不同栽培条件下印度芥菜对重金属的吸收比较

分别以石英砂(砂培)和潮褐土(土培)为栽培基质,以印度芥菜为供试植物,以巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌为强化微生物,开展盆栽模拟试验,探讨印度芥菜在不同栽培基质条件下对土壤中重金属的吸收规律以及微生物对印度芥菜吸收重金属能力的增效. 结果表明:砂培条件下印度芥菜对重金属的吸收量远大于土培基质,其中Cd表现最为明显;砂培条件下印度芥菜地上部w(Cd)为土培基质中的10.99倍,w(Pb)为6.19倍,w(Zn)为1.72倍;地下部w(Cd)为土培基质中的33.95倍,w(Pb)为28.04倍,w(Zn)为10.61倍. 印度芥菜地下部对重金属的吸收富集能力远高于地上部,约为地上部的1~3倍. 经微生物强化处理后,印度芥菜对重金属Cd、Pb、Zn的富集系数分别增加了0.09、0.09和0.12,说明微生物可强化植物对重金属的吸收. 印度芥菜对重金属吸收潜力较大,但土壤中重金属的生物有效性限制了植物吸收的效率,因此采用微生物强化植物修复土壤重金属污染意义很大.      

Lelliottia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染

利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长发育，导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌(Lelliottia sp.Kz9)和100 nm纳米零价铁(nZVI₁₀₀)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结果表明：nZVI₁₀₀在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸收(p<0.05),nZVI₁₀₀在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸收(p<0.05);联合施用Kz9和nZVI₁₀₀对不同浓度镉污染土壤印度芥菜叶片中叶绿素含量和铁吸收均有显著促进作用(p<0.01);不同浓度镉污染土壤中印度芥菜受Kz9和nZVI₁₀₀的正向影响依次为nZVI₁₀₀处理组>Kz9与nZVI₁₀₀联合处理组&...     

一株铅镉抗性菌株WS34的生物学特性及其对植物修复铅镉污染土壤的强化作用

从土壤样品中筛选出一株对碳酸铅、碳酸镉活化能力最强的铅镉抗性细菌WS34,并研究其生物学特性.经生理生化特征及16S rDNA序列分析,菌株WS34被鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia sp.WS34).菌株WS34对多种重金属和抗生素具有抗性,具有溶磷、分泌吲哚乙酸、产生铁载体和ACC脱氨酶的能力,并对温度、pH、盐浓度具有一定耐受性.利用盆栽试验研究了菌株WS34、EDTA及EDTA和WS34复合3种处理下对印度芥菜和油菜生长及富集铅镉能力的影响.结果表明,菌株WS34能促进供试植物生长,使印度芥菜和油菜的干重分别比对照增加21.4%～76.3%和18.0%～236%,铅镉积累量比对照增加9.0%～46.4%和13.9%～329%,且油菜中的增加量大于印度芥菜.EDTA能使印度芥菜和油菜的铅镉积累量比对照分别增加25.1%～475%和10.1%～84.5%.0.5mmol·kg-1EDTA 菌株WS34的复合处理下,植物的重金属吸收量与EDTA处理相当甚至高于EDTA处理.     

镉锌铅复合污染土壤的超富集植物修复能力研究

在分析某金属矿区周边及试验基地土壤基本特征的基础上,采用正交试验法对超富集植物龙葵及印度芥菜进行镉、锌、铅复合污染的盆栽试验,同时对龙葵及印度芥菜的根、茎、叶样品中镉、锌、铅含量进行测定和方差分析。主要研究结果如下:1)龙葵和印度芥菜对重金属Cd、Zn具有很强的吸纳与耐受能力,且其吸收量随土壤中重金属浓度的增加而增加,但是对Pb的吸纳能力并不强。2)在3种重金属同时存在的情况下,龙葵和印度芥菜地下部对重金属Pb的吸收富集能力分别为地上部的2~4倍和2~12倍;龙葵和印度芥菜地下部对重金属Cd的吸收富集能力略小于地上部;而龙葵和印度芥菜地下部对Zn的吸收富集能力则小于地上部。3)在镉、锌、铅复合污染条件下,龙葵和印度芥菜对3种重金属吸收富集能力的大小依次为Zn>Cd>Pb。龙葵对重金属Cd和Pb的转运系数大于印度芥菜,而印度芥菜对Zn的转运系数大于龙葵。     

