模拟酸雨对外来入侵植物三叶鬼针草生长及化感作用的影响

外来入侵植物三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）对我国华南地区生态系统造成严重危害,同时华南地区也是强酸雨分布区域。采用不同pH值（2.5,4.0,5.6）的模拟酸雨对三叶鬼针草种子和幼苗进行处理,测定其对种子萌发和幼苗生长的影响;室外模拟酸雨喷淋三叶鬼针草,生物测定三叶鬼针草叶片水浸提液对受体植物的化感作用的变化。结果表明：pH为4.0和5.6的酸雨处理后提高了三叶鬼针草种子的萌发率;pH为4.0的酸雨促进幼苗生长,增加幼苗苗高和生物量;而pH为2.5的酸雨抑制三叶鬼针草种子萌发率和幼苗生长。同时,pH 4.0和2.5酸雨增强了三叶鬼针草叶片水浸提液对受体植物的化感作用。研究表明：三叶鬼针草具有较强的耐酸能力,酸雨胁迫可能通过促进外来入侵植物三叶鬼针草的生长和提高化感潜力而有利于其进一步入侵。     

水合欢对重金属Cd、Pb的耐受性及吸收富集特性

土壤重金属污染一直以来备受关注,作物能够吸收重金属从而对人体健康产生威胁,利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点。本研究以一种水生豆科作物水合欢(Neptunia olerace)为研究对象,采用盆栽实验,研究水合欢对不同浓度Cd (0、50、100、180 mg·kg~(-1))、Pb (0、500、1 000、1 800 mg·kg~(-1))的耐受能力及吸收与富集情况。结果表明,(1)在Cd胁迫下,水合欢表现出一定的耐受性,生物量和植株长度与对照相比均显著降低(P0.05),可溶性蛋白、叶绿素以及根和茎中的MDA含量与对照均无显著差异,叶片中CAT活性显著提高(P0.05),但根中CAT、茎中SOD和叶片中POD活性及叶中MDA含量均先降低后升高;(2)在Pb胁迫下,水合欢表现出很强的耐受性,水合欢生物量、植株长度、可溶性蛋白、叶绿素和MDA含量与对照均无显著差异,但叶片中CAT活性显著提高(P0.05),根和茎中SOD、茎中CAT和叶片中POD活性均先降低后升高(P0.05);(3) Cd浓度为50、100、180 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.28、0.32和0.29,转运系数分别为0.05、0.06和0.08; Pb浓度为500、1 000、1 800 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.02、0.04和0.02,转运系数分别为0.04、0.08和0.05。水合欢对土壤中Cd、Pb的吸收均未达到超富集植物的标准,但本研究发现水合欢地下部重金属含量远高于地上部重金属含量,且水合欢为直根系植物,根系较浅,容易回收,基于此,可考虑将其与水稻等水生作物进行间套作,这种生产方式既可固氮,又可利用其根系来原位缓解土壤重金属污染对粮食等农产品生产所造成的安全风险。     

化感链霉菌6803菌株液体发酵工艺优化的研究

土壤微生物链霉菌6803菌株被证明对高等植物具有化感作用。采用单因子实验方法,研究液体发酵碳源、氮源、无机盐、发酵温度、发酵液初始pH值、摇床转速、发酵时间等对链霉菌6803菌株菌丝体产量及发酵液化感作用的影响,用均匀试验设计法优化了发酵工艺条件。结果表明：链霉菌6803菌株生长和产生化感作用的最佳发酵条件为：p（淀粉）=26．67g·L-1,p（蔗糖）=25．15g·L-1,p（NH4C1）=0．30g．L-1,黄豆饼粉浸液8．88％,所（NI-h）H2P04]=O．18g·L-1,p（FeS04．7H20）=O．002g·L-1,p（NaCl）=0．75g·L-1,pH值7．6,装量系数O．16,接种量3％,温度36℃,转速200r·min-1,发酵144h。本研究为利用微生物次生代谢产物作为天然除草剂奠定了基础。     

基于梯度薄膜扩散技术评估黑麦草吸收Cd的研究

分别采用固态结合相(Chelex100)和液态结合相(聚丙烯酸钠,PAAS)的梯度薄膜扩散技术(DGT)对盆栽黑麦草实验中的土壤有效态Cd进行了提取,结果表明2种不同结合相的DGT技术提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草地上部和地下部的Cd含量都呈显著相关关系,其相关系数分别为0.90,0.89(Chelex100-DGT)和0.90,0.87(PAAS-DGT).运用多元统计分析方法研究土壤pH值、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出2种主成分因子,建立逐步回归模型.第1主成分与OM和黏粒组成之间呈显著相关,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的“有机指标”,第2主成分则土壤pH值和CEC相关程度较高,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的“无机指标”.研究表明Chelex100-DGT和PAAS-DGT技术均能较好预测黑麦草对Cd的吸收,且包含了土壤理化性质的影响.     

