。结果表明,3种植物根际磷酸酶活性均高于非根际磷酸酶的活性,表现出酶的根际效应;比较整个研究周期不同植物根际磷酸酶活性均值,磷酸单酯酶活性均值在芦苇根际土壤最高,为1.5 mg PhOH/(g·h),磷酸二酯酶和植酸酶活性均值都在扁秆藨草根际表现出最高活性,分别为170.5μg PN/(g·h)和7.44μg P/(g·min);磷酸酶活性一般在植物衰亡期达到最高值,因为衰亡期枯落物的增加导致微生物数量及代谢程度达到峰值,也说明微生物所分泌的磷酸酶发挥着重要作用。此外,磷酸酶也受土壤理化性质的影响,3种土壤磷酸酶与pH值均成不同程度的负相关,pH的降低有利于提高磷酸酶活性。磷酸单酯酶、植酸酶的活性又分别与土壤有机质、总氮含量呈显著正相关,有机质、总氮含量升高分别有利于磷酸单酯酶、植酸酶活性的提高。     

澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性

三峡库区消落带是典型的生态脆弱带,其土壤N循环因受到植物根际效应和季节性淹水的影响而具有特殊性.本研究以三峡库区一级支流澎溪河消落带为例,选择4种植被(狗牙根、香附子、苍耳以及玉米)覆盖区,采集植物根际、非根际土壤,分析根际土壤与非根际土壤理化性质、无机氮形态以及7种N素转化相关酶,并比较了4种植物根际效应强度,以反映不同植物覆盖对消落带土壤N循环过程的影响.研究表明:供试植物根际土壤pH值均低于非根际,有机质、全氮、全磷含量均高于非根际,表明植物根际对消落带土壤养分有富集作用;4种植物根际土壤硝态氮、铵态氮、亚硝态氮及14d可矿化氮含量均高于非根际,且土壤硝态氮、亚硝态氮以及14d可矿化氮含量呈现香附子＞狗牙根＞苍耳/玉米;总体上根际土壤N转化酶活性高于非根际,且狗牙根和香附子覆盖区脲酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺酶、脱氢酶显著高于玉米和苍耳覆盖区;蛋白酶、脲酶、谷氨酰胺酶活性与4种N形态均呈显著相关性,是消落带土壤N转化的主要参与酶类;根际效应分析结果香附子和狗牙根对消落带土壤N转化的根际效应强度大于苍耳和玉米,有利于土壤N素的固定和保持.植物根际效应对消落带土壤N素循环的影响可为消落带植被恢复工程中植被选择提供参考,也为改善消落带土壤退化相关研究提供科学支撑.     

外源稀土在根际与非根际土壤中的存在形态

采用根际袋法研究了稀土在春小麦根际土壤与非根际土壤中存在形态的差别.结果表明,外源稀土进入土壤后,在根际土壤与非根际土壤中主要以残渣态形式存在,各形态含量的大小顺序为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机质结合态.小麦根系活动明显影响根际土壤中的稀土存在形态,根际土壤中的可交换态和铁锰氧化物结合态含量明显大于非根际土壤中的含量,而碳酸盐结合态有所下降,有机质结合态无明显变化.     

湿地植物芦苇和香蒲根际微生物特性研究

在人工湿地系统中 ,微生物是系统中有机污染物和氮分解去除的主要执行者 ,植物根系及其分泌物使人工湿地系统中的微生物数量显著增加。本文研究了湿地植物芦苇和香蒲根际微生物的数量、活性等特性 ,结果表明芦苇和香蒲具有明显的根际效应 ,根际微生物活性高于非根际的微生物活性 ,芦苇根际比香蒲更适合亚硝酸细菌的生长     

环境中磷化氢对水稻根际环境与土壤有效磷的影响研究

以稻田湿地中磷化氢为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了不同浓度的磷化氢(0,1.4,4.2,7.0 mg·m-3)对水稻根际与非根际土壤的p H值、氧化还原电位、Fe2+、Mn2+、磷酸酶活性及有效磷的影响.结果表明:磷化氢导致根际土壤p H明显下降,非根际土壤中p H变化不明显.而氧化还原电位(Eh)则不同,磷化氢使水稻根际与非根际土壤的Eh均增大.磷化氢对Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶的影响具有相似性,磷化氢处理的前15 d,根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶变化不明显,随着水稻的生长,根际土壤中的Fe2+和Mn2+随磷化氢浓度的增大而增加,随暴露时间的增加而减少;而根际土壤中的碱性磷酸酶随磷化氢浓度和暴露时间的增加而增加.非根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶在磷化氢作用下变化不明显.水稻在磷化氢的环境影响下,根际与非根际土壤的有效磷含量都提高,表明一定浓度的磷化氢对土壤磷表现出活化效应.     

