丛枝菌根真菌与蚯蚓对玉米修复砷污染农田土壤的影响

通过持续3 a的田间小区试验,研究了单独或联合接种丛枝菌根(AM)真菌和蚯蚓对玉米修复砷污染土壤效率的影响.结果表明,接种AM真菌和蚯蚓均显著提高玉米根系的AM真菌侵染率(P<0.05),且双接种处理显著高于单接种处理(P<0.05);接种蚯蚓或蚯蚓与AM真菌双接种能显著提高玉米地上部、地下部生物量(P<0.05),并促进土壤中晶态的水合Fe、Al氧化物态砷含量升高;AM真菌与蚯蚓双接种处理土壤磷酸酶活性显著高于对照(P<0.05);与对照相比,接种AM真菌和蚯蚓均显著降低土壤砷含量(P<0.05),且蚯蚓与AM真菌双接种处理土壤砷含量显著低于单独接种AM真菌或蚯蚓处理(P<0.05).可见,接种AM真菌和蚯蚓可以明显提高玉米对砷污染土壤的修复效率.     

不同老化时间的TiO_2纳米颗粒对玉米生长的影响

为探讨老化时间对TiO_2纳米颗粒(nanoparticles,NPs)生物有效性的影响,研究了不同老化时间的Ti O_2NPs(0~120 d)对玉米幼苗生长的影响、在玉米体内的吸收及其在植株不同部位的存在位点等。研究发现,不同浓度的TiO_2NPs(1 000 mg·kg~(-1)和2 000 mg·kg~(-1))加入到土壤中,对玉米幼苗干鲜重没有明显的影响,但老化时间小于60 d时,对玉米幼苗株高有一定的抑制效应,老化60 d之后,随着老化时间的继续延长,毒性逐渐降低,最后趋于稳定。老化60 d时,TiO_2NPs处理的玉米幼苗根冠增大,玉米幼苗体内产生H2O_2的累积。在Ti O_2老化土壤中生长的玉米幼苗根系和地上部均有Ti的累积,1 000 mg·kg~(-1)的TiO_2NPs在玉米幼苗根部的生物累积系数达到35.4%,在地上部为13.6%,在玉米植株体内的转运系数为0.38;通过TEM观察,TiO_2NPs可以进入到玉米幼苗体内,并存在于根细胞的细胞质和叶绿体膜上,在叶片细胞的液泡和细胞核中也发现有TiO_2NPs的存在。上述研究结果为客观评价TiO_2NPs的生态风险提供了有用信息。     

Cd胁迫下丛枝菌根对花生生长、光合生理及Cd吸收的影响

为了解丛枝菌根(AM)真菌对花生抗Cd胁迫的作用及其机理,采用温室盆栽试验,研究了Cd胁迫下接种AM真菌对花生生长、根系形态、Cd吸收及光合生理的影响.结果显示,AM真菌能与花生形成良好的共生关系,施Cd对菌根侵染率无影响;Cd胁迫下接种AM真菌能够显著改善花生生长状况,植株体内P含量与吸收量分别提高1.16—1.52、1.22—1.79倍,叶片叶绿素相对含量平均增幅11.79%,地上部分和根系生物量分别增加7.55%—8.19%、10.86%—14.05%,同时接种处理显著增大了花生根系的根长、根表面积、根体积,降低了植株地上部分Cd含量;对于同一施Cd水平而言,菌根花生叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学效率(Fv/Fo)均显著高于非菌根植株,接种AM真菌使花生叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著增大,而胞间CO_2浓度(Ci)显著低于不接种处理.研究表明AM真菌可通过改变花生根系的形态结构来吸附固持重金属Cd,从而减少Cd向花生植株地上部分的转移,降低Cd胁迫对花生植株造成的伤害;另一方面,通过提高花生对矿质元素P的吸收来增加植株体内叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用,增强花生抗Cd毒害的能力,进而促进花生生长,提高植株生物量.     

