土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.     

菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复多环芳烃污染土壤

采用植物生物量、多环芳烃含量、土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤微生物功能多样性等多个指标,通过菇渣、鼠李糖脂和植物的单独及联合作用的盆栽试验,评价了菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的效果.结果表明,60d内,苜蓿单独修复(AL)的降解率仅为14.43%,菇渣、鼠李糖脂联合苜蓿修复(GZ+RH0.5+AL和GZ+RH1.0+AL)显著提高了PAHs降解率,达到了32.64%和36.95%,比AL处理提高了115.45%和156.06%.与AL相比,GZ+RH1.0+AL对植物生物量提高程度最大,地上和地下生物量分别达到了1.05g/盆和0.20g/盆.在修复过程,GZ+RH1.0+AL显著提高了土壤细菌和真菌的数量,分别达到了31.37×106CFU·g-1和5.86×106CFU·g-1,特别是多环芳烃降解菌数量达到了39.57×105MPN·g-1,分别是对照(CK)和植物单独处理(AL)的29倍和4倍.就土壤脱氢酶活性而言,菇渣和苜蓿联合作用(GZ+AL)处理的活性最高,GZ+RH0.5+AL和GZ+RH1.0+AL的活性次之,分别为90.57、67.56和21.02μg/(g·d).此外,与对照(CK)相比,菇渣、鼠李糖脂和苜蓿的联合作用(GZ+RH1.0+AL)显著提高了土壤微生物群落的功能多样性.因此,菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复PAHs污染土壤达到了比较理想效果,大面积田间试验有待进一步验证该方法的可行性.     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃污染土壤的影响

通过温室盆栽试验,研究接种土著与外源丛枝菌根(AM)真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的影响.结果表明,接种外源AM真菌--苏格兰球囊霉(Glomus caledonium)36号能够显著提高紫花苜蓿和黑麦草的AM真菌侵染率并促进植物生长,而接种土著菌剂或土著菌剂与36号菌剂双接种对AM真菌侵染和植物生长无促进作用,甚至降低了黑麦草苗期的AM真菌侵染率.种植紫花苜蓿和黑麦草促进了土壤中PAHs的降解,这2种植物接种36号菌剂的处理60天时土壤PAHs降解率分别达42.3%和41.1%,说明36号菌剂可以显著提高植物修复效率,而接种土著菌剂对修复作用无显著影响,土著菌剂与36号菌剂双接种对紫花苜蓿的修复效果也无显著影响,但60天时显著提高黑麦草的修复效率.土壤中PAHs降解率与植物根系的AM真菌侵染率呈显著正相关关系(P<0.05),表明AM真菌侵染可以提高紫花苜蓿与黑麦草对PAHs污染土壤的修复效率.     

可变电荷土壤对水体中磷酸根的吸附去除作用

采用一次平衡法和土柱淋溶法研究4种可变电荷土壤对磷的吸附容量,结果表明可变电荷土壤对磷有很强的吸附能力.4种土壤对磷吸附鲢的大小顺序为昆明砖红壤＞柳州红壤≈徐闻砖红壤＞鹰潭红壤,与土壤游离铁、铝氧化物的含量大小顺序一致.说明土壤铁、铝氧化物对磷酸根吸附有重要贡献.被土壤吸附的磷酸根在NO-3体系中的解吸量很小,一般不超过吸附量的10%,但在柠檬酸体系中磷酸根的解吸量量著增加,说明磷酸根主要通过非静电吸附机制被可变电荷土壤吸附.根据淋溶试验结果,昆明砖红壤、柳州红壤、徐闻砖红壤和江西红壤对磷的吸附量分别可达1 792、1 536、1 408和1 280 mg·kg-1,说明富铁可变电荷土壤可以用作水体中磷的有效吸附剂.从土柱淋溶试验获得的吸附量大于一次平衡试验所得值,说明由于磷吸附慢反应的贡献,磷的吸附量随平衡时间的增加而增加.     

丛枝菌根真菌与复硝酚钠在番茄育苗中的应用

研究了温室盆栽条件下接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌以及添加复硝酚钠稀释液对番茄育苗的影响.结果发现,在灭菌条件下接种AM真菌处理番茄根系AM真菌侵染率自2周起即保持在45%左右,且其地上部生物量在3周后一直显著高于不接菌对照(P<0.05),在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠不同倍数(1×106、5×106和10×106)稀释液对番茄生长具有一定促进作用,其中以稀释5×106倍效果最佳;育苗6周后将对照、接种AM真菌处理以及在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠5×106倍稀释液的幼苗各2株分别移栽到未灭菌土壤中,继续培养16周后发现,对照苗被土著AM真菌侵染,但结实率为0;菌根化苗AM真菌侵染率与土壤碱性磷酸酶活性均显著升高(P<0.05),番茄结实率达到50%;添加复硝酚钠稀释液的菌根化苗AM真菌侵染率显著高于普通菌根化苗(P<0.05),且与对照苗相比,土壤pH显著降低、电导率显著升高(P<0.05),番茄结实率达到75%.结果表明,接种AM真菌对番茄育苗具有较好的促进作用,在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠5×106倍稀释液对番茄幼苗生长和移栽后结实均具有更好的促进效果,具有推广应用价值.     

