芹菜根细胞壁对镉的吸附固定机制及其FTIR表征研究

对芹菜根细胞壁Cd的吸附固定机制开展了相关研究.芹菜根细胞壁Cd吸附的动力学实验研究表明,根细胞壁经酯化改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了42.6%,经氨基甲基化改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了21.0%,经果胶酶改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了40.5%.同时,利用傅立叶红外光谱技术表征了芹菜根细胞壁上Cd吸附位点的官能团信息.研究结果表明,Cd主要与细胞壁纤维素、半纤维素和木质素中的羧基官能团发生结合作用,同时,根细胞壁上的蛋白质和果胶质也参与了Cd的结合.     

土壤水分含量和凋落物特性对陌上菅细根和叶片凋落物分解的影响

凋落物分解是湿地生态系统中碳和养分循环的关键过程.对比叶片凋落物和细根的分解速率,有助于阐明水分变化条件下不同凋落物类型对湿地碳循环的相对贡献,提高人们对不同有机碳源分解驱动机制的理解.以安徽省升金湖湿地典型湿生植物——陌上菅（Carex thunbergii）为研究对象,采用分解袋法进行凋落物分解试验,分析叶片凋落物和细根在不同土壤水分含量（30%、50%和70%）下的分解动态.结果表明:①经过5个月的分解,在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根质量残留率分别为46.7%、58.1%和60.1%,叶片凋落物的质量残留率分别为37.9%、31.6%、33.9%.②在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根分解速率常数分别为1.78、1.27、1.12,叶片凋落物的分解速率常数分别为2.56、2.94、2.54,且它们之间存在显著性差异（P < 0.05）.③细根的分解速率与土壤水分含量之间呈负相关（P < 0.001）,而叶片凋落物的分解速率与土壤水分含量呈正相关（P=0.01）.④根据重复测量方差分析结果可知,凋落物分解受凋落物类型、分解时间及二者交互作用的影响,且凋落物类型是主导因素.分别对细根和叶片凋落物的质量损失进行重复测量方差分析,发现在细根的分解过程中,土壤水分含量是主要影响因素,而在叶片凋落物分解过程中,分解时间是主导因素.研究显示,相同土壤水分含量下,叶片凋落物的分解速率比细根快;湿地水位变化条件下,土壤水分含量对细根和叶片凋落物分解具有不同的影响,土壤水分含量的增加促进了叶片凋落物的分解,但对细根的分解产生了抑制作用.      

五氯酚(PCP)污染土壤模拟根际的修复

模拟根际环境条件下,研究了根系分泌物对五氯酚(PCP)污染土壤的修复效应及其机理.结果表明,PCP的土壤残留消解行为随根系分泌物添加剂量的不同显现相应差异.土壤中微生物生物量碳(C_mic),氮(N_mic),碳氮比(C_mic/N_mic),微生物商及酶等土壤生化指标与PCP的消解均存在一定程度的相关性.低剂量(13.38TOCmg/kg)处理,PCP土壤甲醇可提态残留量最小,修复效应最佳,此时土壤微生物生物量碳,氮,微生物商,脱氢酶活性等显现最大响应,为最适根系分泌物添加剂量.修复机理可能在于其诱导的土壤环境质量友好演变过程.逐步回归分析结果显示,微生物生物量氮,微生物商及脱氢酶活性可作为表征根际修复PCP污染土壤时土壤环境质量友好演变过程的敏感生物学指标.     

