丛枝菌根真菌对稀土尾矿中大豆生长和稀土元素吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌Glomus versiforme对稀土尾矿上大豆(Glycine max)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属和稀土元素吸收的影响,旨在为稀土尾矿废弃地的生态重建和植被恢复提供基础依据.结果表明,AM真菌G.versiforme与大豆成功建立了互惠共生关系,具有较高的菌根侵染率,平均为67%.接种G.versiforme显著增加了大豆植株地上部和根部的干重,显著提高了大豆植株中P和K的含量,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设.接种G.versiforme显著降低了大豆地上部Fe和Cr的浓度,增加了根部Cd的浓度,未显著影响其它重金属的浓度;同时,显著降低了大豆植株地上部和根部轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd的浓度.试验初步证明AM真菌对于大豆适应稀土尾矿复合逆境,以及在稀土尾矿上重建植被具有潜在的作用,应进一步验证自然条件下AM真菌的作用潜力.     

施用沼渣和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及矿质营养的影响

沼渣是厌氧发酵的残余物,可作为肥料施用,但因其含有一定量的重金属等有害物质可能导致环境污染风险.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌作为植物共生真菌,可以促进植物对矿质养分的吸收,同时能够通过不同途径减轻重金属对植物的毒害.本文采用甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为供试植物开展盆栽试验,考察施用沼渣结合接种AM真菌对甘草生长和矿质营养的影响.试验结果表明,施用沼渣显著促进了植物生长,提高了植物生物量、磷含量和叶片叶绿素含量,与此同时提高了土壤有机质和磷、铬、铜、铅含量,并导致植物重金属含量显著升高.另一方面,AM真菌能够和甘草根系形成良好共生关系,但施用沼渣对菌根侵染表现出显著抑制作用.接种AM真菌促进了甘草生长、提高了根系磷含量及叶片叶绿素含量,同时显著降低了植株重金属含量至安全阈值以内.本试验表明,施用沼渣同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时阻控重金属污染风险,因而可作为沼渣安全利用的一种可行技术途径.     

接种丛枝菌根真菌对铁尾矿中大豆生长的影响

采用铁尾矿盆栽的方法对接种菌根真菌的大豆生长、菌根侵染率及尾矿养分变化进行了研究。结果表明,接种菌根真菌可以促进植物对养分的吸收,提高植株生物量,同时可改善尾矿。这2种丛枝菌根与植物间表现出良好的相互依赖性和较高的菌根侵染率,取得了明显生态效应。     

丛枝菌根真菌对海州香薷生长及其Cu吸收的影响

在温室盆栽条件下研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌对灭菌土壤中海州香薷生长及其Cu吸收的影响.试验设0,50,100,200,400mg·kg^-1等5个外施Cu水平,Glomus caledonium90036(36)、Acaulospora mellea ZZ(ZZ)2种菌剂处理和1个不接AM真菌的对照处理(CK).苗后60d收获植株.结果表明,尽管菌根侵染率随Cu水平的升高而降低,但都高达50%以上,说明AM真菌易于侵染海州香薷.36和ZZ处理在各Cu水平下都显著提高了海州香薷地上和根系干重.在200mg.kg^-1及以下各Cu水平时,2种菌剂处理提高海州香薷地上部分Cu浓度,在400mg·kg^-1Cu水平时,地上部分Cu浓度在36、ZZ和CK之间没有显著差异.在施Cu水平为0mg·kg^-1时,海州香薷根系Cu浓度在36、ZZ和CK之间差异不显著,在50mg·kg^-1及以上各Cu水平时,36和ZZ降低海州香薷根系Cu浓度.36和ZZ处理在各Cu水平提高地上部分Cu吸收量,在100mg·kg^-1Cu水平时提高根系Cu吸收量.总之,接种AM真菌可以促进海州香薷向地上部转运Cu,提高其地上部分Cu吸收量.     