Rhizobium sp.W33对不同植物吸收铜和根际分泌物的影响

通过盆栽试验,采用1株植物促生细菌Rhizobium sp.W33接种黑麦草、狼尾草、高羊茅、紫花苜蓿、猪屎豆、油菜和印度芥菜等7种不同植物,考察了Cu胁迫下菌株对植物生物量、Cu含量和根际土壤中分泌物的影响,并筛选根瘤菌-植物联合修复重金属污染土壤的组合体系,以期初步探明细菌-植物联合修复重金属污染土壤的机制.结果表明,接种Rhizobium sp.W33后,有5种植物的干重增加了11%~56%,增加幅度为印度芥菜黑麦草高羊茅狼尾草油菜,紫花苜蓿和猪屎豆的干重下降.黑麦草、狼尾草、高羊茅和猪屎豆根内Cu含量接近或超过1000mg·kg-1,Cu大量积累在植物根部.Rhizobium sp.W33能够显著促进黑麦草吸收Cu(p0.05),并提高其对Cu的富集系数和转移系数,增加根部和地上部的Cu总量.苹果酸是供试植物-细菌联合修复Cu污染土壤的主要有机酸种类,接种根瘤菌W33后黑麦草、狼尾草根际的苹果酸和水溶性糖含量降低,过氧化氢酶活性增加,其中,苹果酸、水溶性糖含量与黑麦草中Cu含量呈显著相关性(p0.05).因此,根瘤菌W33-黑麦草联合体系修复重金属Cu污染土壤的效果最好,具有应用于重金属Cu污染土壤稳定修复的潜力.     

油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力

以超累积植物印度芥菜为参比植物,通过温室盆栽土培试验研究了筛选出的两种芥菜型油菜的吸Cd特征和作为超累积植物修复Cd污染土壤的潜力.试验结果表明,土壤中Cd浓度在0～20mg/kg范围内,油菜溪口花籽的地上部生物量、地上部吸Cd量和对土壤的净化率均明显高于朱苍花籽油菜和参比超累积植物印度芥菜.体内Cd浓度也和印度芥菜相当,其吸收的Cd 88%以上分布在地上部且有较强的耐Cd毒能力.油菜溪口花籽具备超累积植物的特征且有较强的修复Cd污染土壤的能力.     

一种微生物絮凝剂及其应用研究

经过分离驯化筛选,从渤海湾海边土壤中获得一株能够生产微生物絮凝剂的SY-Z5菌株,经分子生物学鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus magaterium),该生物絮凝剂与生产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)SY-ND发酵液复配使用具良好絮凝效果,采用单因素筛选及正交试验对使用条件进行优化,结果表明,絮凝100 m L 40%高岭土悬浮液时,最佳使用条件为1%Ca Cl21.0 m L,产絮菌SY-Z5发酵液1.5 m L,SY-ND发酵液0.5 m L,调pH为9。在此条件下处理焦化废水,悬浮物去除率达65.5%,说明微生物絮凝剂SYZ5与SY-ND菌株复配能够有效去除悬浮物,作为絮凝剂应用具有开发前景。     

产多胺细菌调控根际细菌群落阻控小麦Cd吸收效应

土壤中的一些功能微生物能够通过吸附和沉淀等作用固定重金属,降低其有效态含量,从而阻控作物对重金属的吸收,在中轻度重金属超标农田钝化修复中发挥着重要作用.通过盆栽试验,借助高通量测序技术研究外源产多胺细菌Bacillus sp.N3的接种对小麦Cd吸收和根际土壤细菌群落组成和功能的影响.结果 表明,与不接菌对照相比,菌株...     