薏米人工湿地根系分解及其铬元素的释放和化学形态变化

利用湿生植物薏米构建垂直流人工湿地,研究了不同浓度Cr6+(0、20、40 mg·L-1)处理对湿地植物薏米根系分解及铬元素含量和形态分布的影响,以期为研究根系中Cr的累积、形态转变及人工湿地高效处理含铬废水技术提供理论支持.结果表明:薏米根系前30 d分解快速,之后分解缓慢;20、40 mg·L-1Cr6+处理与对照相比,根系的分解速率分别降低了40.63%、55.56%.分解前期(0~45 d)根残体对Cr具有较强的吸附能力,分解后期(45~60 d)根残体吸附能力减弱,根残体的Cr含量为先升高后降低,分解60 d后根残体释放出Cr.分解过程中重金属活性较强的乙醇提取态(F1)和去离子水结合态(F2)的含量均显著降低;在分解60 d后,Cr6+胁迫下根残留体内Cr以醋酸提取态(F4)含量最高,其他形态次之;不处理Cr6+根残体内Cr以残渣态(F6)为主要优势,百分比高达76.76%.本研究表明,分解过程中根内Cr含量呈先增高后降低的趋势,Cr6+胁迫下降低了根系分解率,但没有提高Cr的生物活性.     

石油污染土壤的植物修复研究进展

石油的开采、加工、输送及使用过程中,对大气、土壤、水体带来了严重污染,对土壤环境的危害尤为严重。植物修复以其处理成本低、吸收污染物的生物量大等优点已成为人们普遍能接受的去除污染物的首选技术。植物主要通过三种途径去除土壤中有机污染物,即植物直接吸收有机污染物;释放分泌物和酶,刺激根区微生物活性和生物转化作用;增强根区的矿化作用。植物修复石油烃污染土壤的影响因素有:环境条件、污染物的浓度和滞留时间、营养元素、表面活性剂、根系分布等。通过植物-微生物联合修复、机械-微生物-植物多技术联用等措施,可提高石油烃的降解率。     

根分泌物与微生物对污染土壤重金属活性的影响

研究了铜富集植物海州香薷(Elsholtziasplendens)和鸭跖草(Commelinacommunis)根分泌物,以及假单胞菌(P.aeruginosaZD4-3)和白腐真菌(P.Chrysosprim)对污染土壤重金属活性的影响.结果表明,海州香薷和鸭跖草根分泌物对污染土壤中Cu有一定的活化能力,不同处理间差异不大,鸭跖草根分泌物对Cu的活化能力大于海州香薷.不同处理根分泌物中有机酸种类或含量有所差异,但主要以草酸和出峰时间为6.5min左右的未知有机酸为主.假单胞菌对污染土壤Cu、Pb和Zn有很强的活化作用;白腐真菌对Cu、Zn有活化作用,对Pb则表现为固定作用,海州香薷根分泌物降低了供试假单胞菌对重金属的活化效果,但增加了白腐真菌对重金属的活化效果.     

基于组分区分的亚热带湿地松人工林土壤呼吸对氮添加的响应

氮沉降在很大程度上会对土壤呼吸产生扰动,进而影响到生态系统碳收支.以我国亚热带湿地松人工林为研究对象,通过定位模拟氮沉降控制试验,定量研究根系呼吸和微生物呼吸对氮添加的响应差异,并通过土壤环境的同步监测,初步探讨影响上述过程的生物地球化学与微生物学机理.结果表明:不同氮素添加水平下土壤呼吸速率及其组分总体上都呈现出单峰曲线特征,峰值出现在7月或8月,氮添加对土壤呼吸的季节模式没有明显影响.CK（0,对照）、LN〔60 kg/（hm2·a）,低氮〕和HN〔120 kg/（hm2·a）,高氮〕处理下土壤总呼吸速率的年均值分别为3.91、2.30和1.73 μmol/（m2·s）,各组根系呼吸速率年均值分别为1.41、0.87和0.66 μmol/（m2·s）,各组微生物呼吸速率年均值分别为2.50、1.44和1.07 μmol/（m2·s）.施氮后土壤总呼吸及其组分都受到明显抑制,并且随着施氮水平的提高,土壤总呼吸及其组分明显减小.与对照样地微生物呼吸占比65.2%相比,低氮和高氮处理下微生物呼吸占比显著降低,降幅分别为62.6%和62.1%,说明氮素添加对微生物呼吸的抑制作用大于根系呼吸.施氮后一年,氮素输入对土壤呼吸的抑制在消退.施氮对表层土壤w（TOC）（TOC为总有机碳）、w（NH₄+）、w（NO₃-）、w（DOC）（DOC为可溶性有机碳）、w（DON）（DON为可溶性有机氮）、w（MBC）（MBC为微生物生物量碳）和w（MBN）（MBN为微生物生物量氮）都没有显著影响.氮素添加主要是通过降低土壤pH、加速湿地松人工林土壤酸化,对影响土壤有机质转化的土壤脲酶和蔗糖酶活性产生显著抑制,从而影响到土壤微生物活性,导致土壤微生物呼吸降低,这可能是土壤呼吸对氮添加响应的关键机制.      

