氮负荷增强对闽江河口湿地植物-土壤系统硫分布及其转运特征的影响

选择闽江河口典型短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外原位氮(N)负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷梯度下(NL0(对照处理)：0 g·m^-2·a^-1;NL1(低氮处理)：37.5 g·m^-2·a^-1;NL2(中氮处理)：50 g·m^-2·a^-1;NL3(高氮处理)：100 g·m^-2·a^-1)湿地植物-土壤系统硫分布及其转运特征.结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤的TS含量整体表现为NL3>NL2>NL0>NL1(p<0.05).相较于NL0处理,NL2和NL3处理下的TS平均含量分别增加了10.02%和37.25%,而在NL1处理下其值降低了38.07%.植被生态特征是影响不同氮负荷处理下土壤TS含量分布的共性因素,而高氮负荷处理下的土壤TS含量还受到pH和EC变化的影响.氮负荷增强条件下植物不同器官的TS含量均发生了明显变化,除NL3处理下根与茎的...     

铁杉属的起源、扩散与传播——基于化石证据【封面文章】

铁杉属是松科的重要组成部分,具有典型的北美—东亚间断分布特征。关于该属的起源、扩散与传播,目前存在较多的争议。本次研究收集了亚洲铁杉属大化石记录,整合了铁杉属花粉记录,获取地质历史时期该属在中国的分布,推测该属的起源和传播路径。该属大约起源于晚白垩世的西欧地区,于马特斯里赫特期—达宁期通过欧亚大陆传播到中国,而在古新世—始新世时期通过北大西洋陆桥传播到北美。早始新世以后北美与东亚的铁杉属植物可以通过白令陆桥进行物种交流,当图尔盖海峡在渐新世干涸后,铁杉属能够通过西西伯利亚和中亚哈萨克斯坦地区在欧亚大陆上交流。在晚中新世铁杉属可以通过北大西洋陆桥进行交流。依据化石记录推断的铁杉属起源和传播的结果与分子学研究存在一定差异,需要更多的铁杉属化石记录及分子学研究提供更可靠的证据。     

季节性干旱下喀斯特次生林不同树种水分利用效率变化

植物叶片水分利用效率(WUE)对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。为探讨季节性干旱下喀斯特次生林中不同植物的WUE变化,以普定次生林通量观测站内的喀斯特次生林为例,在连续干旱背景下分别对8种常见植物的叶片WUE进行了测定分析。结果表明:(1)研究区常见植物的叶片WUE日间主要在0.65～7.73μmol/mmol之间变化。8种植物的叶片WUE均以上午9点最大,厚果崖豆藤(Millettia pachycarpa)、朴树(Celtis sinensis)和马桑(Coriaria nepalensis)的WUE均在下午3点就降到最低,而铁线莲(Clematis florida)、木通(Akebia quinata)、石岩枫(Mallotus repandus)、梓树(Catalpa ovata)和构树(Broussonetia papyrifera)的WUE则在下午5点才降到最低。厚果崖豆藤、铁线莲、石岩枫、朴树、构树的WUE日间变化均较显著。(2)研究区植物叶片的WUE以藤本植物最高。上午9点、11点和下午3点,植物叶片WUE的种间差异均不显著,而在下午1点、5点,植物叶片WUE在种间均存在显著差异。(3)石岩枫和木通的叶片WUE与环境光照强度均呈显著正相关关系。朴树和铁线莲的叶片WUE与环境相对湿度均呈极显著正相关关系。厚果崖豆藤的叶片WUE与环境空气温度间也呈现出极显著的正相关关系。朴树、构树、马桑、石岩枫、铁线莲、厚果崖豆藤的叶片WUE与净光合速率均显著正相关,木通的叶片WUE与蒸腾速率显著负相关。研究区8种植物叶片WUE与叶面水汽压亏缺间的相关性均不显著。(4)植物种和外部环境对研究区植物叶片的WUE均有显著影响,木通、厚果崖豆藤、铁线莲在遭遇连续干旱后叶片WUE均较高,对生境恶劣的喀斯特环境具有较强的适应能力。     