产铁载体细菌强化甜高粱修复土壤重金属污染

从重金属污染矿区筛选得到一株具有分泌铁载体能力的菌株T07,经生理生化和16S rDNA序列分析鉴定其为假单胞菌属(Pseudomonas sp.T07)。菌株T07应用于微生物强化能源作物甜高粱修复重金属污染土壤的盆栽试验结果表明,T07的接入能够显著提高甜高粱的生物量和重金属的吸收量,其中地上部和根部的干重比未接菌的对照分别增加了22.6%和33.3%,而甜高粱地上部Cd、Zn和Cu的总含量分别提高了55%、55.6%和49.5%。试验中发现菌株T07在根际与植物的相互作用过程中促进了甜高粱对土壤中矿质营养元素如Fe和P的吸收,同时改变了土壤中重金属的可溶出性。研究表明产铁载体细菌T07可改善能源作物甜高粱的重金属修复效率,具有潜在的实际应用价值。     

印度芥菜对土壤中难溶态Cd的吸收及活化

通过根际袋法土培试验,研究了印度芥菜对石灰性土壤中难溶态Cd的吸收、活化和体内累积规律.结果表明,印度芥菜能活化、吸收石灰性土壤中的难溶态Cd,随着土壤中加入CdCO₃量的增加,印度芥菜地上部和根系中Cd含量显著增加.印度芥菜吸收的Cd 71%～82%累积在地上部;在土壤中加入难溶态Cd 5～40mg/kg条件下,印度芥菜对土壤的净化率为0.83%～1.25%.     

攀枝花矿区糙野青茅根际耐铬放线菌筛选及促生能力评价

从攀枝花矿区糙野青茅根际土中分离放线菌,筛选获得对重金属铬具有强耐受性、抗菌促生和产胞外酶能力的放线菌,为微生物-植物联合修复重金属污染提供菌种资源.采用稀释涂布法进行放线菌的分离,通过放线菌在不同铬浓度高氏一号培养基上的生长状况判断其对重金属铬的耐受性,进一步采用原子吸收分光光度法分析菌株对铬耐受性强的菌株耐铬及去铬能力;通过对菌株产铁载体、溶磷、产吲哚乙酸(IAA)、产纤维素酶、产淀粉酶、产木糖酶、产酪蛋白酶能力及抗菌活性的筛选,综合评价菌株抗菌促生能力.结果显示,分离获得的27株根际菌株,光学显微形态及扫描电镜结果均显示为放线菌,其中有14株能在含铬的培养基上生长,具有耐铬能力.16S rRNA基因测序结果显示,14株放线菌分属于链霉菌属(streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)和冢村氏菌属(Tsukamurella).菌株SCAU9002和SCAU9008在铬浓度为300mg·L~(-1)的处理下培养6 d,去铬率分别达到81.17%和78.41%;菌株SCAU9002、SCAU9006、SCAU9008、SCAU9009、SCAU9013同时具有3种促生功能,盆栽实验结果进一步表明,在重金属胁迫下,经菌株处理后的玉米植株更高,生物量更大,根系更发达,促生效果较好.此外,菌株SCAU9006对6种病原菌具有拮抗作用,5株菌同时具有3种及以上产胞外水解酶的能力,4株菌能在7%的NaCl浓度下生长,13株菌在pH5.0~8.0的范围内均可生长.结果表明,根际放线菌在促进矿区植物生长和铬尾矿污染土壤的生物修复研究中具有很大潜力.     

巨大芽孢杆菌对土壤理化性质及植物富集镉锌的影响

不同生物之间存在复杂相互作用,构建多元生物协同修复有利于提高修复效果.微生物群落繁殖快,适应性强以及抗逆性等优势在土壤重金属污染治理中发挥着重要作用.以巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）为供试菌株,以包心芥菜［Brassica juncea（L.） Czerniak.］为供试植物,探究二者联合作用下修复Cd和Zn污染土壤的可行性.首先开展60 d室内培养试验,明确巨大芽孢杆菌活化土壤Cd和Zn含量的潜力及改善土壤质量的可行性;进而通过盆栽试验探究巨大芽孢杆菌对包心芥菜富集重金属的影响.结果表明室内培养条件下,巨大芽孢杆菌能够显著降低土壤pH值,土壤有效态Cd和Zn含量显著增加,与对照相比,增幅分别为24%~47%和11%~13%;同时土壤磷酸酶（ALP）、蔗糖酶（SU）和脲酶（UR）活性明显改善.盆栽试验结果表明,与对照相比,接菌处理显著提高了包心芥菜生物量,增幅为10%~23%.同时植物富集Cd和Zn含量升高：植物地上和地下部分Cd富集浓度分别为对照组的1.61~1.70倍和1.05~1.15倍;不同部位对Zn的富集浓度分别为对照的1.38~1.61倍和1.47~1.53倍.相关性分析结果表明,土壤pH值是引起土壤重金属有效态活性和酶活性改变的关键因素.接菌处理下,植物过氧化氢酶（CAT）活性对增强植物抗逆性更为显著.试验结果初步证实了巨大芽孢杆菌-包心芥菜联合修复Cd和Zn污染土壤的可行性.     

