模拟及实际根系分泌物对芘污染土壤微生物群落的影响

为了解根系分泌物对芘污染土壤中微生物群落的影响,应用Illumina NovaSeq高通量测序技术,研究了模拟根系分泌物和实际黑麦草根系分泌物添加至芘污染土壤后,细菌群落组成、α和β多样性以及基因功能的变化.结果 表明,根系分泌物未明显改变芘污染土壤细菌群落的组成,土壤细菌群落中主要优势菌门为变形菌门、放线菌门、厚壁菌...     

磷胁迫对高原湿地植物伞莎草根系分泌物的影响

文章探讨了湿地典型挺水植物根系分泌物在磷胁迫下的适应机制,以期为高原湿地污染修复的根际调控措施提供科学依据。以伞莎草为供试材料,实验设置了6个磷浓度,分别为0、0.2、1、5、10、20 mg/L,在室内采用Hoagland营养液培养伞莎草幼苗,再用CH_2Cl_2浸提、减压、浓缩,进行GC-MS检测及分析,研究在不同磷浓度胁迫下对伞莎草根系分泌物的影响。结果表明,伞莎草根系分泌物主要包括烷烃、酮、硫、胺、醛、酯、酸等化合物,其中邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二丁酯、二十碳烷、二苯砜的相对含量较高,分别达到60.53%、13.43%、6.18%、9.03%,其他化合物含量相对较低。伞莎草在随磷浓度依次增大的情况下,根系分泌物中都含有邻苯二甲酸、苯二羧酸和环己硅氧烷3种物质,且3种物质的相对含量都随着磷胁迫浓度的增加呈现先增加后下降的规律。3种物质的相对含量最高时的磷浓度均为5 mg/L,相对含量最低的磷浓度均为10 mg/L。该研究得出在磷胁迫下伞莎草能够调节根系分泌物的种类及相对含量并主要通过改变有机酸的释放来适应环境。     

模拟根系分泌物对土壤吸附菲的影响

采用批量平衡试验方法,研究了模拟根系分泌物(ARE)对黄棕壤、棕红壤和红壤吸附菲的影响.结果表明,3种土壤对菲的等温吸附曲线均为线性,加入ARE后,土壤吸附菲的分配系数(Kd)和有机碳标化的分配系数(Koc)显著降低,且降低量随着ARE浓度的增加而增大,表明ARE抑制了土壤对菲的吸附.土壤有机质含量越低,ARE对土壤吸附菲的抑制作用越明显.分析土样吸附菲的平衡溶液中水溶性有机质(DOM)浓度,发现加入ARE后土壤有机质含量略有降低(1.64%),而DOM浓度增大,DOM与菲的结合作用对土壤吸附菲的抑制作用增强,这可能是ARE抑制土壤吸附菲的主要原因.     

根系分泌物调控对人工湿地去除雌激素的影响

通过在所构建的3组垂直流人工湿地(CW1、CW2、CW3)中添加不同ρ(DOC)(0、14、28 mg/L,DOC为溶解性有机碳)的美人蕉根系浸出液来模拟根系分泌物浓度变化,考察其对2种SEs(steroidal estrogens,类固醇雌激素)去除效果的影响. 结果表明:①虽然根系浸出液和根系分泌物中的ρ(DOC)存在差异,但二者成分比例类似,均含有多种小分子化合物(如氨基酸、多糖、有机酸、脂肪酸、醇、烷等),并且甘油含量均为最高. ②各组湿地对SEs的去除率表现为CW2>CW3≈CW1,CW2对E1(Estrone,雌酮)、EE2(17α-Ethinylestradiol,17α-乙炔基雌二醇)的去除率最高可分别达到86.9%、72.7%. ③各组湿地全细菌和AOB(ammonia oxidizing bacteria, 氨氧化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW2>CW1,NOB(nitrite oxidation bacteria, 亚硝酸氧化细菌)平均密度大小表现为CW2>CW3>CW1,DNB(denitrifying bacteria, 反硝化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW1≈CW2,各组湿地基质上生物膜的脱氢酶活性表现为CW2>CW1>CW3.研究显示,适量添加根系浸出液有利于SEs的去除,但根系浸出液中ρ(DOC)过高,可能会对植物根系和特定根系微生物(如NOB)的生长造成毒害作用,并抑制微生物活性,从而影响SEs的去除效果.      

