物种多样性对铅锌尾矿废弃地植被及土壤的生态效应

尾矿库是金属矿山最常见且最难恢复的废弃地.开展野外田间试验,在铅锌尾矿上建立了具有物种多样性梯度（1、4、8和16种）的植被,分析物种多样性对植物群落、重金属迁移和营养元素的影响及其生态效应.结果表明：①植物物种多样性提高了尾矿新建植物群落的盖度和生产力.1-物种的植被盖度和生物量平均值分别为33.4%和66.7 g·m^-2,16-物种的为78.4%和183.8 g·m^-2,分别增长了2.4倍和2.8倍.②植物物种多样性促进了尾矿土壤营养元素的累积.对尾矿营养元素含量随物种多样性的增加进行线性回归发现,随着植物物种多样性的提高,总有机碳（TOC）、水溶性有机碳（SOC）、总氮（TN）和总磷（TP）累积量显著性增加（TOC：r=0.30,P<0.001;SOC：r=0.20,P<0.05;TN：r=0.24,P<0.05;TP：r=0.20,P<0.05）.③植物物种多样性减少了尾矿重金属有效态含量及重金属在尾矿土壤-植物系统中的迁移和累积.重金属有效态含量随物种多样性的增加显著下降（DTPA-Cd：r=0.20,P<0.05;DTPA-Cu：r=0.19,P<0.05;DTPA-Pb：r=0.23,P<0.05和DTPA-Zn：r=0.23,P<0.05）.随着植物物种多样性的提高,植物地上部分重金属（Cd：r=-0.16,P<0.01;Cu：r=-0.23,P<0.001;Pb：r=-0.15,P<0.05和Zn：r=-0.18,P<0.001）的含量是逐渐下降的.综合分析表明,植物物种多样性对尾矿生态恢复具有促进作用.     

水稻、小麦和油菜种子萌发POD与CAT对酸雨胁迫的响应

研究了pH 2.5～5.0模拟酸雨对水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)和油菜(B.chinensis var.oleifera)种子萌发过程中POD、CAT活性影响.静态与动态实验结果表明,酸雨胁迫下,3类种子萌发时CAT与POD活性的变化幅度是水稻(28.8%,31.7%)<小麦(34.7%,48.3%)<油菜(79.3%,50.0%);CAT与POD与CK达到差异显著水平(p<0.05)的胁迫强度是水稻(pH3.5)>小麦(pH4.0)>油菜(pH5.0),说明保护酶抗酸雨能力是水稻>小麦>油菜.相同胁迫强度下,水稻、小麦和油菜种子CAT变幅     

溶磷细菌筛选及在复垦土壤上对难溶态磷的活化作用

为研究溶磷细菌在复垦土壤上对难溶态磷的活化作用,通过PVK平板法从石灰性土壤中分离筛选出7株溶磷细菌,7株菌株的溶磷能力在296.5～563.5 mg/L之间,菌株的溶磷能力与溶磷圈直径（D）与菌落直径（d）的比值呈显著正相关（p<0.01）;16sRNA序列分析表明,W1、W6属于Enterobacter sp.,W2、W4属于Burkholderia sp.,W3、W5属于Rahnella sp.,W7属于Fluorescent pseudomonas。选择W3、W4、W7作为试验菌株,以磷酸三钙、磷矿粉为难溶态磷源,研究单菌株及组合菌株在配施难溶态磷酸盐条件下对复垦土壤有效磷、各形态无机磷含量及油菜产量的影响。结果表明,同一底物下溶磷细菌各处理复垦土壤有效磷含量和油菜产量显著高于基质处理（p<0.05）,组合菌株处理优于单菌株处理,W3+W4+W7处理两项指标都最高;在溶磷细菌+磷酸三钙底物下,W3+W4+W7处理复垦土壤有效磷含量和油菜产量分别比单施溶磷细菌、溶磷细菌+磷矿粉两个底物下同一处理显著增加94.81%、40.25%和34.13%、9.43%;相同底物下溶磷细菌各处理复垦土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P含量都高于基质处理,Ca₁₀-P含量小于基质处理,O-P含量与基质处理差异不显著。这一结果可为溶磷细菌在复垦土壤上应用技术的研发提供理论基础。     