印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响

在石灰性土壤加入CdCO3条件下 ,通过温室土培盆栽试验研究印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响 .试验结果表明 ,印度芥菜和油菜互作时 ,印度芥菜对养分的竞争能力强 ,地上部干重高于单作时的 ;而与之互作的油菜由于根际土壤溶液中的有效态镉含量增加或对养分的竞争能力弱 ,地上部干重低于单作时的 .印度芥菜的根系有很强的活化能力 ,和油菜互作时可提高植物提取修复难溶态镉污染土壤的能力 ,和单作相比 ,互作对印度芥菜吸收镉的能力无显著影响 ,但却可以显著增加油菜植株体内的镉含量 ,在土壤相同镉量的条件下 ,印度芥菜和油菜互作时植株的吸镉量和对土壤的净化率均高于单作     

Cd-Cu-Pb复合污染对芥菜吸收Cd、Cu和Pb及矿质元素的影响

以十字花科的芥菜为材料,通过室内盆栽均匀设计试验,研究了Cd-Cu-Pb复合污染下芥菜对重金属的吸收转运特点以及对矿质元素吸收的影响. 结果表明:3种重金属在芥菜体内积累能力为Cd＞Cu＞Pb;芥菜对Pb、Cd有较强耐性,对高浓度Cu耐性不强. 土壤中重金属的含量是影响芥菜各部分重金属含量的主要因素之一;Cd可抑制芥菜对Pb的吸收和转移,促进Cu向芥菜地上部转移;Cd-Pb复合效应促进了Cd在芥菜体内累积;Cu抑制芥菜吸收Pb;Cu-Pb可促进Cd抑制Cu在芥菜各部的积累. 与对照相比,复合污染显著降低了芥菜对矿质元素的吸收累积,各处理芥菜对Mg、Fe和K的吸收转移特点显示出相似的规律,即地上部w(Mg)远大于地下部而w(Fe)和w(K)为地下部占优. Cd可极大促进芥菜对K的吸收而抑制对Fe的吸收,Cu则阻碍地下部对K的吸收;Cu与Cd-Pb复合效应可抑制K向地上部转移.      

微生物絮凝剂产生菌的筛选及其培养条件研究

用常规的分离、纯化方法,从长沙市第一污水处理厂活性污泥中分离筛选出5株产絮凝剂的菌株,复筛得到1株絮凝活性较高的微生物絮凝剂产生菌,编号为N11。以菌株N11为研究对象,测定其发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率,得到该菌产絮凝剂的适宜培养基及培养条件如下:蔗糖20g、酵母膏0.5g、脲0.5g、硫酸胺0.2g、NaCl 5g、水1000mL、pH值7,温度为30℃,摇床转速为170r/min,培养时间72h。在最适培养条件下其对高岭土悬浊液、土壤悬浊液的絮凝实验取得良好效果,絮凝率均达到90%以上。     

解磷细菌Klebsiella sp. M2钝化重金属及阻控小麦吸收Cd和Pb效应

解磷微生物能够将土壤中难溶性的磷转化为可供植物吸收的磷,同时可溶性磷酸盐也能与重金属结合生成沉淀,降低土壤中有效态重金属的含量,进而阻控作物对重金属的吸收,在重金属污染土壤修复中发挥着重要的作用. 通过溶液培养试验研究解磷细菌Klebsiella sp. M2固定Cd和Pb以及释放PO₄^3-的规律,并通过盆栽试验探究菌株M2对小麦吸收Cd和Pb的影响及其微生物学机制. 结果显示,菌株M2通过细胞壁吸附和诱导磷酸盐沉淀降低溶液中Cd和Pb的浓度,并增加溶液中PO₄^3-的浓度. 盆栽试验表明,与不接菌和接灭活菌M2对照相比,接种活菌株M2后能够显著提高（123%~293%）土壤Ca₂-P和Ca₈-P的含量,降低小麦根际土壤中DTPA-Cd（34.48%）和DTPA-Pb（36.72%）的含量,进而阻控小麦籽粒对Cd和Pb的富集. 此外,高通量测序结果表明,菌株M2显著提高了小麦根际细菌群落的多样性,提高了小麦根际土壤中Proteobacteria、Gemmatimonadetes和Bacteroidota的相对丰度,同时增加小麦根际土壤中具有重金属固定和解磷促生特性细菌的相对丰度（主要为Sphingomonas、Nocardioides、Bacillus、Gemmatimonas和Enterobacter）,而这些菌属在钝化重金属和阻控小麦吸收重金属的过程中发挥了重要作用. 研究结果可为重金属污染农田的生物修复提供菌种资源和理论依据.     

