PGPR生物肥对甜樱桃(Cerasus pseudocerasus)根际土壤生物学特征的影响

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.     

植物根系分泌物分析及对湿地微生物群落的影响研究

植物是人工湿地的重要组成部分,其通过根系分泌物对湿地中的微生物群落结构产生影响。本研究分析了美人蕉（Canna indica）、茭白（Zizania caduciflora）、千屈菜（Lythrum salicaria Linn）等3种湿地植物的根系分泌能力及分泌物组成。3种植物的根系分泌物主要组成物质相似,均含有小分子有机酸、酚类、芳香族蛋白质,但各组成比例有所差异。分泌能力则随生长周期持续下降,千屈菜的分泌能力远强于美人蕉和茭白。本研究利用醌指纹研究人工湿地中微生物群落结构,结果发现不同湿地植物对湿地中微生物的组成和多样性产生显著影响。     

抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展

规模化养殖快速发展,常使用兽药来防治各种禽畜病害,导致大量兽药随动物粪便排出体外.含有残留兽药的粪便作为有机肥施入农田而造成土壤污染,对人类健康和生态系统产生潜在危害.养殖业使用的主要兽药种类为抗生素类药物,且用量逐年增加,目前土壤中兽药残留浓度范围为μg·kg-1级到g·kg-1级.在总结国内外及本课题组相关研究的基础上,论文较为系统地概述了兽药对植物生长和土壤微生物群落功能和结构的影响,探讨了今后兽药生态毒理学研究的主要方向.抗生素类兽药对植物和土壤微生物群落的影响受兽药种类、土壤因子(如有机质含量、矿物类型等)的影响.植物吸收抗生素类兽药可能是主动吸收过程,且大量在植物根系内累积,同时也可在植物地上部累积.抗生素类兽药极易诱导产生大量抗药菌,并可能诱导产生群落抗性(Pollution-Induced Community Tolerance,PICT),将对包括人类在内的生态系统健康产生深远影响.     

臭氧污染胁迫下植物的抗氧化系统调节机制

工业和农业的快速发展导致近地层O3浓度不断提高,这对陆地生态系统的动物、植物、微生物和人类健康造成伤害。O3对植物的影响尤其是对农作物的影响将关系到世界粮食的安全生产。O3污染胁迫可诱导植物产生活性氧物质,破坏植物的膜系统,影响植物的光合作用等正常生理功能。植物在自然适应过程中,可形成一套抗氧化机制来缓解O3胁迫伤害。综述了国内外近年来有关O3胁迫下植物抗氧化系统调节机制的研究进展,包括植物通过调节体内的抗氧化酶活性和非酶类物质含量来缓解O3对植物伤害的机制。O3污染胁迫下植物可调节其叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)等抗氧化酶的活性。抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)和谷胱甘肽(GSH)等非酶类物质在清除O3胁迫产生活性氧方面具有重要的作用。另外,根据目前的研究进展,提出了一些需要继续深入探讨的问题。     

植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展

重金属进入土壤后难以被降解,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变,严重影响了人类生产活动及地球生态系统的稳定。植物修复技术是一种经济有效的重金属污染修复技术,其依靠超富集植物强大的自身抗性机制,从土壤中提取或稳定重金属,达到污染治理的目的。然而修复土壤重金属污染的超富集植物通常生长缓慢、生物量低,其抗性机制也会受到植物本身对重金属胁迫的阈值限制,当胁迫超过这个阈值,植物修复的效率就会大大降低甚至失去修复功能。文章在解析植物重金属相互作用机制的基础上,综述了添加外源物质对重金属毒害植物的缓解效应以及其在强化植物修复土壤重金属污染中的应用研究进展;介绍了应用外源物质调控植物吸收转运重金属的3种途径,分别为提高土壤重金属生物利用度、促进植物生长以及增强植物耐性。提出了应用外源物质作为强化植物修复措施的潜力及今后的研究方向,其未来的研究应着重于以下方面:明确外源物质的应用浓度、时期、方式与植物吸收转运重金属之间的关系;从植物内源激素及信号分子间的互作、抗逆基因表达、内生及根际微生物等不同层面上揭示外源物质对植物积累重金属的调控机理;开展外源物质与其他植物修复强化技术的联合应用研究。这些研究可为土壤重金属污染的植物修复技术及其强化措施研究提供科学依据,同时也对植物修复工程技术的发展实践具有一定的指导意义。     

镉和铁及其交互作用对植物生长的影响

镉是植物的非必需元素，而铁是植物生长发育过程中必不可少的元素。虽然这两种元素对植物的作用是截然相反的，但是它们在植物体内存在着交互作用关系，相互影响着对方功能的发挥。供给植物足够的铁可极大地缓解植物的镉污染毒害，利于植物合成更多的叶绿素，促进光合作用进行，降低镉对氨基酸、蛋白质合成以及酶活性的影响。相反，镉污染将诱导植物的铁营养缺乏。渍水植物根表形成的铁氧化物胶膜可促进植物对镉的吸收。     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