造纸干粉和糠醛渣对滨海盐碱地玉米生长和土壤微生物性状的影响

通过在江苏省东台市黄海原种场的田间试验,研究了施用造纸干粉和糠醛渣对滨海盐碱地土壤微生物活性与玉米(Zea mays)生长及籽粒全氮含量的影响。与对照相比,施加造纸干粉和糠醛渣后土壤pH值均显著降低(P0.05),土壤微生物代谢活性则显著升高(P0.05);此外,施糠醛渣处理土壤微生物物种均一度(McIntosh)指数显著升高(P0.05),而土壤脲酶活性亦由对照的过高水平(0.50 mg·g-1·d-1)降至0.33 mg·g-1·d-1(P0.05)。施加造纸干粉后,植株地上部和地下部生物量比对照分别提高29%和13%,籽粒产量由1 119 kg·hm-2提高到1 515 kg·hm-2;施加糠醛渣后,植株地上部和地下部生物量比对照分别提高60%和65%(P0.05),籽粒产量则提高到2 371 kg·hm-2,且籽粒全氮含量由对照的过高水平(22.43 mg·g-1)降至18.26 mg·g-1(P0.05)。综上所述,施用造纸干粉和糠醛渣均可缓解盐碱胁迫对玉米生长的影响,同时能提高土壤微生物代谢活性,并且施用糠醛渣对土壤生物性状和玉米籽粒品质的调理效果优于造纸干粉。     

硅对水稻镉转运的抑制效应研究

为探究外源施加硅肥对水稻(Oryza sativa L.)镉积累和转运过程的抑制效应,采用盆栽试验的方法,以广西普遍种植水稻品种"中广香1号"为研究对象,在0、400、600和800 mg·kg~(-1) 4个硅肥(Na2Si O3)处理水平下,研究了不同硅肥施加量对水稻镉吸收转运及产量结构的影响。研究结果显示,糙米镉含量随硅肥用量的增加而显著下降(P0.05)。当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,糙米镉含量最低,为0.39 mg·kg~(-1),相比对照(未施硅肥)减少了32.76%。与对照相比,施用硅肥可以提高土壤p H,且土壤有效态镉的含量随着施硅量的增加而显著降低,当施硅量为800 mg·kg~(-1)时,土壤中有效态镉含量显著低于未施硅处理,降幅达10.57%。研究发现硅肥抑制糙米积累镉与硅阻碍镉在水稻各部位的转运有关,土壤施硅促进水稻根表铁膜的形成,加强铁膜对镉的吸附作用,显著地降低镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运(P0.05);随着硅肥施加量的增加,茎秆对镉的截留效果更显著,当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运因子分别较对照下降了10.34%和15.79%。此外,硅肥处理下水稻产量明显高于对照,且结实率显著增加。因此,硅肥可作为降低水稻镉积累的有效农艺措施。     

丛枝菌根真菌对采煤塌陷复垦土壤磷形态和玉米吸磷量的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌用于退化农林生态系统的生物修复研究是当今生态及环境科学领域的热点问题.许多研究表明AM真菌促进植物对土壤磷的吸收利用,为了解不同的AM真菌对土壤磷形态及其转化规律的影响,通过盆栽试验以不接种处理为对照,分别接种幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum,Ce)、摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae,Mo)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri)3种AM真菌,通过连续种植两茬玉米(2015-2016年)后测定AM真菌侵染率、玉米磷素吸收和土壤磷素形态的变化.结果表明:(1)接种3种AM真菌均成功侵染玉米根系,两茬玉米根系AM真菌侵染率顺序均为Ce≥Mo≥Ri,第二茬侵染率(38.3%-68.8%)较第一茬(14.5%-32.5%)有所提高;(2)随着AM真菌的侵染,接种处理显著提高了玉米磷素吸收,提高幅度达25.5%-82.0%;(3)接种3种AM真菌均显著提高了土壤活性态无机磷(H_2O-Pi、NaHCO_3-Pi)和中等活性无机磷(NaOH-Pi)含量;而土壤中度稳定态磷(HCl-P)和稳定态磷(Residue-P)含量不受影响;接种Mo和Ce对土壤NaHCO_3-Pi含量提高最显著,分别提高了141.02%和88.47%,其次为Ri(43.12%);(4)接种Mo和Ri显著提高了土壤中等活性态无机磷(NaOH-Pi)的含量,分别比CK提高了36.15%和18.82%.总之,接种不同AM真菌均能提高根系侵染率、磷素吸收以及促进土壤磷素活性态、中等活性态无机磷(H_2O-Pi、NaHCO_3-Pi、NaOH-Pi)的转化,提高了土壤磷素的生物有效性,其中接种Ce和Mo能够更好地促进土壤中的磷素向植物可供利用的形态转化,提高植株吸磷量,是适合该矿区土壤的经济高效菌种.(表2参33)     