浙北地区平原河网农村小流域面源污染调查与防治对策——以德清县武康镇新琪村为例

以浙江省德清县武康镇新琪村为例,通过污染源及水环境调查,分析平原河网农村小流域面源污染的产生来源与特点,并估算调查区域面源污染负荷及比例.研究结果表明,研究区面源污染的主要来源是水产养殖业、农村生活污水和种植业,水产养殖业氮、磷污染负荷占总污染负荷的31.73%和21.59%;农村生活污水对磷污染负荷贡献最大,占39.48%;氮、磷养分投入过高,导致种植业氮、磷污染负荷比例分别为27.69%和28.53%;畜禽养殖业氮、磷污染负荷比例分别为10.75%和10.40%,对区域氮、磷污染贡献率最低.建议将农业面源污染的控制重点从传统的粮食作物种植区转移到高投入密集型种植业,通过合理的工程和技术措施降低水产养殖业和农村生活污水的污染排放量.     

长期定位施肥对农田土壤酶活性及其相关因素的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮土农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究不同施肥处理对土壤酶活性的影响及其年际变化,以及对土壤养分和微生物生物量的影响。结果发现,土壤脱氢酶、转化酶、脲酶及磷酸酶的活性在长期不同施肥处理之后均产生较大的差异,总体上是施肥高于不施肥,施肥处理间从高到低依次是OM(有机肥)、1/2OM 1/2NPK、NPK、NP、PK、NK。同时,土壤脱氢酶活性随着年限的增加逐渐下降,转化酶与磷酸酶的活性趋于增高,而脲酶活性的年际变化规律在不同施肥处理间互不相同。另外,OM与1/2OM 1/2NPK处理的土壤微生物生物量C、N最高,而施化肥处理中只有NPK处理的微生物生物量N显著高于不施肥对照,其它处理与对照没有显著差异。结果表明,长期施用有机肥更有利于保育土壤生物化学环境质量。     

麦季稻秆还田方式对后续稻季CH4排放的影响

通过田间试验研究了麦季4种稻秆还田方式（不还田、表面覆盖、均匀混施和原位焚烧）对后续稻季CH4排放的影响,以探讨稻．麦轮作系统中秸秆还田对稻田温室气体排放的后续效应。试验于2007年小麦播种期将4．8t·hm^-2水稻秸秆分别以不同方式还田（不还田处理除外）,利用静态箱／气相色谱法对2008年后续稻季CH4排放进行观测。结果表明,不同麦季稻秆还田方式显著影响后续稻季的CH4排放。与不施稻秆处理相比,表面覆盖和均匀混施处理后续稻季CH4排放量增加了75％和40％,且CH4排放量差异主要体现在水稻生长前期（0．60d）;原位焚烧处理CH4排放量与稻秆不还田处理相比无显著差异（P〉0．05）;与不施稻秆处理相比,均匀混施处理显著增加稻季开始前土壤全C质量分数6％和全N质量分数12％（P〈0．05）;各处理水稻（Oryza sativa L．）产量无显著差异（P〉0．05）;稻秆麦季均匀混施与表面覆盖相比能在一定程度上抑制后续稻季CH4排放．同时避免了秸秆焚烧导致的C、N、P等元素的大量损失,是较为合理的麦季稻秆还田方式。     

农田土壤重金属污染评价方法研究--以长江三角洲典型县级市常熟市为例

在工业化、现代化过程中,经济发达地区土壤污染是一个十分值得重视的问题,如何合理、恰当地对这些地区的土壤环境质量进行评价也是众所关注和值得探讨的。为此,以长江三角洲典型县级市常熟市为研究对象,在探讨土壤环境背景值的含义、确定方法、评价标准的基础上,通过田间采样和室内分析,对常熟市土壤重金属含量进行调查,并以当地土壤环境背景值上限值和GB 15618—1995土壤环境质量标准二级标准值为评价标准,分别对该市土壤重金属中7种重金属元素(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn)污染状况进行评价。结果表明,以当地土壤环境背景值上限值为标准进行评价,7种重金属均有超过背景值现象,其中以Hg、Pb、Cr、Cu和Zn问题较多,超标率达13.6%~20.4%。而以GB 15618—1995土壤环境质量标准二级标准值进行评价,则Cd、Pb、Cu和Zn均有超标,Hg有30.6%的土壤样品超标,As、Cr不超标。因此认为采用双重标准进行土壤环境污染状况的评价,可以较全面地了解当地土壤污染状况。     

开放式空气CO2浓度升高对水稻根系形态的影响

在FACE（free-air carbon dioxide enrichment）技术平台上，采用水培的研究方法，观测了大气CO2浓度升高和两种氮水平下水稻根系形态的变化。结果表明，在水稻各生育期，CO2浓度升高都极显著增加了根干质量，且主要增加于根粗为2．0～2．5mm／n的部位。根系形态的各项指标均对高CO2浓度有积极的响应，在抽穗期尤为明显；N处理的差异很明显，低氮条件下根系表现为根长、根尖数和根表面积增加，常氮条件下根粗和发根数增加。各生育期的根冠比在高CO2浓度下极显著增加，尤其在LN处理下。水稻从分蘖期到抽穗期，因地上部分的增幅大，根冠比表现为逐渐降低的趋势。