耐高温解磷菌的筛选及解磷能力研究

以高温堆肥为原料,通过无机磷培养基筛选、耐高温驯化得到5株耐高温解磷菌,命名为P1～P5.各菌株最佳生长温度为40～50 ℃,其中P1可在35～53 ℃生长,P2～P5在35～50 ℃生长.通过50 ℃高温摇床发酵培养,分别测定了耐高温解磷菌P1～P5的发酵液中ρ(水溶性磷),ρ(微生物量磷),总解磷量和pH.结果表明,在50 ℃下摇床振荡培养耐高温解磷菌P1～P5,7 d后发酵液中ρ(水溶性磷)为30.9～47.6 mg/L,ρ(微生物量磷)为116.4～164.4 mg/L,总解磷量为152.1～201.6 mg/L,发酵液pH明显为酸性,但其与菌株解磷能力没有显著的相关性.在解磷方面,ρ(微生物量磷)明显高于ρ(水溶性磷),因此ρ(微生物量磷)是分析解磷菌解磷能力不可忽视的重要部分.5株解磷菌均具有良好耐高温能力及解无机磷的生理生化功能.      

株洲清水塘工业区周边土壤微生物群落特征

基于Illumina高通量测序技术分析了株洲清水塘工业区周边土壤的微生物群落特征,研究重金属污染对土壤微生物群落的影响.结果表明,土壤微生物群落的相对丰度和多样性变化趋势一致,均随着重金属污染程度增加而减小;稻田土壤平均相对丰度最高的门是变形菌门(49. 56%),其次为绿弯菌门(13. 07%)和酸杆菌门(8. 77%);较高重金属污染程度下伴随着更高丰度的变形菌门、绿弯菌门与更低丰度的硝化螺旋菌门、酸杆菌门; 4组样品的微生物群落结构相似性较高,OTU重叠度达52. 64%,丰度较高的OTU其微生物群落更趋向于相似;结合Spearman相关性分析,Cr与变形菌门显著负相关,与绿弯菌门显著正相关,Cd、Cu、Pb和Zn与硝化螺旋菌门显著负相关.以上结果表明,重金属污染是影响清水塘工业区周边土壤微生物群落结构的重要因素.     

新乡市镉污染土壤细菌群落组成及其对镉固定效果

重金属污染土壤中具有丰富的微生物群落组成,为生物修复提供了微生物资源.本研究以新乡市某电池厂周边Cd污染土壤为研究对象,采用高通量测序和平板分离方法分析其细菌群落组成.传统培养方法表明新乡市重金属污染土壤细菌由厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门这4个门,芽孢杆菌属、节杆菌属和根瘤菌属等30个属组成;高通量测序表明,其由变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等25门及400属组成.相较于培养方法,高通量测序群落组成更为丰富.基于高通量测序的分子生态网路分析表明其关键细菌分别为Arthrobacter、Marmoricola、Nocardioides、Ferruginibacter、Flavitalea、Nitrospira和Lysobacter等组成.对分离的159株可培养菌株进行Cd摇瓶吸附实验,结果表明Aneurinibacillus、Arthrobacter和Bacillus等11个属的30株菌具有较好地固定效果.效果验证实验表明,Ochrobactrum sp. 1-6、Bacillus sp.2-11和Pseudomonas sp.1-9等6株高效菌株能提高青菜(鸡毛菜)生物量、降低青菜不同组织中的Cd含量.本研究为新乡市重金属污染土壤修复提供菌种资源,同时为重金属污染土壤细菌群落和功能提供参考依据.     

再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明：相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.