玉米修复芘污染土壤的初步研究

采用60d室内盆栽试验,研究了玉米CT38(ZEAMAYSL.)对多环芳烃芘污染土壤的修复作用.结果表明,无论种植玉米土P系列、无植物对照土M系列(无植物且添加叠氮化钠的灭菌土)和对照土W系列(无植物未灭菌土)中芘的可提取浓度都随着时间的推移逐渐减少,种植玉米加快了土壤中可提取态芘浓度的下降.在芘处理浓度为10—100mg.kg-1的污染土壤中,种植玉米CT38的土壤中芘的去除率达81.9%—89.3%,分别比无植物对照土M系列和对照W系列中芘的去除率高67.5%—70.9%和26.2%—47.0%.玉米也可积累少量芘,但积累量所占芘去除量的比例不足0.3%,植物吸收不是芘去除的主要机理.种植玉米增强了土壤中脱氢酶和脲酶等酶活性,从而促进了植物-根圈微生物体系对芘的生物降解.     

铜、锌对土壤—植物系统的生态效应及临界含量

本文研究了华北山前平原褐土中铜、锌对土壤—植物系统的生态效应。结果表明，铜、锌虽是植物生长所必需的营养元素，但超过一定浓度，就会对作物产生毒害，抑制作物生长，降低产量，并在植物体内造成累积，同时还会影响土壤中微生物的活性。综合考虑食品卫生、经济效益、土壤微生物系统的功能等因素，初步确定该土壤中铜的临界浓度为２００ｍｇ／ｋｇ，锌的临界浓度为３５０ｍｇ／ｋｇ。     

茉莉酸类物质(JAs)的生理特性及其在逆境胁迫中的抗性作用

以茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)为代表的茉莉酸类物质(JAs)是广泛存在于高等植物体内的一种新型植物生长调节物质,在调节植物生长发育、光合特性、抗逆反应等起着重要的作用。茉莉酸类物质能抑制植物生长,抑制种子和花粉粒萌发,促进叶片和果实衰老,加速细胞的分裂和膨大,促进气孔关闭,诱导禾本科植物的颖花开放;此外还能调节植物的光合作用和呼吸作用及保护酶活性。目前更多的研究表明,茉莉酸(酯)类物质是与抗性密切相关的植物生长物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。在植物受到伤害时,植物体内茉莉酸及其衍生物的含量显著增加,进而诱导一系列与抗逆有关的基因表达,如蛋白酶抑制剂、硫蛋白和苯丙氨酸转氨酶(PAL)等,提高酯氧合酶活性,从而增强植物的抗性。研究还发现,在干旱逆境胁迫条件下,与脱落酸(ABA)的表现相似,茉莉酸类物质大量积累,外施能增强植物的抗旱性。茉莉酸与脱落酸在抑制生长、促进衰老和逆境胁迫的反应上作用极为相似,两者可协同起作用或独立发挥,而茉莉酸与水杨酸(SA)二者之间则大多研究认为存在相互抑制的拮抗作用,但也有一定协同作用。而茉莉酸与各种激素的信号传导途径的相互作用机制仍有待进一步深入研究。     

外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展

文章以全球普遍关注的外来植物入侵为背景,综述了外来入侵植物化感物质与土壤化学性质(土壤pH,土壤有机碳和有机质,土壤中的化学元素等)、土壤生物群落(土壤微生物、土壤动物)的关系。并探讨了未来研究需要加强的几个方面,包括将化感作用与野外实际情况相结合研究,更真实的反映田间状况;进一步探讨微生物在化感物质生物变化过程中的作用及其机理;化感物质作为信号物质如何影响微生物代谢,从而影响地上植物;深入研究化感作用与土壤之间的相互关系,为入侵植物生物防治的安全性提供理论指导等方面。     

土壤氢氧化细菌促进作物生长机理研究进展

综述了近十年来国内外关于豆科作物根际土壤促生菌中氢氧化细菌的研究进展,讨论了根瘤释放H2促进作物生长的可能机制.与豆科作物进行轮作、间作是提高土壤肥力、增加作物产量的一项传统的农业耕作方式.对于这种耕作方式优势的机制研究,过去大多数主要集中在土壤氮(N)元素含量的提高.而近期研究表明土壤氢氧化细菌以豆科作物根瘤菌在固氮过程中释放的H2为能量来源进行化能自养改变土壤微生物种群结构.一些土壤氢氧化细菌通过产生1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶和根瘤菌毒素抑制植物体内乙烯的合成,促进作物生长.此外,本文进一步讨论了利用现代分子生物学方法研究氢氧化细菌促进作物生长的途径.     