开发利用土壤深层水资源的一种有效途径——“以肥调水”的大田试验研究

我国北方冬小麦生育期内干旱少雨,农业水资源紧缺,因此,由汛期降水形成的底墒,特别是土壤深层储藏的水分则成为小麦生长的重要水源之一。在中国气象局固城农业气象试验基地大型人工控制农田水分试验场,进行了提高底墒和土壤深层水分利用率,以肥促根觅水的旱作冬小麦田间试验。试验结果表明,施肥深度在20～40cm范围内,能明显促进冬小麦中、下层根系的生长发育,扩大作物觅取水分和养分的土壤空间,有效地吸收和利用储藏在土壤深层的水分,从而能充分发挥土壤水库的调控作用,提高小麦的产量和水分利用效率。     

不同耕作措施对旱作夏玉米田土壤呼吸及根呼吸的影响

为了探明不同耕作措施对旱作夏玉米田土壤呼吸及根呼吸的影响,采用定位试验,对比研究了深松耕(ST)、免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)这4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化特征;并利用根去除法研究了根呼吸对土壤呼吸的贡献.结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育期均呈单峰型变化趋势,在抽雄期达到最大,各生育期土壤呼吸速率大小顺序依次表现为:抽雄期开花期灌浆期成熟期拔节期苗期.不同耕作措施对平均土壤呼吸速率的影响表现为CTSTRTNT;土壤呼吸速率与土壤温度的相关系数达到显著性水平(P0.05),不同耕作措施下5 cm地温可以解释土壤呼吸速率变异的35%~75%.而土壤呼吸速率与土壤水分的相关系数却未达到显著性水平.夏玉米生长季中,不同耕作措施下根呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在45.13%~56.86%之间波动,均值为51.72%.因此,利用根去除法可以用来了解作物生长对土壤碳排放的贡献及比较不同耕作措施对根系呼吸贡献的影响,从而为筛选出减缓农田土壤有机碳分解的耕作措施提供依据.     

毛竹根系生物量分布与季节动态变化

采用挖土柱法研究了安徽黄山地区毛竹（Phyllostachys edulis）根系生物量的分布规律,连续观测了根系生物量的季节变化,并分析了根系生物量与温度、降雨等环境因子相关性。研究结果表明：毛竹林的根系生物量平均为12.891 t·hm^-2,88.8%的根系分布在0-40 cm土层,随土层加深根系生物量逐渐减少,0-20 cm土层中的生物量占总生物量的62.3%,分别是20-40 cm与40-60 cm根系生物量的2.35倍与5.56倍;根系总生物量具有明显的季节动态,变化范围为7.686-17.386 t·hm^-2,表现为单峰型,7月份最高,2月份最低;不同深度土壤中毛竹根系生物量也存在明显的季节动态,均从2月份开始上升,达到最大值后逐渐下降,与总生物量的季节变化规律类似,其中0-20 cm与20-40 cm土层根系生物量最大值出现在7月,与总生物量一致,而40-60 cm土层最大值出现在6月,存在一定偏差;毛竹林根系生物量与气温因子显著相关,三次拟合方程为Y=0.0001X3-0.0013X2＋0.2398X＋7.6022（R2=0.956）,与降雨量因子无显著相关性。