化肥减量配施有机肥对土壤功能微生物和柠檬产量及品质的影响

为明确化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物(硝化、反硝化和溶磷微生物)对柠檬产量和品质的影响,以柠檬果实和非根际/根际土壤为研究对象,将传统果实品质测定与分子生物学技术相结合,探究化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物与柠檬产量和品质之间的相互关系.结果表明：(1)70%化肥+30%腐熟猪粪处理显著增加硝化强度和磷酸酶活性,但有效控制反硝化酶活性.(2)化肥减量配施有机肥显著降低硝化微生物和nirS和nirK基因反硝化微生物的丰度.同时,增加nosZ基因反硝化微生物和phoD基因溶磷微生物的丰度.但是,功能微生物群落结构多样性在化肥减量配施有机肥处理没有明确的规律性.(3)相较于化肥和有机肥,70%化肥+30%腐熟猪粪处理柠檬产量最高,果实品质最佳.(4)氮素及其转化的相关微生物通过柠檬内在和外观品质显著影响柠檬产量;而磷素及其转化微生物主要通过柠檬内在品质影响柠檬产量.此外,非根际土和根际土对柠檬内在品质的影响因子存在明显的分异现象.由上可知,70%化肥+30%腐熟猪粪处理显著影响土壤氮、磷功能微生物进而提升柠檬产量和品质.     

重金属Ni、Cr复合污染下李氏禾的根际环境特征

为了将李氏禾应用于Ni、Cr复合污染土壤修复领域,通过根箱实验,研究了Ni、Cr复合污染下李氏禾根际环境特征的变化。结果表明:在不同浓度的Ni、Cr处理下,李氏禾根际土壤的pH值均显著低于(P<0.01)非根际土壤与基质土壤,根际土壤的脲酶、酸性磷酸酶、酸性转化酶活性均显著高于(P<0.05)非根际土壤与基质土壤。随着Ni、Cr处理浓度升高,李氏禾的pH值、土壤酶活性均呈不同程度的下降,李氏禾的株高、生物量及富集系数也受到抑制。在相关性分析中,李氏禾的株高和生物量与土壤pH值、土壤酶活性呈显著正相关(P<0.01),土壤pH值与土壤酶活性同样呈显著正相关(P<0.01)。高通量测序结果表明:李氏禾根际土壤相对丰度最高的3种菌群为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes);相对丰度最高的3种菌属依次为Alicyclobacillus属、Bordetella属和Mucilaginibacter属;Hydrotalea属对李氏禾的生长及富集能力可能具有促进作用。李氏禾可耐受较高水平的Ni、Cr污染,其根际可能存在金属抗性细菌,是一种潜在的可用于Ni、Cr复合污染土壤修复的植物。     

菲、芘污染土壤中丛枝菌根真菌对土壤酶活性的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对菲、芘复合污染土壤中微生物数量和酶活性的影响.结果表明,接种AMF显著增加了三叶草根际和菌丝际土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,并对微生物区系有选择性.在供试菲、芘污染浓度范围内,低浓度菲、芘对土壤多酚氧化酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性有激活作用;但当菲、芘浓度升高时,3种酶活性受到抑制.与无植物对照土壤相比,接种AMF后三叶草菌根际酸性磷酸酶活性降低了2.4%~23.1%,过氧化氢酶活性增加了12.6%~20.3%,除高浓度处理外多酚氧化酶活性均增加;菌丝际多酚氧化酶活性比菌根际低12.9%~62.9%,酸性磷酸酶活性比菌根际高3.3%~24.0%,过氧化氢酶活性则高于菌根际.     