聚乙烯与磺胺二甲嘧啶复合胁迫对大豆种子萌发及幼苗生长生理特征的影响

土壤环境中微塑料吸附抗生素产生复合污染已不可避免,但二者复合胁迫下的植物生物效应尚不清楚.以大豆品种晋豆21号为试材,采用种子萌发试验和幼苗盆栽试验研究聚乙烯（PE）和磺胺二甲嘧啶（SMZ）不同单一及复合处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合参数、叶绿素荧光参数和氮代谢的影响.结果表明,单一PE处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理的影响总体表现为"低促高抑"的规律,较低水平PE［10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合作用和氮代谢有促进作用,但较高水平PE［100 mg ·L^-1和200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］的抑制作用显著;单一SMZ处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理产生不同程度的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势.不同水平PE和SMZ复合处理下,较低水平PE的加入能够缓解单一SMZ处理对大豆的抑制作用,以10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+1 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的综合缓解效果最佳,具体表现为较单一SMZ处理增加了大豆种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、株高、根长、地上部及根部鲜重、P_n、G_s、T_r、叶绿素含量、F_v/F_m、Φ_PSⅡ、ETR、qP和NR等氮代谢关键酶活性,降低了种子平均发芽时间、C_i、NPQ、NO₃^--N和NH₄⁺-N含量;而较高水平PE的加入增强了SMZ处理对大豆的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势,其中200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+50 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的抑制程度最大.综上可知,低水平PE能够一定程度缓解单一SMZ胁迫对大豆种子和幼苗的抑制作用,而高水平PE的加入则与SMZ产生协同作用,加剧了单一胁迫处理的毒害效应.     

基于HYDRUS-1D模型的植物根系对人工基质水分特征曲线参数的影响

为了定量揭示绿色屋顶植物根系对人工基质水力特性的影响,选用两种景天属植物（垂盆草和佛甲草）及两种人工基质（珍珠岩和蛭石）进行水分及溶质运移实验,基于HYDRUS-1D模型反演人工基质水分特征曲线参数,以此分析植物根系所引起的人工基质水分特征曲线参数的变化.结果发现,植物根系使两种人工基质残余含水率θ_r降低、权重系数w增加.不同植物根系对两种人工基质饱和含水率θ_s的影响不同, 体现为垂盆草根系相较佛甲草根系对θ_s的影响范围更小.植物根系对人工基质吸力参数α₁、α₂的改变效应随人工基质种类发生变化,表现为珍珠岩基质α₁、α₂均因垂盆草根系得以提高、因佛甲草根系而降低,蛭石基质α₁、α₂则因植物根系分别降低和增加.研究结果可为绿色屋顶 植物-人工基质结构优化提供科学依据.     

玉米-土壤和大豆-土壤体系中95Zr的消长动态

采用模拟污染物的同位素示踪技术进行了⁹⁵zr在2种作物-土壤体系中的消长动态研究,并应用库室模型和非线性回归方法确定了各体系的拟合方程.结果显示:①玉米和大豆从土壤中吸收的⁹⁵Zr主要集中在根部,且根部中的⁹⁵Zr比活度随时间呈缓慢增加,并在经历一段时间后逐渐趋于动态平衡;其余各部位的比活度较低,较大部分接近于本底水平,表明⁹⁵Zr被玉米和大豆根系吸收后不易在其体内迁移、输运;②喷施进入土壤中的⁹⁵Zr主要滞留在表层(0～8cm)土壤中,其量占总量的97.5%以上,表明⁹⁵Zr被表层土壤吸附,不易随水流向下迁移;③对实验数据进行回归分析,得玉米和大豆植株中⁹⁵Zr比活度的消长动态拟合方程为C_m(t)=3.2067(1-e^01582t)和C_b(t)=3.0925(1-e^-0.1363t),经方差分析,表明回归方程较好地反应了⁹⁵Zr在玉米-土壤和大豆-土壤体系中的消K动态.     

基于生物光学模型的二类水体光学活性物质估算：以晋江下游河段为例

水体中各组分对光谱的吸收和散射构成了水体的固有光学特性,是生物光学模型的重要参数,是建立水质遥感半分析模型的基础.目前该方法多应用于湖泊水质监测,很少用于河流.因此, 本研究以福建晋江下游河段为例, 探讨水面下反射率R(0^-)与光学活性物质之间的关系,并建立了光学活性物质的估算模型.结果表明,利用R(0^-)₇₅₃与总悬浮物浓度、R(0^-)₇₀₂/R(0^-)₆₈₀与浮游植物色素浓度、R(0^-)₆₇₀/R(0^-)₄₂₃与CDOM吸收系数分别建立的估算模型能取得理想的效果,其决定系数分别是0.953、 0.820 5和0.621 3,对应的相对误差分别是6.1%、 21.87%和22.18%.三者中以悬浮物浓度的反演精度最高,然后依次为浮游植物色素浓度和CDOM.主要原因在于浮游植物色素的浓度相对较低,光谱信号较弱;CDOM的特征光谱波段很窄,而且该波段内的R(0^-)受到其它２种物质存在的影响.     

