固氮蓝藻在环境保护中的应用研究进展

固氮蓝藻是具有固氮能力的蓝藻的总称,是热带亚热带地区重要的微生物资源。固氮蓝藻在污染修复、生态环境监测、环保生物材料和生物能源开发等环境保护应用领域具有广阔的应用前景。该文就国内外近5 a内(2013—2017年)包括含高浓度氮磷废水处理、重金属或砷污水处理、有机污染物处理、废气处理、生态环境监测、可降解塑料和生物催化剂开发及生物柴油、烃类和氢气等新能源开发相关的固氮蓝藻应用研究热点方向进行全面综述、讨论和展望,以期为国内相关领域的发展提供借鉴。     

灭菌和非灭菌土壤中高氯酸盐污染对水稻幼苗的影响

采用温室盆栽试验,研究灭菌与非灭菌土壤条件下2个品种水稻(GN和IR)幼苗对ClO₄-(高氯酸盐)污染的响应. 结果表明:无ClO₄-污染时,土壤灭菌可促进2个品种水稻的株高、根长和生物量的增长,但有ClO₄-污染时,灭菌处理反而显著抑制水稻生长;当施入ρ(ClO₄-)为0.1 mg/L时,土壤灭菌降低了水稻对ClO₄-的吸收积累,非灭菌组GN和IR分别有69.70%和88.55%的ClO₄-迁移到植物体内,而灭菌组则分别有21.55%和13.98%的ClO₄-迁移到植物体内;ρ(ClO₄-)为50.0 mg/L时,土壤灭菌反而增加了水稻对ClO₄-的吸收积累,灭菌组GN和IR叶片中的w(ClO₄-)分别是非灭菌组的3.67和5.88倍,但无论土壤是否灭菌,迁移到植物体内的ClO₄-所占比例均小于2%;灭菌组93%以上的ClO₄-残留在土壤中,而非灭菌组则有98%以上的ClO₄-转化成为其他物质. 土壤灭菌、ρ(ClO₄-)为50 mg/L处理能够显著降低土壤脲酶和过氧化氢酶的活性.      

赤红壤坡地幼龄果园间种不同牧草的生态环境效应

在赤红壤坡地幼龄果园间种６种牧草,对其生态环境效应进行了试验观测。结果发现,果园间种牧草可明显增大地面覆盖,增加土壤的保水能力,减少水土流失,提高了土壤肥力和土地生产力。然而,由于有些牧草生长旺盛、生物量大,高度和覆盖度大,不可避免地与果树争肥、争水、争光,特别是在贫瘠的坡地上或在干旱季节里。文章指出,幼龄果园间种牧草是一种较好的坡地可持续利用模式,但在牧草品种的适应性选择应加以深入研究。     

广东沼气农业模式的典型调查与思考

回顾了广东沼气发展历程,介绍了广东典型沼气农业模式,包括广东西南部丘陵区典型农户沼气模式,广东东部丘陵区典型农户沼气模式,广东东北部丘陵山区典型农户沼气模式,广东低洼地和积水区农户沼气模式,以及广东规模化养殖场沼气模式,并在此基础上分析了沼气农业模式的空间分布规律、沼气模式和经济发展的关系以及沼气发展的系统工程。     

木薯和花生间作对Cd吸收及根区速效养分的影响

木薯（Manihot esculenta Crantz）是热带和亚热带广泛种植的大生物量能源植物,在污染土壤上具有较强的生物修复潜力,花生（Arachis hypogaea）对土壤Cd具有很强的富集能力.木薯与花生间作可充分利用光热水资源,具有良好的间作优势,是近年来我国南方红壤坡耕地生态种植模式.为了解木薯与花生间作对土壤Cd吸收及根区速效养分的影响,在重金属Cd污染的小区进行了木薯单作、花生单作、木薯与花生间作的比较试验.结果表明,木薯与花生间作的产量土地当量比（LER）大于1,土地利用率提高了87.0%.与木薯单作相比,间作下木薯茎和叶w（Cd）分别降低了12.24%和19.51%,二者呈显著性差异（P < 0.05）,花生籽粒w（Cd）降低了35.38%,与单作花生差异显著（P < 0.05）.与单作下木薯和花生相比,花生、木薯总富集系数分别降低了16.32%、12.45%,间作系统对每hm2土地上Cd的富集量分别提高了10.72%、113.76%;间作下花生根区土壤w（速效氮）、w（速效磷）分别提高了18.85%、20.36%,木薯根区土壤w（速效氮）提高了21.00%,与单作下花生和木薯相比均呈显著性差异（P < 0.05）.研究显示,木薯与花生间作可提高土壤根区速效养分含量,促进作物生长,在提高作物生物量、降低作物各部位单位Cd含量的同时,可提高间作系统对土壤Cd的富集量,这种间作方式对实现两种能源植物生态修复及经济效益的整合具有重要意义.      

纳米银和银离子对2种微藻的急性毒性效应

为了探讨AgNPs对典型微藻的急性毒性效应及其机制,采用柠檬酸钠还原法制备AgNPs,以摇瓶实验法评估了不同浓度的AgNPs和Ag+对铜绿微囊藻和普通小球藻叶绿素a含量、形态结构和叶绿素荧光参数的影响。实验结果表明:AgNPs对普通小球藻和铜绿微囊藻的96 h-EC50分别为1.113 mg·L-1和0.697 mg·L-1,而Ag+对2种藻的96 h-EC50分别为0.106 mg·L-1和0.032 mg·L-1。扫描电镜结果表明:AgNPs处理使普通小球藻细胞表面出现褶皱,细胞变形甚至向内塌陷。对铜绿微囊藻部分细胞出现变形变得不规则,且出现某些胞外物质使细胞粘附在一起。透射电镜观察发现,高浓度Ag+处理使2种藻的细胞均发生质壁分离,部分细胞转变为孢子。而AgNPs处理使普通小球藻细胞蛋白核增大,蛋白核与类囊体区无明显连接通道。铜绿微囊藻拟核区膨大,类囊体和色素体被推向四周,部分类囊体断裂,同时,发现该藻可以分泌胞外物质在细胞周围吸附AgNPs颗粒。对于普通小球藻,0.6 mg·L-1AgNPs处理后细胞光系统Ⅱ的最大光化学量子产率ΦP0相对于CK没有显著差异,但0.09 mg·L-1Ag+处理使ΦP0显著增加。在高浓度AgNPs或Ag+处理时,ΦP0均显著降低。AgNPs未对普通小球藻光系统II性能参数PI_Abs造成影响,但不同浓度Ag+处理均使得该参数显著升高。对于铜绿微囊藻,2种毒物均使其ΦP0显著降低。而PI_Abs仅在2种毒物的最高浓度处理时显著降低。综上,AgNPs对2种藻的急性毒性远小于Ag+,而两者对铜绿微囊藻的毒性均大于普通小球藻。AgNPs胁迫使2种藻叶绿素a含量显著降低,并诱导2种藻在形态结构和光合生理方面发生了显著变化,造成不同程度的损伤,但与Ag+的毒性效应存在一定的差异。提高光吸收能通量补偿耗散能量和分泌胞外物质结合Ag+是微藻2种重要的解毒机制。