狼尾草根系分泌物对黑土吸附阿特拉津的影响研究

采用批量平衡试验方法,研究狼尾草根系分泌物对黑土吸附阿特拉津的影响.结果用Evolich方程(R2>0.97)和准二级动力学模型(R2>0.99)进行拟合,两者都表现出较好拟合度.用Langmuir和Freundlich等温吸附方程描述土壤吸附阿特拉津的过程,其中,Freundlich方程拟合结果较好(R2>0.91),而Langmuir方程中R2<0.60,加入狼尾草根系分泌物后,吸附平衡常数Kf明显减小,参数1/n增大到1左右,属于较难吸附,表明狼尾草根系分泌物对阿特拉津可能有抑制作用,且根系分泌物浓度不同,影响程度不同.     

腐植酸对李氏禾-红壤处理系统中铬赋存形态、微生物群落及酶活性的影响

研究了不施加和施加10g/kg腐植酸后,李氏禾(Leersia hexandra Swartz)-红壤处理系统中基质和李氏禾体内铬赋存形态、微生物群落数量及酶活性的变化.结果表明:施加腐植酸后,基质中以残渣态铬为主;李氏禾茎叶中以残渣态铬为主,根中则以盐酸提取态铬为主.腐植酸能显著促进细菌、真菌和放线菌生长繁殖,3大菌...     

凤眼莲根系分泌物对栅藻结构及代谢的影响

研究了凤眼莲（Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ ｃｒａｓｓｉｐｅｓ）根系分泌物对栅藻（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ ａｒｃｕａｔｕｓ Ｌｅｍｍ）超微结构及生长代谢的影响，结果显示，凤眼莲对栅藻有明显的克生作用，藻的数量逐步减少，栅藻生长受影响后，细胞中绿体片层肿用甚至解体，线粒体嵴消失，质膜、核膜受破坏，光合放氧化速度明显下降，可溶性蛋白折含量四天后４线下降，超氧阴离子（Ｏ２－）、丙二醛（ＭＤＡ）的含量上升，知值都     

不同收割时间下人工湿地芦苇根系分泌物的组成和特征

为探讨亚热带地区枯萎期湿地有机物和氮去除效果与芦苇根系分泌物对收割时间的响应,运用水平潜流湿地开展了2年(第1年为2017年7月—2018年3月,第2年为2018年8月—2019年4月)不同收割时间(W1为不收割、W2为枯萎前收割、W3为枯萎中期收割、W4为枯萎末期收割)试验,监测了不同处理下芦苇根系分泌物的组成特征及湿地中有机物和氮浓度的变化. 结果表明:①2年试验均表现为枯萎前收割处理湿地TOC去除率降低,枯萎末期收割处理湿地TOC去除率增加的特征. ②芦苇根系分泌物中烷烃类数量占比最高,2年试验收割处理后根系分泌物数量均呈降低趋势. ③进水ρ(TN)较高的年份,根系分泌物中烷烃类相对含量最高,收割处理后烷烃类相对含量增加;进水ρ(TN)较低的年份,酸类相对含量最高,枯萎前和中期收割后酸类相对含量增加,枯萎末期收割后酸类相对含量降低. ④进水ρ(TN)较高的年份,湿地TOC和TN去除率的变化整体上由烷烃类含量主导,二者与烷烃类含量均呈正相关;进水ρ(TN)较低的年份,湿地TOC和TN去除率的变化整体上由酸类含量主导,二者与酸类含量均呈负相关. 研究显示,枯萎期芦苇湿地污染物去除效果与根系分泌物的组成和特征存在一定的相关性,在枯萎末期收割能增加芦苇湿地的有机物去除效果.      