盐胁迫下接种丛枝苗根真菌对甜菊生长和氮磷吸收的影响

盐胁迫是普遍而严重的世界性环境问题,丛枝菌根(Abuscular mycorrhizal,AM)真菌被认为是提高植物抗盐性的有效的生物方法.甜菊(Stevia rebaudiana)作为一种新兴的保健型糖源植物,分布范围较广.通过设置盐胁迫(0mmol/L和200 mmol/L)和接种AM真菌(未接种和接种摩西球囊霉)4种处理组合,解析AM真菌对甜菊抗盐性的作用机理.结果发现,盐胁迫显著降低了甜菊的各部分鲜重和干重、基质pH值和菌根化结构形成的强度,但显著增加了植株的氮、磷含量.在非盐胁迫下,接种AM真菌显著增加了植株各部分的鲜重和干重;而在高盐处理下,AM真菌的促进效应则不明显,这可能与高盐下AM真菌结构的形成和发育状况的显著降低有关.此外,接种AM真菌显著增加了甜菊植株的磷含量尤其是在高盐胁迫下,且随着盐浓度的升高,甜菊的氮依赖性显著下降而磷依赖性显著升高,促进磷元素的吸收可能是AM真菌提高甜菊耐盐性的内在机理.本研究表明,接种摩西球囊霉可显著增加非盐胁迫下甜菊的生物量,同时有利于高盐胁迫下甜菊植株磷元素的吸收,这可为甜菊的产业化经营和管理提供一定的理论依据.     

污泥堆肥利用中AM对稗草生长及Cu、Pb吸收的影响

在滨海盐渍土中分别混加质量分数为0%、20%、40%和60%的污泥堆肥,作为盆栽基质,研究摩西球囊霉（Glomusmosseae）和根内球囊霉（Glomus intraradices）2种AM真菌对稗草（Echinochloa crusgalli）生长及其吸收Cu、Pb的影响,分别以不接种AM真菌的处理为各自的对照。结果显示：添加污泥堆肥处理中稗草接种苗菌根侵染率均显著高于纯盐泽土处理。同时,随着盐渍土中污泥堆肥含量增加稗草生物量上升,其中在含有40%和60%污泥堆肥处理中接种AM真菌稗草的地上及地下部生物量显著高于未接种苗。接种AM真菌显著提高了稗草Cu、Pb富集总量;接种AM真菌显著提高了稗草地下部Cu富集量,却降低了地下部Pb累积量,提高了Pb向地上部的转运,增加了地上部Pb累积量。这些结果表明污泥堆肥中接种AM真菌可以促进稗草的生长和提高对重金属Cu、Pb的富集能力。     