北京市室外空气真菌分布特征

通过定点取样研究北京市空气真菌的种类组成,浓度特征及其动态变化规律.监测结果表明,北京市空气真菌平均浓度为(1164.8±73.2)CFU.m^-3,浓度变异很大,变化范围为23.6～13959.5CFU.m^-3.空气中优势真菌为枝孢属(Cladosporium)、青霉属(Penicillium)、链格孢属(Alternaria)、曲霉属(Aspergillus)和无孢菌(non-sporing),其中枝孢属是绝对优势真菌,浓度约占真菌总浓度的1/3以上.文教区和公园绿地空气真菌浓度夏季和秋季较高,春季和秋季较低,而交通干线空气真菌浓度4季变化趋势不明显.文教区和公园绿地空气真菌浓度明显高于交通干线(p<0.05),文教区和公园绿地之间则没有显著差异.     

贵州喀斯特水库红枫湖、百花湖P(CO2)季节变化研究

针对贵州喀斯特地区富营养水库（红枫湖、百花湖）表层水中的CO₂分压P(CO₂)进行为期1 a的监测,分析了影响两湖P(CO₂)季节变化的因素并阐明了两湖P(CO₂)季节变化的机理.不同于北部温带地区水库,两湖出现明显的季节变化特征：夏季表层水中CO₂欠饱和,其他季节CO₂过饱和.通过对物理、化学及生物因素与P(CO₂)之间的相关性分析. 结果表明,两湖P(CO₂)与Chla之间存在的显著负相关,是由于浮游植物光合作用与细菌呼吸作用共同影响的结果,也是两湖P(CO₂)出现季节变化的主要原因.水温与P(CO₂)之间的显著负相关,主要是由于水温影响浮游植物生长引起的.降雨量与P(CO₂)之间的显著负相关,主要是由于降雨量影响水库中营养盐的输入和浮游植物生长引起的.NO^-₃、NO^-₂与P(CO₂)之间的显著正相关,是藻类吸收与有机质降解、硝化反应等共同作用的结果.SiO^{2-₃与P(CO₂)之间的显著负相关,是SiO2-₃受降雨输入及藻类吸收共同影响的结果.而两湖DOC与P(CO₂)相关性的差异可能与两湖DOC来源不同有关.}     

纳米杀藻布杀藻效果研究

针对应急性杀藻需求,采用纳米材料研制了纳米杀藻布并对其进行了实验室和小型现场杀藻试验.结果显示,当纳米布面积为0.08cm²·mL^-1藻液时,光照3 000 lx下处理24h,藻悬浮液中微囊藻(Microcystis aeruginosa)、鱼腥藻(Anabaena 7120)、裸藻(Euglena gracilis)、衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的细胞密度分别下降了77%、69.1%、89.1%和56.9%,硅藻舟型藻(Navicula incerta)的叶绿素下降了18.7%.在无锡五里湖水华发生现场小试结果显示处理1d可使水体Chla的水平下降76%.鱼类急性毒理测试显示该材料无毒性.     

苏丹草对铜尾矿的适应性研究

针对铜尾矿废弃地的复垦,选用苏丹草进行5种不同改良方式的盆栽试验.不同盆栽处理以m(尾矿土)∶m(菜园土)分别为0∶100,25∶75,50∶50,75∶25和100∶0配比混合而成.结果表明,低尾矿土含量处理对苏丹草生长无明显抑制现象,抗氧化酶活性随尾矿土含量上升而升高.在纯尾矿土处理中,苏丹草抗氧化酶系统平衡被破坏,MDA含量显著上升,ρ(叶绿素)下降,植物株高和干质量明显降低.通过对苏丹草地上和地下部分对不同尾矿土含量土壤中铜的吸收研究可知,其对铜不具备积累特性.虽然苏丹草对铜的积累量较小,但是由于能适应矿业废弃地极端的环境并且具有一定的耐性,生物量大,故可以选择用于铜矿废弃地的植被重建.      