铜镉胁迫对2种菌根真菌生长和细胞壁离子交换量的影响

在离体培养条件下,研究了铜镉胁迫对2种外生菌根真菌美味牛肝菌(Boletus edulis)和铆钉菇(Gomphidius viscidus)生长状况,培养环境pH值和细胞壁离子交换量的影响.结果表明,以对照相比,铜镉处理抑制了菌根真菌的生物量积累.通过半致死浓度评价2种菌根真菌耐受性发现,铆钉菇的Cu耐受性强于美味牛肝菌,而Cd耐受性弱于美味牛肝菌.菌根真菌培养后,基质pH降低与真菌生物量有关.铜镉处理下菌根真菌单位生物量下降的pH单位大于对照,说明菌根真菌在重金属胁迫下能通过调节自身pH环境缓解压力.铆钉菇的离子交换量在780～1 800μmol·g^-1之间,并随重金属处理浓度的增加而增加;美味牛肝菌的离子交换量在500～750μmol·g^-1之间,并随重金属处理浓度的增加而减少.     

钙和钙离子通道阻断剂对丛枝菌根真菌吸收镉的影响

本试验以三叶草(Trifolium repense L.)为宿主植物,Glomusintra radices为供试菌种,通过分室系统将外生菌丝与植物根系分隔开,并对菌丝室加以不同含量水平的Ca2+、Cd2+和Ca2+通道阻断剂(Verapamil、LaCl3)进行处理,研究在菌丝吸收过程中Cd2+与Ca2+以及Ca2+通道之间的关系.试验结果表明,高Cd2+和LaCl3处理可促进菌丝发育;高Cd2+和Verapamil、LaCl3处理不同程度地降低了菌丝对Ca2+的吸收;高Ca2+和LaCl3处理则可提高菌丝对Cd2+的吸收.根据本试验结果可以认为,Cd2+在菌丝上的跨膜转运不是通过Ca2+通道完成,而且高Ca2+水平有利于Cd2+被菌丝吸收.     

丛枝菌根真菌对铈污染土壤上玉米生长和铈吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的铈(Ce)污染土壤(100、500、1 000 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus aggregatum(GA)和Funneliformis mosseae(FM)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比和稀土元素Ce吸收、转运的影响,旨在为稀土污染土壤的治理提供基础数据和技术支持.结果表明,GA和FM均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为7.12%~74.47%;随着土壤Ce污染程度的增加,玉米菌根侵染率、地上部和根部的生物量、营养元素N、P、K的吸收量以及Ce从根到叶的转运率均显著降低,而玉米植株的C:P和N:P、地上部和根部Ce含量显著升高.接种AM真菌不同程度地促进了玉米的生长,在重度Ce污染土壤接种FM对玉米生长的促进作用显著高于GA,而在轻度和中度Ce污染土壤二者之间无显著性差异;接种显著改善了玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C:N:P在轻度和中度Ce污染土壤GA对营养元素吸收的促进作用要显著高于FM,而在重度Ce污染土壤则反之;接种也显著增加了轻度Ce污染土壤玉米地上部和根部Ce含量,而对中度和重度Ce污染土壤上玉米Ce的吸收无显著影响,促进了Ce从根部到地上部分的转运.试验初步证明,AM真菌能够减轻稀土元素Ce对植物的毒害作用,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值.     