化学氧化修复对农田土壤和菠菜中多环芳烃含量和组成的影响

采用盆栽实验,研究了过硫酸钠(Na_2S_2O_8)和过氧化氢(H_2O_2)两种氧化剂分别与纳米Fe粉和硫酸亚铁(FeSO_4)两种活化剂结合,以及加入腐殖酸(HA),对多环芳烃(PAHs)的去除,分析了对土壤和菠菜中溶剂可提取态PAHs以及土壤中不同结合态PAHs含量和组成的影响,并分析了波菜中PAHs的毒性当量浓度(BaP_(eq)).结果表明,经过7周修复,对于土壤中溶剂可提取态PAHs,氧化剂剂量为0.2 g·kg~(-1)时,H_2O_2的氧化效果优于Na_2S_2O_8;活化剂剂量为0.448 g·kg~(-1)时,纳米Fe粉的活化效果优于FeSO_4;加入2 g·kg~(-1)HA后PAHs含量有所降低,去除率升高.H_2O_2、纳米Fe粉和HA联合处理后土壤和菠菜中溶剂可提取态PAHs含量均最低,其在土壤中的去除率和菠菜中的减少率均最高,其中土壤中溶剂可提取态PAHs的去除率为36.8%,在菠菜地上部和地下部的减少率分别为45.3%、36.4%.土壤去除率和菠菜减少率中,2环和3环的PAHs高于4环、5环和6环.对于结合态PAHs,经过H_2O_2、纳米Fe粉和HA联合处理后土壤中不同结合态PAHs平均去除率最高,达44.5%.化学处理后,各处理对菠菜的生物量没有影响.H_2O_2、纳米Fe粉和HA联合处理后,菠菜地上部总BaP_(eq)最低.     

桑树(Morus alba L.)原位修复某尾矿区重金属污染土壤

木本植物具有根系发达、生物量大、适应性强等特点,可广泛用于重金属污染土壤修复.本文通过5年的田间修复试验,研究了桑树(Morus alba L.)对污染土壤中重金属的累积和分布特征、土壤中重金属和营养元素有效性含量的变化,来探讨桑树修复某尾矿区污染土壤中Mn、Zn和Cd等重金属的效果.研究结果表明,桑树生物量大,可用于重金属污染土壤的生态修复与景观恢复.田间种植5年后,桑树整株干重每株可达4 kg.桑树对土壤中重金属具有一定的转运和累积能力,地上部分中Cd、Zn和Mn等重金属含量明显大于根部,尤其是叶片中重金属含量明显大于枝和主干中的含量.修复5年后,桑树地上部分Zn和Mn的累积总量可达3277.7 mg·100 m~(-2)和2422.4 mg·100 m~(-2),且土壤中Mn和Zn含量分别从2192.5 mg·kg~(-1)和103.2 mg·kg~(-1)降低至1790.0 mg·kg~(-1)和85.94 mg·kg~(-1),同时土壤有效态Mn和Zn分别显著(P0.05)降低66.0%和28.6%.然而,桑树落叶中Cd、Zn和Mn含量分别可达0.36、64.5、189.2 mg·kg~(-1).因此,通过定期清除桑树落叶或刈割地上部分,可防止叶片中重金属对土壤造成二次污染,同时削减土壤中重金属含量.同时,经桑树修复5年后土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著(P0.05)降低,需定期补充相应氮、磷和钾肥来强化桑树修复尾矿区重金属污染土壤.     