污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

栾树对湘潭锰尾矿土不同处理方式下植被修复盆栽实验

锰矿废弃地植被修复可促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展,植被修复方法和技术措施对锰矿废弃地的修复至关重要,混合基质中尾泥和尾渣的配置比例与配置方式也是提高植物存活率的关键技术措施.本研究采用栾树进行锰矿废弃物(尾泥和尾渣)盆栽试验,探讨不同混合比例处理方式下锰尾矿废弃物的特性以及栾树对重金属锰的植物修复效果.结果表明:(1)锰矿尾泥呈酸性,尾渣呈碱性,尾渣中全Mn和有效Mn含量高于尾泥,二者混合基质的p H值和全Mn含量则随着尾渣含量所占比例的增加而升高,但有效Mn含量则逐渐降低.(2)不同比例的尾泥和尾渣混合基质可以有效改善土壤的物理性质,提高栾树的存活率和改善植物的生长状况;随尾泥含量的增加,栾树总生物量增多,生产力提高,当V(尾渣)∶V(尾泥)=3∶1时的栾树生产力与对照土壤中的栾树生产力相当.(3)从栾树各器官的Mn富集量、生物富集系数和转移系数来看,栾树不属于Mn超富集植物,但作为Mn的低积累植物,属于Mn的耐性树种,具有较强的适应性,可用于锰矿废弃地的植物稳定修复.     

Response of cowpea and soybean to P and K on terre de barre soils in southern Bénin

Good growth of grain legumes helps food security and protection of the environment but this may require nutrient inputs. A participatory technology development activity explored from 1998 to 2000 the responses of cowpea (Vigna unguiculata) and soybean (Glycine max (L.) Merr.) to inorganic soil amendments (P and K) on terre de barre soils with different levels of degradation in southern Bénin. Adingnigon, on the Abomey plateau, represents a level of severe degradation, while Hayakpa, on the Allada plateau, is still relatively non-degraded. Treatments included: (i) an unamended control, (ii) P fertilizer only, applied in 1998 or 1999, and (iii) P plus K applied in 1999. At Hayakpa, yields without fertilizer were generally moderate to high; responses to P were statistically significant and K application had a significant effect on soybean yield in 2000. At Adingnigon, P application had a large relative effect (30–200%) but a small absolute effect (less than 100 kg/ha) on cowpea and soybean yield. Subsequent K application increased grain yields further (approximately 100 kg/ha) but still not up to the cowpea yield potential. When 13 Mg/ha of organic amendment (chicken manure or cotton seed) were applied to severely degraded plots at Adingnigon with prior grain yields below 200 kg/ha, cowpea yields of more than 500 kg/ha were achieved, approaching their biological potential for the zone. It is clear from this study that (i) P and K inputs are needed for grain legumes even on relatively non-degraded terre de barre soils and (ii) inorganic fertilizer alone will not revive highly degraded soils on the terre de barre plateaus of southern Bénin.     

铜尾矿白羊草叶际和根际细菌群落特征

植物叶际、根际微生物及其生存环境共同形成复杂的生态系统,其中,根际微生物也是土壤物质循环的主要动力,可以为植物的生长发育提供基础.叶际和根际微生物也可作为生态学指标,在矿区生态稳定与生态恢复中具有显著作用.本研究选择铜尾矿优势禾草白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,研究白羊草叶际和根际细菌群落特征,探究影响白羊草叶际和根际微生物群落结构与多样性的关键生态因子.结果表明,白羊草叶际和根际细菌群落结构具有显著差异.其中,白羊草叶际细菌优势属包括假单胞菌属、肠杆菌属和鞘脂单胞菌属,根际细菌优势属为Solrubrobacter和酸杆菌属.白羊草根际细菌群落的香农指数、ACE指数和Chao1指数均显著高于叶际细菌.土壤水分含量、p H、土壤砷和锌含量,白羊草总氮和总硫,及叶片和根内的镉和铬是影响白羊草叶际和根际优势细菌属的主要生态因子.此外,根际细菌群落香农指数与根内铜含量显著负相关,辛普森指数与根的总氮含量显著正相关,叶际细菌群落ACE指数与叶片总硫含量显著正相关.本研究结果可为铜尾矿生态恢复中发掘和利用叶际或根际细菌资源及提高矿区生态修复效率提供科学依据.     

广东大宝山多金属污染排土场耐性植物与改良剂稳定修复研究

通过在广东大宝山多金属污染排土场种植重金属耐性作物红麻、苎麻,辅以石灰+有机肥、石灰+生物炭的土壤改良,研究不同植物稳定修复模式下植物的生长状况、土壤pH与重金属含量、径流液产生与理化性质的变化情况.结果表明:改良剂处理有效促进红麻、苎麻生长,提高株高、根长和生物量,有助于排土场土壤的植被恢复.石灰与有机肥、生物炭的施加可以改善土壤酸性环境,将土壤pH由酸性显著提高至中性,降低土壤重金属生物有效性,且生物炭的作用更显著;随着红麻、苎麻稳定修复时间的增加,土壤重金属有效态含量呈一定程度下降趋势.植物的定植和土壤改良还可以减少地表径流的产生;提高径流液pH,但pH会随着修复时间的增加而下降;径流液中溶解态和悬浮态重金属含量均在植物稳定修复过程中得到降低,土壤中重金属污染物的扩散迁移得到有效控制.     