丛枝菌根真菌对不同含盐量湿地土壤中芦苇生长的影响

采用温室盆栽实验的方法,研究接种Claroideoglomus etunicatum(CE)、Rhizophagus intraradices(RI)、Funneliformis mosseae(FM)和Glomus versiforme(GV)对非盐渍化和盐渍化湿地土壤上芦苇(Phragmites australis)菌根侵染率、生物量、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比和Na+、Cl-含量的影响,旨在为我国湿地生态系统的生态恢复和盐碱化修复提供理论依据和技术支持.结果表明,在2种湿地土壤上4种AM真菌的平均菌根侵染率为2.5%~38%,接种CE的侵染率显著高于其它接种处理;盐渍化湿地土壤上芦苇菌根侵染率与非盐渍化湿地土壤间无显著性差异,非盐渍化湿地土壤芦苇生物量、矿质营养元素的吸收显著高于盐渍化湿地土壤,而Na+和Cl-的含量显著低于盐渍化湿地土壤.对于非盐渍化湿地土壤,接种GV处理显著增加了芦苇地上部的干重,促进了芦苇地上部对N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素的吸收,接种GV和RI则显著促进了芦苇根部对P和K的吸收;4种接种处理显著降低了芦苇地上部N∶P,接种FM和GV显著降低了根部C∶N和C∶P;4种接种处理也显著降低了芦苇地上部Cl-的含量,接种RI处理显著降低了芦苇地上部Na+的含量.对于盐渍化湿地土壤,4种接种处理对芦苇生物量、矿质营养吸收和Na+、Cl-的含量均没有显著性影响.结果也表明,AM真菌对于不同含盐量湿地土壤芦苇生长的影响表现出不同的菌根效应,在非盐渍化湿地土壤上对芦苇生长的有益作用明显好于盐渍化湿地土壤.应结合相应的技术措施进一步通过野外实地实验筛选接种效果好的AM真菌菌种,探讨菌根技术对不同含盐量湿地土壤上芦苇生长的实际作用.     

三种除草剂对VA菌根真菌的侵染和植物生长的影响

用不灭菌的壤质黄潮土,在盆栽条件下研究了三种除草剂对VA菌根侵染和植物生长的影响。结果表明,三种除草剂的影响程度依次为绿麦隆>二甲四氯>氟乐灵;对菌根侵染的影响只出现在植物生长早期。接种VA菌根后,菌根侵染率、植物生长量、氮磷吸收量都显著大于不接种的对照植物。     

接种丛枝菌根真菌对蜈蚣草吸收铀的影响

采用盆栽土壤实验,模拟铀(uranium,U)污染土壤,以蜈蚣草(Pteris vittata L.)为研究材料,每盆接种丛枝菌根真菌地表球囊霉(Glomus versiforme,Gv)30 g,探索蜈蚣草菌根对U污染土壤不同时间段的修复效果.结果表明,蜈蚣草菌根侵染率2013年9月最低为57.14%,2014年3月最高为75.20%,呈先上升后下降的年周期变化规律;同一时期蜈蚣草的生物量(干重)Gv组显著高于CK组,根系最为明显;接种Gv组蜈蚣草各器官总U含量均显著高于CK组,且被吸收的U主要固定在根部,Gv组根部总U含量均高于同一时期CK组;接种Gv组基质中总U含量小于CK组,其中接种Gv后蜈蚣草对铁锰氧化态和硫化物态U的吸收效果最好;基质中各形态U随培养时间的延长含量均呈下降趋势.接种Gv组比CK组富集系数大,且均大于1;菌根侵染率与富集系数呈显著正相关关系.以上结果说明接种Gv促进蜈蚣草对U的吸收,因此,蜈蚣草丛枝菌根真菌共生体对治理U污染土壤有良好的应用前景.     

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。     

Seedling growth and metal accumulation of selected woody species in copper and lead/zinc mine tailings