晋北干旱区盐碱地柽柳叶总有机碳与营养元素含量的关系

根据土壤板结程度、地表返盐现象严重程度以及植物生长状况,将晋北干旱区盐碱地划分为相对轻度、中度、重度3个盐碱胁迫等级。以30年生柽柳(Tamarix chinensis Lour.)人工纯林植株为研究对象,通过对不同盐碱胁迫柽柳叶片总有机碳(TOC)以及叶片和0~15 cm表层土壤全N、全P、全K、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Ca等营养元素及土壤CEC含量进行测定,研究晋北干旱区盐碱地柽柳植株体内元素化学计量特征,探讨晋北干旱区盐碱地柽柳叶片和表层土壤营养元素与柽柳叶碳的相关性,探究其叶碳含量的主要限制性营养元素,分析影响柽柳叶碳即植物生长的关键性因素。研究结果表明,(1)p H值在3个等级盐碱胁迫土壤之间无显著差异;Na含量以重度盐碱地最高(1 462.51 mg·kg~(-1)),轻度盐碱地最低(436.67mg·kg~(-1)),差异显著,Na~+含量相差较大导致的盐胁迫是影响柽柳人工林生长的主要环境因子。(2)基于单位质量和单位面积叶TOC含量均以中度盐碱地最高(分别为40.47 kg·kg~(-1)和1.79 kg·m~(-2)),Na含量(2.76 kg·kg~(-1)和0.12 kg·m~(-2))以中度盐碱地最高;基于单位质量的TN(1.95 kg·kg~(-1))和TP(0.27 kg·kg~(-1))含量以轻度盐碱地最高,TK含量(0.70 kg·kg~(-1))以中度盐碱地最高,说明柽柳的生长与体内营养元素密切相关,Na能够在泌盐植物柽柳体内富集,但并不是无限富集,而是存在一个阈值。(3)柽柳叶TOC含量和叶片K、Fe含量呈显著正相关(P0.05),与表层土壤K含量亦呈显著正相关(P0.05),表明这两种元素尤其是K在晋北干旱区盐碱地柽柳叶片形态建成、养分吸收和抗盐碱方面具有重要作用。研究结果可为该地区植被恢复和生态环境改善提供科学依据。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)对镉的耐性和富集特征研究

为探讨观赏花卉应用于植物修复技术的可行性,以细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)为材料,采用盆栽试验,研究了细叶美女樱对镉的耐性、吸收和富集能力,以期为今后观赏植物应用于重金属污染土壤修复提供理论依据。结果表明,随着镉处理浓度的增加,细叶美女樱干重呈先升高后降低的趋势,20~80 mg·kg~(-1)镉处理能促进植株的生长,100~120 mg·kg~(-1)镉处理对生长无影响,表明细叶美女樱对镉有较强的耐性。镉处理下,根系中丙二醛(MDA)含量和电解质渗透率分别于20和60 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,叶片中MDA含量和电解质渗透率分别于120和80 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,说明细叶美女樱受到了氧化伤害,且根系受伤害程度较大;氧化伤害更大程度地刺激了抗氧化防御系统,根系中POD、CAT活性的升高幅度大于叶片中CAT、APX活性的升高幅度,但抗氧化酶不能完全消除膜质过氧化引起的伤害。细叶美女樱各器官中镉含量表现为根茎叶的分布格局,植株对镉的转运系数小于1;但是地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为778.31μg·pot~(-1)。这些结果表明细叶美女樱对镉有很强的耐性和富集能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物。     