大气CO2体积分数升高对植物N素吸收的影响

从影响植物N素吸收的因素来看，大气CO2体积分数升高条件下植物净光合作用增强，碳同化产物增多，利于改善N素吸收的能量和物质基础：植物根系生长增强，生物量增多且空间分布加大，有利于N素吸收；但土壤有效N供应能力的变化存在增强和减弱两种观点。从植物N素吸收的实际情况来看，大气CO2体积分数升高条件下植物N吸收总量并末增加，植物体内N质量分数普遍降低，某些种类植物N吸收形态也发生了改变。因此要阐明大气CO2体积分数升高对植物N素吸收的影响机制，必须探明土壤有效N供应能力的变化：CO2体积分数升高条件下N矿化作用是否增强，微生物和植物间是否存在对有效N的竞争，此外，CO2体积分数升高条件下植物根系形态特征变化和N素吸收(包括主动和被动吸收)的生理机制及其与环境因素的关系也值得进一步研究。     

植物对UV-B辐射响应的种内差异及机理探讨

综述了在增强UV -B辐射下植物响应存在的种内差异 ,这些差异主要包括生长发育、形态结构、生理生化以及UV -B吸收物质 (即经UV -B辐射后体内诱导产生的保护物质 )等方面 ,并初步探讨了差异形成的DNA基础 ,从而为今后的植物防护研究提供理论基础。     

酸雨对外来植物入侵的影响

酸雨和外来种入侵都是全球关注的问题。结合外来入侵植物的生态适应特性以及酸雨的危害特征,系统分析了酸雨对外来植物入侵产生的影响。酸雨对外来植物入侵的影响是复杂多样的。酸雨导致群落冠层稀疏,群落透光率增加,加之氮沉降后土壤、水体氮素的增加,有利于生长力强的外来喜阳植物入侵;酸雨加速土壤酸化,促使基本离子淋失以及A1毒等危害植物的生长发育,植物的内源激素以及化感作用发生改变,适应力和耐受力强的外来植物在与本地植物竞争中处于相对优势而成为入侵种;酸雨以及外来植物入侵改变了土壤微生物群落结构,影响本地植物的生长而促使外来植物的入侵。     

污染土壤中菲的修复技术研究进展

菲是多环芳烃中的代表性物质,具有"三致"效应,而且菲的蒸汽压小,辛醇-水分配系数高,生物可利用性低,是一种持久性有机污染物。随着化石燃料的大量使用,受菲污染的土壤越来越多,研究菲的修复技术对污染土壤的再利用具有重要意义。结合目前国内外研究进展,综述了污染土壤中菲的修复方法,包括物理修复、化学修复和生物修复。针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、实例应用和优缺点,重点论述了植物修复和微生物修复方法的降解机理和应用,分析了微生物性质,包括氧、营养物、温度、土壤理化性质、共存污染物等环境因素对生物降解的影响。由于溶解性的菲有较好的迁移转化能力,因此表面活性剂的助溶作用适用于各种修复方法,选择合适的表面活性剂可以提高修复效果。在各种修复技术中,物理修复是通过物理技术实现菲的解吸与富集,无污染,但是去除率低;化学修复是使用氧化剂将菲氧化分解成无毒易降解的小分子物质或通过添加化学淋洗剂增加菲的溶解性,提高迁移转化能力,用时短,但是引入其他试剂,容易造成二次污染;植物修复是通过植物的提取、降解和固定等过程实现菲的修复,尤其是植物的根际环境为微生物的生长提供有利的条件;微生物修复以菲可作为微生物生长的碳源为基础,在分解酶的作用下实现菲的降解,但是生物修复周期长,可利用的生物少,而且可能生成毒性更高的中间代谢产物。因此,寻找合适的修复物种,采用基因技术提高生物的修复能力或多法联用、取长补短可提高修复效率。最后,在共降解理论的基础上,结合重金属和有机污染物共存时,一种物质的存在对另一种物质的降解有促进作用,提出了协同降解的概念,寻求对多种污染物有协同降解或共降解作用的修复方法是今后发展的主要方向。     