腐殖酸对李氏禾累积铜和镍的影响

李氏禾是国内发现的第1种湿生铬超富集植物。通过水培实验,研究了不同浓度腐殖酸对李氏禾生物量、铜和镍累积量、转运系数和营养液中铜镍浓度的影响。实验结果表明:适量腐殖酸可促进李氏禾生物量的增加,高浓度腐殖酸会抑制李氏禾对铜和镍的吸收,但是低浓度腐殖酸可促进李氏禾对铜和镍的吸收;腐殖酸可提高铜和镍的转运系数,低浓度的腐殖酸能更好地促进李氏禾对铜和镍的转运;李氏禾对营养液中铜和镍的吸收主要以铜为主。     

乙醛酸对李氏禾铬耐受和富集作用的影响试验

通过水培试验,研究了乙醛酸对铬胁迫下李氏禾幼苗生理生化、草酸分泌及铬吸收量的影响,并考察了乙醛酸对李氏禾体内草酸合成的调控,进而促进李氏禾的铬耐受和富集能力。结果表明:铬胁迫下,经0.1mmol/L乙醛酸处理,李氏禾的细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量相比对照组有所降低,李氏禾叶部总草酸含量为对照组的151%~328%,并且在铬浓度为0.2~0.8mmol/L时,增加的草酸以不溶性草酸为主,其含量为对照组的166%~193%;在一定Cr3+浓度胁迫下,添加乙醛酸能促进李氏禾体内草酸的合成,使得铬更易于与草酸结合形成不溶性的草酸铬络合物,进而提高植物对铬的耐受和富集能力。     

土壤微生物对环境胁迫的响应机制

微生物在生态系统物质循环和能量流动过程中起重要作用.研究土壤微生物对各种环境胁迫的响应有助于认识微生物对环境变化的适应与演变机理,维持土壤生态系统功能的稳定.土壤微生物群落多样性是衡量土壤生态系统稳定性的一个重要指标.多数研究表明,土壤微生物群落多样性越高,土壤生态系统越稳定.本文在总结土壤微生物群落多样性及其与环境胁迫响应关系的基础上,进一步讨论了土壤微生物对环境胁迫响应的生态学机制,包括:①抗性微生物的出现及抗性基因的水平转移.该过程导致了土壤微生物群落结构和多样性的改变,产生了更多抵抗能力较强的微生物类群,从而达到对外源干扰的适应,使土壤微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力随之提高.②土壤微生物群落功能的冗余.这些冗余程度越高,冗余组分缓冲维持生态系统正常功能的能力越强,从而提高微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力.研究土壤生态系统的稳定性与微生物多样性之间的关系,不仅有助于揭示土壤生态系统稳定性的内在机制,为合理调控提供科学依据,也可以为土壤环境质量管理提供参考.     

几种多环芳烃的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响

采用水培试验方法,以多年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为供试植物,研究了芘、菲、苊和萘的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响.结果表明,黑麦草能明显吸收富集多环芳烃(PAHs);随培养液中PAHs浓度的升高,其在黑麦草根和茎叶中的含量增大,且根的PAHs含量、富集系数要远大于茎叶.芘、菲、苊、萘污染胁迫下,黑麦草根系分泌物中可溶性有机碳、草酸和可溶性总糖的含量均高于无污染对照.供试污染浓度范围内,随着培养液中菲、苊、萘浓度提高,可溶性有机碳、草酸及可溶性总糖的分泌量增大;但在芘胁迫下,与污染对照相比,分泌量的增加幅度随着芘浓度的升高则呈先增大后减小的趋势.在较低污染强度下,供试PAHs对根系分泌物的促分泌效应由强到弱依次为芘、菲、苊和萘.4种PAHs对可溶性糖类的促分泌作用最强,其分泌量的增加幅度明显大于可溶性有机碳和草酸.     

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.     