人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对土壤砷的钝化效应

应用室内模拟培养的方法,研究了人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对砷超标土壤中砷的钝化效果.每种钝化剂均设置0.1％、0.5％、1.0％、2.5％和5.0％五个添加量处理.结果表明,添加水铝矿明显降低了土壤pH值,其中,添加5％水铝矿的处理降幅最大,达到1.20;而添加镁铝双金属氧化物则显著提高了土壤pH值,5％镁铝双金属氧化物的处理土壤pH值由5.04最高可提高至8.09.添加铁铝矿物均降低了土壤有效砷的含量,下降幅度为1.89％～64.15％;而添加镁铝双金属氧化物则使土壤有效砷含量增加;添加水铁矿和针铁矿处理对提高土壤中残留态砷含量的作用较为明显.总体看来,两种人工合成铁矿较镁铝双金属氧化物和水铝矿对土壤中砷有更好的钝化效果,可以作为钝化剂应用于土壤中砷的钝化.     

有机肥施用量对土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响

为探明有机肥施用量对塿土有机碳组分和团聚体稳定性的影响,通过培养试验,在有机肥不同施用量(0%、1%、2%和4%,分别表示为T0、T1、T2和T4)和不同培养时间(120、180、240、300和360 d)下研究了土壤有机碳(SOC)组成如轻组有机碳(LFOC)、多糖、纤维素、水溶性有机碳(WSS)、富里酸碳(FAC)、胡敏酸碳(HAC)含量以及团聚体稳定性的动态变化.结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳及其组分,且随有机肥用量的增加而增加,与T0处理相比,培养至360 d时,T1～T4处理SOC、LFOC、多糖、纤维素、WSS、FAC、HAC含量和HAC/FAC比值分别增加了15. 3%～83. 2%、6. 8～15. 9倍、8. 5%～46. 4%、39. 3%～122. 6%、35. 7%～112. 9%、3. 3%～46. 9%、42. 5%～88. 3%和28. 5%～38. 6%;随着培养时间的延长,SOC和HAC含量呈降低趋势,LFOC先增加后降低,FAC和HAC/FAC比值呈现波动变化,多糖含量呈增加趋势.施用有机肥,降低了土壤中 2 mm力稳性团聚体的含量,增加了土壤中 0. 25 mm水稳性团聚体的含量,培养至360 d时,与T0处理相比,T4处理使水稳性团聚体平均重量直径(WMWD)增加了58. 6%,使团聚体的破坏率(PAD)降低了22. 2%.相关分析表明,有机碳及其组分间多数具有显著的相关关系,有机碳组分(除多糖外)与团聚体稳定性间也具有显著相关性.通径分析表明,土壤HAC含量和 2 mm力稳性团聚体的含量对力稳定性团聚体的平均重量直径(DMWD)具有显著的直接作用(P 0. 05); 2 mm和0. 25 mm水稳性团聚体的含量对WMWD具有极显著直接作用(P 0. 01);0. 25 mm水稳性团聚体的含量直接影响到团聚体PAD,SOC和WSS通过影响0. 25 mm水稳性团聚体的含量而间接影响到PAD.     

渭北生草果园土壤有机碳矿化及其与土壤酶活性的关系

通过短期(31 d)室内培养法测定苹果园清耕、苹果∕白三叶间作、苹果∕小冠花间作这3种管理模式下土壤有机碳矿化动态和4种土壤酶活性,探讨了渭北果园不同生草条件下土壤有机碳矿化规律及其与土壤酶活性的关系.结果表明,在培养过程中,3种管理模式下土壤有机碳日矿化率均表现出先升高后降低,后期保持低且比较稳定的趋势.培养31 d后,与对照处理土壤有机碳矿化累积量为367 mg·kg-1相比较,白三叶处理最大为590 mg·kg-1、小冠花处理为541 mg·kg-1,并且3个处理在垂直方向上有机碳累积矿化量均随土层深度增加而减小.由一级动力学方程拟合发现,生草果园土壤有机碳矿化碳潜力(Cp)和矿化速率常数(k)值分别为0.252~2.74 g·kg-1和0.019~0.051 d-1,果园生草处理Cp值与对照处理Cp值差异显著,并且土壤蔗糖酶和纤维素酶与土壤有机碳矿化有较高的相关性.     