GA_3对Cu胁迫下菠菜幼苗矿质元素吸收、细胞超微结构的调控效应及其耐Cu机理研究

为探究菠菜幼苗的耐Cu机理及赤霉素(GA_3)对Cu胁迫下菠菜幼苗耐Cu机理的调控效应,比较了正常生长、Cu胁迫以及Cu与GA_3复合作用(700 mg·kg~(-1) Cu+0、3、5、10、20、40、60、80 mg·L~(-1) GA_3)3种条件下,菠菜幼苗生长量、氧化应激反应、脯氨酸和可溶性蛋白含量、Cu2+积累、矿质元素吸收以及细胞超微结构等指标的变化。结果显示,与正常生长相比(C1),700 mg·kg~(-1) Cu胁迫下(C2处理),幼苗叶部、根部的Cu含量显著增加(P0.05),总鲜重和总干重分别下降了31.9%、40.9%,丙二醛(MDA)、O_2~-和H_2O_2含量增至对照的0.12、1.48、0.69倍,Ca、Mg含量减少,细胞器肿胀,核膜、核仁消失,而脯氨酸和可溶性蛋白含量分别增加了55.4%、17.3%,N、P、K、Fe、Zn含量也有增加趋势,表明该植物具有较强的耐Cu性。与Cu胁迫相比(C2处理),喷施低于5mg·L~(-1)的GA_3时(T1、T2处理),幼苗的叶部Cu含量显著下降(P0.05),根部Cu含量显著增加(P0.05),O_2~-和H_2O_2含量显著减少(P0.05),可溶性蛋白含量和植物生长量也显著增加(P0.05);叶部N、K、Ca、Mg的含量平均增加了3.4%、84.4%、90.7%和130%,Zn含量平均减少了23.8%,根部P、K、Ca、Mg、Zn含量平均增加了46.4%、92.3%、17.8%、98.2%和39.9%,Fe含量平均减少了19.5%;叶部细胞内叶绿体肿胀现象基本消失,基粒片层堆叠紧密,均匀分布在叶绿体内部,液泡面积缩小,线粒体清晰可见。继续增加GA_3浓度时,菠菜幼苗叶部Cu含量降幅减少、根部Cu含量增幅减少,氧化应激反应加剧,可溶性蛋白和矿质元素含量减少,生物量降低,叶肉细胞内叶绿体、线粒体、细胞核数量减少,结构模糊不清。综上所述,低于5 mg·L~(-1) GA_3能有效缓解Cu胁迫对菠菜幼苗的毒害作用,超过此浓度会导致Cu胁迫伤害加重。研究结果可为Cu污染地区蔬菜栽培管理和重金属耐性品种筛选提供试验依据。     

镉胁迫对线麻(CannabisSativaL.)富集及光合特性的影响

选择广泛栽培于西北地区的线麻(Cannabis Sativa L.)进行盆栽实验,研究了Cd胁迫对线麻富集和光合特性的影响.结果显示,线麻根、茎、叶中Cd最大富集量分别达到503.40、350.63、77.90 mg·kg~(-1).随着土壤Cd浓度的增加,线麻根、茎、叶的富集量逐渐增加,且表现为:根部茎部叶部.当Cd≥150 mg·kg~(-1)时,Cd从根部向地上部分的转运开始加强,且地上部分组织中主要集中在茎部.线麻株高、比叶重和生物量随Cd浓度的增加先升高后下降.当Cd浓度≥150 mg·kg~(-1)时,株高、比叶重和地下部分生物量明显低于对照(P0.05),而地上部分生物量不存在显著性差异(P0.05).当Cd浓度为50 mg·kg~(-1)时线麻叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、最大净光合速率和光饱和点达到最大值,光补偿点随Cd浓度的增加而持续增加.结果表明,线麻具有较高的Cd富集能力,可以作为潜在的Cd污染土壤修复栽培作物,但野外修复中如何提高线麻的生物量有待于进一步研究.     

不同氮形态对龙葵镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响

以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)为材料研究了不同氮形态对其镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用龙葵进行植物冶金和镉污染土壤修复提供理论依据。采用龙葵室内盆栽控制试验,采用不同浓度3种氮形态[铵态氮NH_4_2SO_4、硝态氮NaNO_3、硝态-铵态氮NH_4NO_3]处理,以植株生长为重要参考,研究其对镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响。结果表明,(1)镉(10~160 mg·kg~(-1))显著影响龙葵生长,降低生物量积累;外施3种形态氮均能缓解40 mg·kg~(-1)镉毒害,提高地上部生物量、叶绿素含量和镉累积量,且铵态氮对生物量增产与镉累积效果优于其他形态氮肥,其中400mg·kg~(-1)的NH_4_2SO_4最为明显。(2)植株叶片过氧化氢(H_2O_2)水平随施铵态氮和铵态-硝态氮量增加而降低,随施硝态氮量增加而先降后升。(3)过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)随施硝态氮与硝态-铵态氮浓度增加而减低,超氧化物歧化酶(SOD)活性随施硝态氮量增加先升后降;POD活性随施加铵态氮浓度增加而逐渐升高,显示铵态氮能显著提升幼苗抗氧化能力。(4)随硝态氮施加量增加,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性先升后降;而GS活性在铵态氮施加量为100 mg·kg~(-1)时达到最大,随后逐渐降低。同时,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随着3种不同形态氮施加量的增加逐渐降低。从植物修复角度出发,铵态氮对龙葵的强化修复效果优于硝态氮与硝态-铵态氮,尤其是400 mg·kg~(-1)的NH_4~+为龙葵镉修复的最佳浓度。     