李氏禾湿地系统净化Cr（Ⅵ）污染水体的机理研究

利用湿生铬超富集植物李氏禾构建了三段式波形潜流式人工湿地,并以相同设计的无植物湿地系统作为对照,比较研究了李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)的净化效果.同时,综合运用电子顺磁共振(EPR)、X光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段,并结合有机质含量、pH、Eh和Cr质量平衡分析,探讨了李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)的去除机理.结果显示,李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)的去除率显著高于对照湿地,且李氏禾湿地基质中的有机质含量是对照湿地的3倍.这表明李氏禾增加了湿地基质中的有机质含量,从而提高了湿地系统对Cr(Ⅵ)的净化能力.李氏禾组织中的Cr主要以Cr(Ⅲ)形式存在,其中,茎部和叶部未检测到Cr(Ⅵ),而仅有1.95%的Cr以Cr(Ⅵ)形式存在于根部中.EPR分析结果显示,李氏禾叶部中的Cr(Ⅲ)以有机酸结合态的形式存在,根部中的Cr(Ⅲ)以氢氧化物的形式存在,这表明李氏禾能有效地将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ).基质表面吸附的Cr大部分为Cr(Ⅲ),而Cr(Ⅵ)仅占4.99%.XPS分析进一步证明,基质表面同时吸附了Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),但主要以Cr(Ⅲ)为主,且Cr(Ⅲ)可能以氢氧化物的形式存在.由此判断,进入湿地的Cr(Ⅵ)在基质中被还原成Cr(Ⅲ).FTIR分析结果显示,基质表面的羟基、氨基、羧基、CO、C—O、C—H等基团与Cr的吸附有关,这表明湿地基质中的有机质作为电子供体参与了Cr(Ⅵ)的还原.李氏禾湿地系统能将水体中可溶性的Cr(Ⅵ)有效地还原成难溶的Cr(Ⅲ)化合物,并将其转化成湿地生态系统物质循环的惰性部分.     

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...     

李氏禾耐铜胁迫的积累特征及生理响应

在重金属铜(Cu)的胁迫作用下,通过水培李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)研究其对Cu的耐受积累能力及生理响应特征,为植物修复Cu污染土壤提供理论支撑。结果表明:在不同Cu处理浓度下,李氏禾茎和叶部分对Cu的最大积累量可达到841. 65 mg/kg;高浓度Cu胁迫作用下,李氏禾叶片中的叶绿素含量降低,丙二醛(MDA)含量显著增加,叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)、过氧化氢酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的酶活性呈先升后降的趋势。随着Cu处理浓度的增加,脂质过氧化作用加剧,生长细胞受到严重损伤,李氏禾生长受阻,生物量下降。李氏禾虽不是典型的Cu超富集植物,但却对高浓度的Cu污染水体有较好的富集效果,可作为Cu污染区域的潜在修复植物。     

铜胁迫对蓖麻根系有机酸分泌及Cu吸收的影响

通过盆栽试验并结合原子分光光度法和高效液相色谱法,研究了土壤Cu浓度对蓖麻根系有机酸分泌及Cu吸收的影响。结果表明,蓖麻对Cu表现出较强的转运、富集能力,根部是积累Cu的主要器官。蓖麻根分泌物中含有草酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸和酒石酸,其中草酸、苹果酸含量分别占39.93%和31.53%。各种有机酸对Cu的响应不同,草酸含量随土壤Cu浓度升高逐渐减少。土壤Cu浓度300 mg/kg时,酒石酸、苹果酸、乳酸和柠檬酸含量随着Cu浓度升高而上升,土壤Cu浓度为300 mg/kg时达到最大,分别为对照的6.887、1.497、2.058和2.346倍;土壤Cu浓度300 mg/kg时,苹果酸、乳酸、柠檬酸含和酒石酸含量随着Cu浓度升高而逐渐减少。苹果酸含量与蓖麻的Cu含量的相关系数最大,其次是乳酸、草酸和柠檬酸。因此,蓖麻对Cu的转移和富集中苹果酸可能发挥主导作用,乳酸、草酸和柠檬酸次之。     