高原湖泊典型农业小流域氮、磷排放特征研究——以凤羽河小流域为例

通过对凤羽河小流域出水口断面进行定位连续监测,计算流域出水量和氮磷排放量,解析了流域氮磷排放量的时间变化特征,以期为小流域氮磷排放量计算、农业管理措施调控、削减流域氮磷排放量提供科学依据.结果表明,凤羽河小流域年度水流量为0.99亿m3,7—9月雨季水流量占全年的43.70%.小流域总氮(TN)的年排放量为139.8 t,可溶性总氮(DTN)是氮的主要排放形式,占TN的71.16%,颗粒态氮(PN)占TN的28.84%.小流域总磷(TP)的年排放量为27.7 t,颗粒态磷(PP)是磷的主要排放形式,占TP的76.47%,可溶性总磷(DTP)占TP的23.53%.7—9月雨季氮磷排放量占全年总量的比例分别为55.33%和77.81%.降雨是影响流域径流过程的重要因素,同时,流域内农业管理措施对径流量和氮磷排放具有较大影响.     

施硅对水稻铁膜砷固定和体内砷转运的影响

水稻铁膜对砷(As)的固定及其体内As的转运深刻影响着糙米中As的累积.施硅(Si)能够抑制水稻对As的累积,然而,施Si如何调控铁膜对As的固定和水稻各部位的As向糙米的转运,相关机制目前尚未十分清楚.以As超标土壤中的水稻铁膜为研究对象,通过开展不同Si处理水平的土壤盆栽试验,研究施Si对水稻根表铁膜固定As和各组织器官中As向糙米转运的影响及作用机制.结果表明,Si2(0.66 g·kg^-1)处理显著提高了水稻根系CAT(1.81倍)、SOD(7.98倍)和POD(1.25倍)酶活性,增加了铁膜中的DCB-Fe含量(44.35%),提高了铁膜的表面粗糙度(108.91%),导致铁膜的DCB-As含量明显升高(88.32%);而且,Si2处理显著增加了水稻根中As的累积率,降低了根和叶对As的转运能力,最终导致糙米中As含量的显著降低(53.12%).施Si增强水稻根表铁膜对As固定的原因可归结于Si促进铁膜的形成和增大铁膜的表面粗糙度,而施Si抑制根和叶中As向糙米的转运则可能与Si竞争水稻体内As的转运蛋白,促进As-巯基络合物形成以及增强As液泡区隔化等...     

施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配的调控

为了评估施硅处理对Cd在水稻(Oryza sativa. L)体内迁移的影响,通过外源添加Cd(CdCl₂)制成w(Cd)为50、100 mg/kg的污染土壤,采用盆栽试验研究不同施硅量〔w(Si)分别为0、28、56 mg/kg〕对Cd污染土壤中水稻(以华航丝苗和黄华占为例)植株中Cd积累与分配的影响. 结果表明:施硅处理可明显影响水稻根部w(Cd),表现为增加华航丝苗根部w(Cd)、降低黄花占根部w(Cd),但两个品种根部Cd累积量均呈增加趋势. 施硅处理后华航丝苗和黄华占的叶、谷壳、糊粉层及精米中w(Cd)、Cd累积量均呈降低趋势,并且在施硅量为56 mg/kg时显著降低;施硅处理显著降低了华航丝苗和黄华占茎中w(Cd)以及华航丝苗茎中Cd累积量,同时增加了黄花占茎中Cd累积量. 施硅可显著降低精米中w(Cd),在w(Cd)为50和100 mg/kg的Cd污染水平下,华航丝苗和黄华占精米中w(Cd)较未施硅处理下的最大降幅分别达到32.49%、53.77%和24.73%、20.67%. 施硅对水稻植株各器官的Cd富集系数、转移系数和分配系数都有一定影响,施硅处理下水稻植株地上部各器官的Cd富集系数和转移系数均呈降低趋势,根部Cd分配比例显著增加. 研究显示,施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配有一定调节作用,并因土壤中w(Cd)、施硅量、水稻品种及稻株器官的不同而存在差异.