外源磷与AMF菌丝对紫色土-玉米间作系统磷迁移的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)在植物与土壤系统中扮演着重要的角色,能促进宿主植物对养分尤其是磷的吸收,间作在提高土壤磷素利用及增产增收等方面具有重要作用。采用隔网分室盆栽模拟试验,根室设玉米单作及玉米-大豆间作处理,并分别进行不同AMF处理(不接种、接种Funneliformis mosseae,分别记为NM、FM),同时对分室进行不同磷处理(不施磷、施无机磷、施有机磷,分别记为P0、IOP50、OP50),研究不同形态外源施磷情况下AMF根外菌丝对间作玉米磷吸收、利用及累积的影响。研究结果表明,(1)FM-IOP50-间作组合处理下的玉米根系最短(16.76 m),生物量最高(1.88 g·pot~(-1)),FM-OP50-间作组合处理下的玉米根系菌根侵染率最高,为66.25%。(2)在相同种植模式及磷处理下,FM处理的玉米根系及地上部生物量均明显高于NM处理;同一磷处理下,无论接种与否,间作玉米地上部和根系生物量均显著高于单作处理。(3)无论何种种植模式及磷处理,接种FM均提高了玉米植株磷含量及磷吸收量,均以FM-IOP50-间作组合处理下磷含量(0.68 mg·kg~(-1))和磷吸收量(15.97 mg·pot~(-1))最高;不管接种及分室施磷与否,间作玉米磷含量和磷吸收量均明显高于单作处理。(4)在同一种植模式及菌根处理下,IOP50处理的玉米根系磷吸收效率均显著高于P0及OP50处理。(5)FM接种、分室施磷和间作均在一定程度上促进了玉米植株生物量的增加及其对磷的累积。所有复合处理中,FM-IOP50-间作组合处理下的玉米磷含量和磷吸收量最高。可见,间作体系接种F.mosseae与外源无机磷施用组合是促进紫色土上玉米生长及磷吸收利用的最佳组合,有望通过降低土壤水溶性磷残留而减少径流磷的流失。     

接种邻苯二甲酸酯(PAEs)降解菌缓解PAEs对玉米胁迫效应和机制研究

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类典型的环境内分泌干扰物,国内农业土壤普遍受PAEs的污染。土壤中的PAEs可被农作物吸收累积,影响植物的生理生化特性和农产品的质量安全。探索PAEs污染土壤的生物修复技术以及高效降解菌缓解PAEs污染胁迫和降低农作物吸收累积PAEs迫在眉睫。以在土壤中的质量分数和检出频率均较高的邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)为目标化合物,采用DEHP污染土壤(18 mg·kg~(-1)和75 mg·kg~(-1))进行盆栽玉米(Zea mays)试验,研究接种PAEs高效降解菌(嗜吡啶红球菌Rhodococcus pyridinivorans XB)缓解DEHP胁迫对玉米生长、吸收积累DEHP的影响及其抗氧化酶系统的响应。结果显示,经DEHP处理的玉米丙二醛质量摩尔浓度显著增加(P0.05),尤其是高浓度处理的玉米根系丙二醛质量摩尔浓度增加464%;且高浓度处理的玉米根系过氧化氢酶和多酚氧化酶活性显著增加(P0.05),生物量显著下降(P0.05),说明DEHP严重影响玉米的生长。与不接种微生物处理相比,玉米接种菌株XB能显著提高玉米体内超氧化物歧化酶(10%~154%)、过氧化氢酶(11%~34%)及多酚氧化酶(48%~288%)活性,显著降低丙二醛质量摩尔浓度(30%~60%),提高玉米生物量(5%~85%),减少玉米对DEHP的吸收积累(4%~60%)。结果说明菌株XB能缓解土壤DEHP对玉米生长的胁迫,降低玉米吸收积累DEHP,有利于保障农产品质量安全。     