丛枝菌对转Bt基因棉根际土壤营养物质及酶活性的影响

转Bt基因抗虫棉已在全球范围内广泛种植,然而Bt棉根际分泌物是否会影响土壤理化性质及土壤功能尚缺乏深入研究。通过盆栽实验方法,设计不同的棉花品种与是否接种丛枝菌总共4个处理,以此研究Bt棉和接种丛枝菌根真菌对植物根际土壤营养物质含量以及土壤酶活性的影响。结果显示:丛枝菌可以使non-Bt棉和Bt棉根际土壤营养物质中的土壤有机质和土壤总氮含量显著增加,但是对根际土壤全磷却鲜有影响。转基因对于不同品种棉花根际土壤酶,丛枝菌均能有效增强其活性。由此表明,丛枝菌对Bt棉和non-Br棉根际土壤环境均具有改善作用。     

磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

根分泌物与微生物对污染土壤重金属活性的影响

研究了铜富集植物海州香薷(Elsholtziasplendens)和鸭跖草(Commelinacommunis)根分泌物,以及假单胞菌(P.aeruginosaZD4-3)和白腐真菌(P.Chrysosprim)对污染土壤重金属活性的影响.结果表明,海州香薷和鸭跖草根分泌物对污染土壤中Cu有一定的活化能力,不同处理间差异不大,鸭跖草根分泌物对Cu的活化能力大于海州香薷.不同处理根分泌物中有机酸种类或含量有所差异,但主要以草酸和出峰时间为6.5min左右的未知有机酸为主.假单胞菌对污染土壤Cu、Pb和Zn有很强的活化作用;白腐真菌对Cu、Zn有活化作用,对Pb则表现为固定作用,海州香薷根分泌物降低了供试假单胞菌对重金属的活化效果,但增加了白腐真菌对重金属的活化效果.     

铜胁迫对小麦根系微域微生物群落的影响

小麦是我国主要的粮食作物,土壤重金属污染会严重威胁作物生长和粮食安全.大量研究表明根际微生物在调控作物发育和抗逆性方面具有非常重要的作用.因此,本研究通过高通量测序技术研究铜胁迫条件下小麦根际微生物群落的变化,从微生物学角度揭示铜污染胁迫对小麦根际的影响作用.采用盆栽培养试验对铜污染处理中小麦非根际、根际以及根内微生物...     

苜蓿对多环芳烃菲污染土壤的修复作用研究

采用盆栽试验方法,研究了苜蓿(Medicago sativa L.)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用.结果表明,多环芳烃菲对苜蓿的生长具有抑制作用,土壤中菲初始浓度越高抑制作用越明显.445.22 mg/kg条件下苜蓿茎叶和根的生物量最小,仅为无污染对照土壤的57.31%和31.20%.经过60 d的修复试验,苜蓿能够明显促进土壤中菲的降解.根际和非根际土壤中菲的去除率分别为85.68%～91.40%和75.25%～86.61%.同处理中根际土壤中菲残留浓度低于非根际土壤,而脱氢酶活性高于非根际土壤.无论是在非根际还是根际土壤中随着菲初始浓度增大,菲降解率和脱氢酶活性降低.脱氢酶活性与降解率的关系表明,脱氢酶活性与菲降解率显著正相关.所以植物根系的存在能够有效促进土壤中多环芳烃菲的降解.     

喀斯特高原退化湿地草海土壤微生物群落碳源代谢活性研究

为了揭示土壤微生物群落功能多样性对湿地退化过程的响应及其与环境因子的关系,采用BIOLOG-ECO微平板法对喀斯特高原湿地草海不同植被演替阶段根际土壤微生物的碳源代谢活性进行了研究.结果表明,沿湿地植被演替梯度,根际土壤微生物群落碳源代谢强度逐渐增加,原生湿地竹叶眼子菜(Comm.Potamogeton malaianu)根际土壤微生物碳源利用能力最低,碳源代谢类型单一;草甸灯芯草(Juncus effusus L.)群落利用能力最强,碳源代谢类型丰富;Shannon指数(H')和Mc Intosh指数(U)均沿植被演替梯度逐渐升高,这可能与地上植物和土壤理化环境变化有关;主成分分析(PCA)提取的3个主成分累计贡献率为92.85%,能够很好解释不同阶段碳源利用的分异,醇类和氨基酸类是引起碳源利用分异的主要基质;冗余分析(RDA)表明,环境因子对微生物碳源代谢活性具有重要影响,p H、DOC是引起碳源利用分异的主要环境因子.土壤微生物群落碳源代谢活性影响湿地碳循环功能.     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.