A greenhouse pot experiment was conducted to evaluate the potential of selected woody plants for revegetation in copper (Cu) and lead/zinc (Pb/Zn) mine tailing areas. Five woody species (Amorpha fruticosa Linn, Vitex trifolia Linn: var. simplicifolia Cham, Glochidion puberum (Linn.) Hutch, Broussonetia papyrifera, and Styrax tonkinensis) and one herbaceous species (Sesbania cannabina Pers) were planted in Cu and Pb/Zn tailings to assess their growth, root morphology, nutrition uptake, metal accumulation, and translocation in plants. Amorpha fruticosa maintained normal growth, while the other species demonstrated stress related growth and root development. Sesbania cannabina showed the highest biomass among the plants, although it decreased by 30% in Cu tailings and 40% in Pb/Zn tailings. Calculated tolerance index (TI) values suggested that A. fruticosa, an N-fixing shrub, was the most tolerant species to both tailings (TI values 0.92–1.01), while S. cannabina had a moderate TI of 0.65–0.81 and B. papyrifera was the most sensitive species, especially to Pb/Zn tailings (TI values 0.15–0.19). Despite the high concentrations of heavy metals in the mine tailings and plants roots, only a small transfer of these elements to the aboveground parts of the woody plants was evident from the low translocation factor (TF) values. Among the woody plants, V. trifolia var. simplicifolia had the highest TF values for Zn (1.32), Cu (0.78), and Pb/Zn (0.78). The results suggested that A. fruticosa and S. cannabina, which have the highest tolerance and biomass production, respectively, demonstrated the potential for tailings revegetation in southern China.     

丛枝菌根真菌对紫羊茅镉吸收与分配的影响

采用盆栽方法模拟土壤Cd污染状况,研究接种丛枝菌根真菌对紫羊茅生长及对Cd吸收、分配的影响.结果表明,土壤加Cd15～50mg·kg-1对菌根侵染率无显著影响;在不加Cd的土壤中,接种菌根真菌有助于Cd的吸收和向地上部的运输;在Cd污染土壤中,接种菌根真菌并未明显改善紫羊茅的磷营养状况,并且也没有明显增加紫羊茅的生物量,但是地上部的Cd浓度和吸收量均显著低于不接种的处理,其原因是菌根真菌强化了Cd在紫羊茅根系的固持作用,减少Cd在地上部的分配比例,从而降低了紫羊茅地上部对Cd的积累.试验还观察到,不同菌根真菌对紫羊茅吸Cd量的影响具有一定差异,Glomusintraradices在Cd污染的土壤中对Cd吸收的抑制效应大于Glomousmosseae.这些结果一方面说明菌根真菌侵染是紫羊茅地上部Cd含量减少的直接原因,同时也反映出在自然生态系统中,作为污染物由土壤环境进入食物链系统的门户之一的丛枝菌根真菌在调节生态系统中重金属Cd的生物循环、减轻重金属Cd对食物链的污染风险方面发挥着重要作用.     

丛枝菌根真菌和两株细菌对土壤中DEHP降解及绿豆生长的影响

采用绿豆为供试植物,通过温室盆栽试验研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌与DEHP降解菌对DEHP污染土壤的修复作用以及对植物生长的影响.试验土壤中添加DEHP含量为100mg·kg-1,试验设AM真菌Acaulospora laelis 90034、降解菌Bacillus sp.DW1和Gordonia sp.DH3单独接种以及互相组合的联合接种处理,同时设置不接种的对照处理(CK).苗后60 d收获植株.结果表明,AM真菌能很好的侵染绿豆的根系,菌根侵染提高了绿豆地上部分的干重,而对根系的干重则没有显著的影响;同时菌根侵染也促进了绿豆的P营养.但接种DW1与DH3对菌根侵染率与绿豆生长都没有显著影响.3种菌剂无论是单独或者联合接种都能显著促进土壤中DEHP的降解,3种菌剂同时接种则对DEHP的降解能达到最好的协同作用,同时也减少DEHP在绿豆地上部分的累积,这为DEHP污染农田土壤的植物修复提供了理论依据.     

Effects of long-term land use on arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin-related soil protein

The maintenance of soil health and productivity is a central aim of sustainable agriculture. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are soil biota fundamental for soil fertility and plant nutrition, which may be used in the evaluation of the impact of agronomic practices on soil quality. In the present study we evaluated the influence of three different land uses on AMF populations and correlated glomalin-related soil protein (GRSP) content with AMF biomass parameters, such as spore density and biovolume. Among the differently managed sites – maize monoculture, grassland and poplar grove – maize soil showed the lowest AMF spore number and GRSP content. The same morphological taxa were found in the three sites, except for one additional morphotype in poplar grove. A good correlation between GRSP and spore biovolume was found, suggesting that GRSP may represent a useful biochemical parameter for the assessment of biological soil fertility in sustainable agriculture.     