退耕还林对土壤养分含量及其垂直分布的影响

退耕还林对生态系统生态过程的影响受到许多学者的关注,但关于不同退耕还林模式对土壤养分含量及其垂直分布的影响的报道较少。文章研究了南方红壤丘陵地区2种具有代表性的退耕还林模式在还林10年后,土壤铵态氮、有效磷、速效钾等养分含量及其垂直分布的变化。结果显示,退耕种植加拿大杨(Populus canadensis)后表土中有机质质量分数(29.25±9.93)g·kg~(-1)、速效K质量浓度(21.12±1.27)mg·L~(-1)均最低,而铵态氮质量分数量(111.60±3.82)mg·kg~(-1)最高,有效磷质量分数(13.710±1.42)mg·kg~(-1)低于水稻田表土中有效磷质量分数量(35.391±1.58)mg·kg~(-1),但显著高于池杉林表土中有效磷质量分数(5.320±0.42)mg·kg~(-1)。退耕种植池杉(Taxodium ascendens)后表层土壤有机质(59.38±1.013)g·kg~(-1)和NH_4~+-N质量分数(104.43±4.08)g·kg~(-1)均分别高于水稻田土壤有机质(47.56±1.01)g·kg~(-1)和NH_4~+-N质量分数(52.22±2.286)mg·kg~(-1),有效磷质量分数低于水稻田(35.391±1.580)mg·kg~(-1),速效K质量浓度(66.303±4.024)mg·L-1与水稻田接近,表明退耕还林降低了土壤中速效K和有效P含量,但促进了NH_4+~-N的积累。加拿大杨林和池杉林土壤中有机质、有效P和速效K含量均随着土层深度增加而下降。水稻田土壤中有机质、有效P含量也随着土层深度的增加迅速降低,NH_4+~-N含量先升高在40~60 cm土层中达到峰值(77.81±1.96)mg·kg~(-1),而后缓慢下降,土壤速效K含量总体上从表层向下逐渐降低,但垂直差异不明显。     

外源钒胁迫下甜玉米植物可溶性蛋白含量的动态变化

采用盆栽试验,研究了不同浓度的钒(V)胁迫对甜玉米植株根、茎和叶蛋白含量的影响.结果表明,随着V胁迫浓度增加,玉米植株各器官蛋白含量呈现先上升后下降的变化趋势,当V浓度达200 mg·kg~(-1),根、茎和叶蛋白含量达最大,分别为63.63 mg·g~(-1)、42.74 mg·g~(-1)和120.08 mg·g~(-1),相比于对照增加52.1%、80.1%和165.7%(34 d),随着V浓度继续增加,植物中蛋白含量下降,但始终高于对照.当V浓度为500 mg·kg~(-1),根、茎和叶中蛋白含量分别降低为55.52 mg·g~(-1)、31.08 mg·g~(-1)和102.2 mg·g~(-1)(34 d).V胁迫时间不同,玉米植株各器官蛋白含量变化趋势不同,在相同V浓度胁迫下,随着胁迫时间的增加,叶蛋白含量先降低后增大,玉米茎蛋白含量变化不大,根蛋白含量则显著下降,当V浓度为500 mg·kg~(-1)时,玉米根蛋白含量分别为27.86 mg·g~(-1)(61 d)和20.63 mg·g~(-1)(91 d),比对照下降了31.4%和43.5%.在低浓度V和短时间胁迫下,玉米植物被诱导作出应激反应,使体内一些参与缓解氧化胁迫的酶活性上升,从而产生相关具有解毒作用的蛋白,使植物蛋白含量增加;当V浓度超过了植物耐受限度,打破了植物新陈代谢平衡,对细胞产生毒性,蛋白合成机制受到破坏,表现为随着V浓度和胁迫时间增加植物蛋白含量下降显著.