月季根系分泌物促进根际土壤有机氯农药降解研究

文章以园林植物月季根系分泌物为研究对象,通过采用3 a模拟修复实验来验证根际土壤中的群落结构、微生物氮含量以及微生物碳含量变化情况,同时对其中的有机氯农药(OCPs)各残留组分的降解特征与根系分泌物之间的相关关系进行研究,进而研究根系分泌物对根际微生物在结构、功能、组成以及数量等不同的群落特征的相关影响。结果表明,供试OCPs含量范围内,OCPs污染物去除受到根系分泌物介导下的土壤-微生物系统的影响,去除率更高。根际土壤(TR2)中OCPs去除率与是否添加根系分泌物紧密相关,如果添加20 d后,去除率可以达到95%,这是在无添加条件下的灭菌处理组与OCPs污染组(TR1)无法达到的。在剂量、污染水平相同的实验情况中,根系分泌物对3组实验对象的影响不同,对艾氏剂、HCHs、HCB、γ-氯丹、毒杀芬等这一类组分的强化去除率最高,其次是对OCPs的强化率（p<0.05）,强化去除率最低的是硫丹Ⅰ、DDTs、狄氏剂、环氧七氯以及灭蚁灵等这几类组分。在污染水平同等的实验情况中,微生物氮和磷、土壤微生物碳、土壤酶活性（蔗糖酶活性、脲酶活性和酸性磷酸酶活性）在TR2组中的含量也显著高于无根系分泌物的TR1组,这显示根际微生物的生长活性受到根系分泌物的激活,而土壤酶活性的增加也与根系分泌物相关。细菌的磷脂脂肪酸含量比其他含量都多,真菌的磷脂脂肪酸含量要少一点,其变化趋势与土壤中OCPs的降解特征基本吻合。结果表明根系分泌物会在OCPs降解过程对根际土壤中菌群的种群数量及群落结构产生一定的影响,主要是在某种程度上会对细菌、真菌的群落数量和结构等起到一定的改变作用,并在OCPs的降解过程中发挥着促进作用。     

根系分泌物及植物对土壤中Cu2+、Cd2+的活化与修复

文章选取柠檬酸、甘氨酸、麦芽糖3种根系分泌物,采用活化试验,研究单一及复合重金属污染条件下根系分泌物对土壤中Cu²⁺、Cd²⁺的活化效果,通过盆栽试验,探究紫花苜蓿、白三叶草修复Cu²⁺污染土壤的潜力。结果表明：单一污染条件下,随着3种根系分泌物浓度的增加,Cu²⁺、Cd²⁺的活化率逐渐增加,但其增加的速率逐渐减小;3种根系分泌物对Cu²⁺、Cd²⁺活化效果的大小顺序为柠檬酸>甘氨酸>麦芽糖;复合污染条件下,Cu²⁺、Cd²⁺活化率均显著降低;柠檬酸对Cd²⁺的活化效果优于Cu²⁺。紫花苜蓿和白三叶草分别依靠茎部、茎-叶富集Cu²⁺,其生物量随土壤中Cu²⁺浓度的升高先增大后减小或整体下降;白三叶草对土壤中Cu²⁺的去除率高于紫花苜蓿,但其去除能力随Cu²⁺     

污染场地六价铬的还原和微生物稳定化研究

通过采集苏州某化工原址场地铬污染土壤,首先加入石硫合剂使大部分六价铬[Cr(Ⅵ)]还原,再加入营养液促进土著微生物大量生长,利用微生物还原稳定化土壤中的铬.培养60 d后,通过毒性浸出、土壤中剩余Cr(Ⅵ)测定等实验确定稳定化效果,结果表明,加入5%营养液培养后,土壤毒性浸出液中Cr(Ⅵ)浓度由原来的8.26 mg·L-1降低到0.26 mg·L-1,降低了96.8%,总铬浓度由原来14.66 mg·L-1降低到0.63 mg·L-1,降低了95.7%.另外,通过高锰酸钾氧化实验和灭菌实验确定稳定化的持久性,高锰酸钾氧化后,仅通过还原处理的土壤浸出液中Cr(Ⅵ)由8.26 mg·L-1增加到14.68 mg·L-1,而经稳定化后的土壤浸出液中Cr(Ⅵ)降低到2.68 mg·L-1.稳定化后的土壤样品经紫外灭菌,发现微生物消亡后,对稳定化效果没有显著影响.因此,初步证明了高浓度高毒性的Cr(Ⅵ)污染土壤经初步还原后再经微生物稳定化治理是可行的,为Cr(Ⅵ)污染场地治理提供了一种高效低成本的修复技术.