菌根技术在环境修复领域中的应用及展望

菌根作为植物根系和真菌所建立的共生体,是生物界最为广泛的一种互惠共生现象。这一系统的形成能够有效增强植物的物质生产和抗病能力,全面改善宿主植物的生长状况,因此在新兴生态农业生产领域受到广泛重视。与此同时,菌根系统的形成可有效促进植物对污染或胁迫环境的适应能力,以及对环境污染物的去除能力,并能联合其它根际微生物共同发挥效能,在受损和污染环境生态修复领域具有巨大的潜力。近年来,菌根技术在环境修复领域中的应用正成为环境工作者关注的新兴方向,但目前仍处于起步阶段。文章在前人研究结果的基础上,对菌根技术在重要的环境修复领域,如面源污染综合防治领域、污染场地生物修复领域、受损和胁迫环境恢复重建中的试验研究和应用进展进行了综述,并结合其发展现状探讨了当前菌根技术在环境修复治理工程应用以及大规模工业化生产中的瓶颈问题,提出应在菌根真菌对异质环境的适应性、菌根系统的复杂性解析、以及内生菌根真菌分离纯化等关键理论与技术方面加大力度,尽早实现广适性功能菌种的工业化生产和多元＂生物制剂＂的开发,从而在环境修复领域发挥更大的作用。     

干湿变化和保水剂对植物生长和水分利用效率的影响

在盆栽玉米、大豆和辣椒的生长阶段进行高水分 (土壤田间持水量FC 10 0 %～ 80 % )、中水分 (FC 70 %～5 5 % )、低水分 (FC 5 0 %～ 40 % )处理 ,后复水至充分供水 .分析 3种植物在干湿变化中的生长和水分利用效应 ,比较土壤施用保水剂的效果 .结果发现 ,水分处理期间 3种植物生长变化与水分供给紧密相关 ,单株干重均表现为 :m (高水分 ) >m(中水分 ) >m(低水分 ) .但水分利用效率 (WUE)效应不一 ,中水分处理下玉米和大豆WUE为 2 0 .2gkg-1和3 .70gkg-1,分别比高水分处理还高 5 9.1%和 2 9.7% .水分处理又复水后 15d ,玉米在中水分处理复水的单株干重增加 39.6 3g ,是一直充分供水处理的 175 .0 % ,WUE达到 13 .3gkg-1,呈现超补偿生长效应和水分利用效率效应 .辣椒在中水分处理后复水 ,其青椒产量较高水分处理增加 6 % ,呈现产量补偿效应 .土壤加入保水剂可明显提高作物在低土壤水分条件下WUE .图 4表 1参 13     

浙江维管植物生长型与生活型性状的地理分布格局及其驱动机制

植物形态性状沿环境梯度的格局变化可反映物种与环境关系的空间分布格局,对研究植物群落构建和植被地理格局形成与维持机制具有重要意义.基于首版《浙江植物志》的3 439种维管植物生长型和生活型性状和分布数据,统计和分析两种性状的地理分布格局及其环境驱动机制.结果表明：（1）浙江省维管植物的生长型性状中,木本植物占37.2%,草本植物占62.8%;在生活型性状中,木本植物的落叶（56.7%）多于常绿（43.3%）,草本植物的多年生（76.4%）大于一年生（21.8%）.(2)生长型和生活型性状呈现从西到东、由西南向东北递减的地理分布格局.高值位于浙南仙霞岭山脉、洞宫山脉和浙西北天目山脉,低值位于浙东北杭嘉湖平原和舟山群岛.（3）相关性分析表明,木本和草本生长型大都与湿润指数、年均降水和海拔高度呈显著正相关,与最暖月均温呈显著负相关;木本生活型大都与湿润指数、年均降水和海拔高度呈显著正相关,与最暖月均温呈显著负相关,草本生活型只与极端低温和年均温呈较显著负相关.逐步回归分析表明,水分因子中的湿润指数和年均降水分别为浙江植物生长型和木本生活型的主导环境因子,热量因子中的极端最低温为草本生活型的主导...     

黄淮海湿地系统典型挺水植物对水华藻类的化感效应

利用植物的化感作用可抑制有害藻类生长,控制水华发生,改善水质.文章在考察黄淮海湿地系统的基础上,选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha latifolia),用0.1×Hoagland完全培养液进行种植,利用其种植水培养湿地典型水华藻类--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)和鱼腥藻(Anabeana Bory),研究菖蒲和香蒲的种植水对铜绿微囊藻和鱼腥藻生长的影响,评价挺水植物对水华藻类的化感效应.结果显示:菖蒲种植水对铜绿微囊藻的抑制作用较强;而香蒲种植水对鱼腥藻的抑制作用较强,但是对铜绿微囊藻的生长却有促进作用.结果表明两种挺水植物的种植水都含有影响水华藻类生长的化感物质.进一步的研究表明,两种植物种植水对以上两种藻类生长的影响具有显著的体积比浓度效应.因此,保护和恢复湿地挺水植物群落对改善水环境具有重要作用,但利用挺水植物化感效应进行水体环境净化时,应按水体中有害藻类的类型合理选择植物种类.