白龙江溶解有机碳的空间分布、来源及其控制因素探究

流域碳循环是全球碳循环的重要组成部分,也是研究的热点,但是目前对于高原流域碳循环的认识仍然不足。白龙江流域位于青藏高原东缘,是研究高原流域碳循环的理想地区之一。为了研究白龙江流域河流水体中溶解有机碳(DOC)的空间分布特征、来源及其影响因素,我们对白龙江流域河流水体进行了系统的空间序列采样并对河流水体水温、p H、电导率(EC)、DOC浓度、DOC的稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(DOC))及紫外-可见光吸收光谱特征等进行测试分析。分析结果显示,白龙江流域DOC浓度为0.4～4.1 mg/L,平均值为1.4 mg/L,δ~(13)C_(DOC)变化范围为-27.2‰～-26.2‰。研究结果表明白龙江源区高海拔区域DOC含量在全流域内最高,自源区至下游,DOC含量逐渐降低,干流中、下游DOC浓度值基本相同,南部DOC含量由上游支流至下游支流逐渐减少。白龙江流域DOC含量与土壤有机碳含量和α(254)之间明显的正相关性,以及δ~(13)C_(DOC)的分布范围等,均表明DOC主要来源于以C3植物为主的陆源有机质,其空间分布受到海拔(温度)和土地利用控制。     

5种矿区土著植物对铅污染土壤的修复潜力研究

为评估我国西北某矿区茵陈蒿、蒲公英、苜蓿、大叶苦菜和车前草5种土著作物对含铅（Pb）土壤的修复潜力,采用盆栽实验,设置4种不同Pb含量水平（0、2‰、3‰和5‰,质量分数）,测定作物不同组织器官中和种植前后土壤中Pb含量,以及根际与非根际土壤微生物生物量碳含量、过氧化氢酶活性等指标。结果表明:茵陈蒿和车前草适合种植于铅含量为2‰、3‰、5‰的土壤中,可去除12%~32%的土壤Pb,车前草根系和茵陈蒿茎叶对Pb的累积量最高分别达到3617,720 mg/kg,显著高于其他植物,作为土壤铅污染修复植物的潜力较大。根际土壤微生物生物量碳含量比非根际土壤微生物生物量碳含量高2.37%~13.89%。土壤Pb抑制了根际与非根际土壤过氧化氢酶活性,使其活性低于对照组0.44%~22.3%,根际土壤过氧化氢酶活性比非根际过氧化氢酶活性高0.89%~8.09%。研究结果可为Pb污染矿区废弃地植物修复和土壤环境质量评价提供理论依据。     

纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化及生物效应研究进展

纳米金属颗粒的安全性是我国纳米产业发展亟需解决的重要课题,认识纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化和生物效应是其安全性研究的重要内容. 本文系统阐述了纳米金属颗粒在土壤中的迁移转化、在植物中的运输过程和机制以及在植物中的生物转化及其对植物的生物学效应,并在此基础上提出未来研究展望. 结果表明:①复杂的土壤环境(pH、离子强度、离子价态、温度、溶解性有机质)能够影响纳米金属颗粒在土壤中的迁移及其形态转化(吸附/解吸、分散/沉降、解离和氧化/还原);②纳米金属颗粒首先吸附在植物的根部,再通过质外体或共质体途经向植物内部转移,由木质部和韧皮部组成的维管系统进行转运;③根际分泌物以及植物体内的蛋白质与有机酸等对纳米金属颗粒在植物中的生物转化起到重要作用;④纳米金属颗粒可以通过引起氧化应激或抑制营养元素吸收对植物产生毒性效应. 为此,提出未来研究展望:建议重点关注纳米金属颗粒在土壤中形态转变过程的耦合效应,以及各赋存形态在植物体内的运输途径、生物转化过程机制及其对植物生物效应的贡献等.      

聚乙烯和聚乳酸微塑料对大豆生长和生理生化及代谢的影响

为揭示生物可降解性不同的微塑料对农作物的毒性效应,选择聚乳酸(polylactic acid可生物降解)和聚乙烯(polyethylene难生物降解)微塑料(microplastics)为供试材料,以大豆为供试植物,深入探究了不同暴露水平(0.1%,1%,W/W)下两种不同的微塑料对大豆(Glycine max)生长、光合作用、抗氧化性、营养品质以及代谢方面的影响.结果表明,聚乙烯微塑料(PEMPs)对大豆根部鲜重有促进作用,而0.1%聚乳酸微塑料(PLAMPs)则抑制根部长度.大豆的叶绿素含量在0.1% PEMPs作用下能够显著提高.PLAMPs则能够导致大豆过氧化氢酶(CAT)活性显著下降,而过氧化氢(H₂O₂)含量在0.1% PEMPs和1% PLAMPs下显著升高.此外,微塑料的暴露能够改变大豆根部中锰、铁以及铜的含量,其中0.1% PEMPs的效应最为显著.大豆叶片中的氨基酸代谢在PEMPs的作用下上调,而0.1% PLAMPs则引起有机酸以及糖类代谢下调.综上,微塑料的植物毒性效应与其生物可降解性及浓度密切相关,低浓度可生物降解微塑料的效应最强.这些发现有望为微塑料的植物毒理研究提供新的方向.     