Effect of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on the degradation of DEHP in soil

The effect of inoculation with arbuscular mycorrhizal(AM) fungi( Acaulospora lavis) on the degradation of di(2-ethylhexyl) phthalate(DEHP) in soil was studies. Cowpea plants( Pigna sinensis) were used as host plants and grown in a specially designed rhizobox. The experimental results indicated that, both in sterile and non-sterile soil,mycorrhizal colonization rates were much higher in the mycorrhizal plants than in the non-mycorrhizal plants. Addition of 4 mg/kg DEHP slightly affected mycorrhizal colonization, but the addition of 100 mg/kg DEHP significantly decreased mycorrhizal colonization. DEHP degradation in the mycorrhizosphere (Ms) and hyphosphere (Hs),especially in the Hs, increased after inoculation with Acaulospora lavis. It is concluded that mycorrhizal hyphae play an important role in the plant uptake, degradation and translocation of DEHP. The mechanism might be attributed to increased numbers of bacteria and actinomycetes and activity of dehydrogenase, urease and acid phosphatase in the Ms and Hs by mycorrhizal fungi.     

丛枝菌根真菌及猪炭对多氯联苯污染土壤的联合修复作用

选用玉米(Zea mays L.)为供试植物,采用盆栽试验研究了接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌(Funneliformis mosseae)和添加不同粒径猪炭对多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)污染土壤的联合修复效应及其对土壤微生物的影响.结果表明,接种AM真菌(10%接种量)及添加2.5%猪炭对土壤有效磷含量提高具有显著的协同效应,猪炭还显著提高了土壤有机碳、速效钾含量和pH值(p0.05);猪炭显著促进了菌根真菌侵染率,但对玉米根系生物量具有抑制作用.接种AM真菌的同时添加猪炭提高了细菌16S rDNA丰度,且接种AM真菌同时添加粒径0.25 mm猪炭显著促进了土壤PCBs降解率.AM真菌与猪炭改变了土壤微生物种群的相对丰度,其中,Planctomycetes与土壤三氯联苯降解显著相关(r=0.049,p0.05),而Acidobacteria与五氯联苯降解显著相关(r=0.008,p0.01).AM真菌及猪炭提高了土壤有效养分含量,促进了植物生物量和土壤PCBs降解,对PCBs污染土壤具有较好的修复潜力.     

铜尾矿库区土壤重金属及微生物重金属抗性基因空间分异特征

重金属污染的长期存在,使环境中的微生物保持并不断强化其自身重金属抗性.为了研究长期污染场地重金属污染水平和土壤中微生物重金属抗性之间的关系,本文以山西省灵丘县刁泉铜矿尾矿库区及其周边为研究对象,研究了不同立地条件下土壤重金属含量特征以及重金属抗性基因的丰度与分布,采用Hakanson潜在生态风险指数法对该区域的生态环境风险进行了评估,并对重金属及重金属抗性基因进行相关分析.结果表明:①研究区土壤重金属污染严重,7种重金属Cr、Ni、Zn、As、Cd、Cu、Pb含量均超过山西土壤背景值,单因子潜在生态危害程度顺序基本上为CdPbCuAsNiZnCr.②尾矿库区存在不同程度的生态危害,尾矿坝、草地属于很强生态危害,林地、农田处于强生态危害,不同样地间的潜在生态风险顺序为草地尾矿坝农田林地.③相对丰度较高的重金属抗性基因主要是针对Cu、As的抗性,针对Cu抗性以cop基因为主,针对As抗性以ars基因为主.④除copA基因与重金属之间存在显著相关性外,其他重金属抗性基因与重金属含量之间的相关性不显著.