矿区不同植被复垦模式对土壤细菌群落结构的影响

以安太堡露天煤矿复垦区为研究对象,用PCR-DGGE技术分析不同复垦植被(榆树、落叶松、杏树、云杉和刺槐)及复垦年限(15年和20年)对土壤细菌的影响.土壤细菌多样性分析结果表明:复垦20年组,榆树最高,杏树最低,其余3个植被无显著差异;复垦15年组,云杉显著高于刺槐;刺槐随复垦年限延长,其土壤细菌多样性显著增高,而云杉却反之.相似性系数分析、聚类分析和PCA均显示,相同复垦年限的土样细菌群落结构相似性高.相关性分析表明细菌多样性指数和土壤pH显著正相关.优势和差异条带测序鉴定出Nitrospira、Sphingomonas、Arthrobacter、Brachybacterium、Rhizobium以及Mesorhizobium等或参与氮循环、或降解多环芳烃及杂环有机物的细菌属.本研究说明榆树和云杉有利于土壤细菌多样性的恢复;复垦区土壤的优势菌群多为有利于污染土壤的生态修复和肥力恢复的功能细菌属.     

叶片大气颗粒物滞纳能力评估方法的定量对比

为探究基于相同实验材料和叶面积测定方法的前提下,5 种评估叶片滞尘能力方法的差异,并在此基础上归纳总结各方法的优缺点,本研究以北京市常见、叶片特征区别较大的4个城市绿化树种油松(Pints tabuliformis)、侧柏(Platycfadus orientalis)、银杏(Ginkgobiloba)和一球悬铃木(P...     

4种草本植物对镉的富集特征

以4种草本人侵植物粗毛牛膝菊、洋野黍、莠狗尾草和欧黑麦草作为研究材料,利用盆栽实验研究了这4种植物在土壤镉(Cd)含量(mg·kg-1)为0(TO)、5(T5)、25(T25)和50(T50)处理下的耐受和富集特征,以期筛选出对Cd污染土壤具有修复潜力的植物.结果表明,粗毛牛膝菊在T5～T50处理下,地上部分和根部生物...     

Soil water depletion under various leguminous cover crops in the derived savanna of West Africa

Leguminous cover crops have the potential of making cropping systems in the tropics sustainable if they would not deplete resources such as soil water and nutrients to the detriment of companion crops. Therefore, a study was carried out at Alabata, Ibadan, southwestern Nigeria, to evaluate the effects of leguminous cover crops on soil water suctions in 1993 and 1994 in order to assess the possibility of integrating them into the farming systems of the savanna zone of West Africa. In 1993, 13 leguminous cover crops (Aeschynomene histrix, Centrosema brasilianum, Centrosema pascuorum, Chamaecrista rotundifolia, Cajanus cajan, Crotalaria verrucosa, Crotalaria ochroleuca, Lablab purpureus, Mucuna pruriens, Psophocarpus palustris, Pseudovigna argentea, Pueraria phaseoloides and Stylosanthes hamata) were planted in a randomized complete block design with four replications. Maize and natural fallow (mainly Chromolaena odorata and Imperata cylindrica) were included as comparisons. Only six of the legumes (A. histrix, C. pascuorum, C. cajan, C. ochroleuca, M. pruriens, and P. phaseoloides) were included in the measurements in the 1994 new plots. Soil water suctions at various stages of legume growth were measured at daily or weekly intervals (depending on the frequency of rainfall events) using tensiometers installed at 0–15 and 15–30 cm soil depths. Soil water suctions exceeding 10 kPa (theoretical field capacity) were observed mainly between 6 and 12 weeks after planting (WAP), and by 20 WAP when cover crops had matured and rainfall frequency was very low. Soil water suctions were significantly related (r²>0.80) to dry matter between 8 and 10 WAP. The studied cover crops were classified in three groups which can be used as a guide for choosing the legumes in tropical farming systems. Soil water depletion was markedly influenced by growth characteristics of legumes and distribution of rainfall during the rainy season. Leguminous cover crops conserved soil water after their growth needs were satisfied.