翅碱蓬对石油烃类污染物的吸收

该文采用溶液培养体系,以翅碱蓬为研究对象,研究了翅碱蓬对5种石油烃类污染物的吸收。结果表明,翅碱蓬可以吸收石油烃类污染物,且根部显著高于茎叶部。在该实验条件下,0～10 d内,翅碱蓬的5种目标污染物（菲、荧蒽、正二十烷、正二十四烷、正二十八烷）含量均先快速升高而后趋于降低,在3～4 d含量达到峰值(148～521μg/g)。翅碱蓬对污染物的富集作用明显,5种石油烃类污染物均可由根部传输到茎叶部,疏水性相对较高的石油烃类污染物更容易被根系吸收,疏水性较低的石油烃类污染物更容易发生易位,石油烃类污染物的迁移取决于其物理化学性质。研究结果有助于更好地理解翅碱蓬中石油烃类污染物的吸收和传输,从而为评估植物修复潜力提供理论依据。     

低温环境下人工湿地植物组配对养殖废水的处理效果研究

强化低温环境下人工湿地的污水处理能力,对于促进人工湿地的应用推广具有重要的意义。本研究利用绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)和菖蒲(Acorus calamus L.)两种湿地植物,在室外低温环境下(＜15℃),研究人工湿地植物组配对不同负荷养殖废水的处理效应及关键影响因素。结果表明,在不种、单种和不同顺序混种绿狐尾藻(M.aquaticum)和菖蒲(A.calamus L.)处理下,菖蒲+绿狐尾藻组合湿地(AM)对TN、TP和COD去除率均为最高,在低负荷和高负荷环境下平均去除率分别为74.2%、71.3%、83.0%和67.3%、81.9%、75.3%。相较于空白对照和植物单种的湿地系统,植物混种系统的DO较高,且AM处理在低负荷和高负荷环境下均能保持较高的C∶N。根据Pearson相关性以及PCA分析,DO与TN、NH⁺₄-N去除率显著相关(P<0.05),C∶N与COD去除关联性最好。可见,菖蒲+绿狐尾藻植物组合可能通过改善DO和C∶N等湿地微环境条件来增强湿地对污染物的去除,能够作为低温环境下强化湿地对污染物去除的一种有效措施。     

蚯蚓、秸秆和柠檬酸对少花龙葵与翅果菊修复锌铅镉污染土壤的影响

外源物质调控和间作是提高重金属污染土壤植物修复效率的有效方法.采用盆栽试验研究蚯蚓、秸秆和柠檬酸对少花龙葵和翅果菊单作与间作修复Zn、 Pb和Cd复合污染土壤的影响.结果表明,蚯蚓对Zn、 Pb和Cd的富集系数(BCF)分别为0.07～0.13、0.10～0.26和5.64～15.52.土壤中添加秸秆能使蚯蚓生物量增加22.29%～223.87%、重金属含量下降8.15%～62.58%.蚯蚓对土壤重金属有效态含量的影响不大,但秸秆和柠檬酸对土壤重金属有效态含量分别表现为钝化和活化作用.蚯蚓对翅果菊的重金属含量影响不大,但会降低少花龙葵的重金属含量;秸秆对翅果菊重金属含量表现为抑制效应,但对少花龙葵Cd含量表现为促进效应;柠檬酸对少花龙葵重金属含量影响不大,但是会显著提高翅果菊的Pb含量.间作显著降低土壤重金属有效态含量,明显提高植物根的重金属含量,但对植物地上部重金属含量影响不大.植物对Zn、 Pb和Cd的总提取量主要表现为：翅果菊>间作>少花龙葵.添加蚯蚓可以使翅果菊Zn、 Pb和Cd总提取量分别提高12.49%、35.89%和29.01%;添加秸秆+蚯蚓可以使翅果菊Pb...