土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

PAHs污染农田土壤联合生物修复技术研究

以我国典型污水灌溉区--沈抚污灌区农田土壤为研究对象,采用植物修复并辅以高效微生物菌剂、污泥发酵肥等方式对PAHs污染农田土壤进行了植物-微生物联合生物修复的初步研究.结果表明,采用玉米、大豆、蓖麻、苜蓿与高效微生物菌剂联合修复PAHs效果可达到36.3%、44.1%、36.8%和48.3%,比单纯的植物修复显著增高了15%～18%;施加污泥发酵肥进一步提高了生态修复效率,其中苜蓿的联合修复效率最好,达到61.1%.同时,联合生物修复对高环PAHs的去除也有明显的效果.修复后农作物的PAHs质量比在安全范围内; 土壤微生物数量明显增加,微生物群落中的PAHs降解细菌和真菌分别增加了3和1个数量级.     

三峡库区退耕还林后植物多样性研究

通过对三峡库区不同退耕还林阶段的植物群落调查,结果表明退耕还林后植物群落演替基本沿着:农田杂草→草地→灌木林地→天然次生乔木林的方向而发展.但由于退耕还林阶段受环境因素或干扰状况对群落植物多样性的影响,加上退耕还林中树种较为单一,退耕还林后群落的物种丰富度和物种多样性没有得到提高.通过对处于相同退耕还林阶段的不同植物群落类型的调查,以及对同一群落类型中具有不同群落结构的植物物种组成情况的调查发现,在植物群落内部,群落组成中的不同生活型的物种多样性表现为草本层＞灌木层＞乔木层.从优势种来看,乔木层主要为马尾松和柏木;灌层中为火棘、栓皮栎、山莓、黄构皮等;草本层中主要为白茅、茅叶荩草、白喜草、竹枝细柄草、渐尖毛蕨、日本金粉蕨、过路黄等.退耕还林10年后发育形成的密林中,乔木物种数目较多,多样性指数最大.     

植物镉耐性/富集基因的筛选方法

植物耐受/富集镉（Cd）是一个复杂的过程,涉及转运蛋白家族、螯合蛋白家族、抗氧化系统等多个方面的参与。文章综述了植物Cd耐性/富集基因的筛选方法,包括抗性表达文库、Cd抗性突变体的图位克隆、基因差异表达、电子克隆。筛选Cd抗性植物cDNA酵母表达文库可鉴定与金属束缚、隔离及外排相关的膜转运蛋白;筛选重金属敏感拟南芥突变体和图位克隆突变基因可鉴定与谷胱甘肽和植物螯合肽合成相关的酶;第二代测序技术、基因差异表达分析则是鉴定Cd响应基因以及揭示金属型植物与非耐性植物表型差异分子基础的有效方法;电子克隆也被应用在模式植物中鉴定重金属转运蛋白家族的编码基因。在此基础上,简述了Cd耐性/富集基因在改良植物Cd耐性或富集上的应用。     

底泥与衰亡植物营养释放及细菌群落演替差异的比较分析

为揭示两种"湖泛"因素对水质影响及细菌群落演替差异,对泸沽湖草海底泥和衰亡植物营养释放过程进行对比研究,并通过冗余分析阐明影响细菌群落不同阶段变化的主要环境因子.结果表明,前期是衰亡植物与底泥营养释放及细菌演替差异显著的主要阶段.植物腐解过程中,细菌前期厌氧发酵更剧烈,水体迅速处于低pH、低DO和低ORP(Oxidat...     

植物篱对土壤养分流失的控制机理研究

植物篱是一种能有效减少地表径流、保土蓄水的水土保持措施,但其控制土壤养分流失相关机理的研究甚少。2001年在长江上游支流吒溪河的二级支流王家桥小流域设立的6个香根草(Vetiveriazizanioides)植物篱试验小区中进行地形测量及采样分析,拟通过局部地形变化、土壤颗粒和养分在小区内的空间分布变化来分析植物篱对紫色土区土壤养分流失的控制机理。坡型测量结果表明,植物篱带前出现泥沙堆积,说明植物篱能有效阻止侵蚀泥沙的向下搬运;机械组成分析结果表明,侵蚀影响下的土壤颗粒粒径在空间上出现分布差异,侵蚀剧烈的局部>0.2mm土壤颗粒明显富集,而植物篱对不同粒径的土壤颗粒的流失均有控制效果,但对粒径较大的颗粒的流失控制效果更明显;全量养分和速效养分含量空间分布的分析结果则表明,植物篱对土壤养分流失具有明显的控制作用。     

复合螯合剂对铺地竹铅富集及土壤环境的影响

该文采用盆栽试验方法,研究了在外源铅(1 500 mg/kg)污染土壤下,4种可降解螯合剂(NTA、STPP、GLDA和PASP)与EDTA以不同的复配比例(1∶1,2∶1)联合施用对铺地竹(Sasa argenteostriata E.G.Camus)铅富集及土壤环境风险的影响。结果表明:(1)复合螯合剂2∶1处理与1∶1处理相比能显著降低土壤水溶性铅含量(为1∶1处理的63.76%～87.36%),从而降低铅的淋滤风险,但在诱导铺地竹各器官吸收铅的效果方面仅为1∶1处理的17.06%～101.31%。(2)使用螯合剂显著增加土壤中弱酸提取态铅的占比,SE1是土壤弱酸提取态铅含量占比最高的复合螯合剂处理(为EDTA处理的72.59%),该处理下铺地竹根、鞭、秆的铅含量分别达到EDTA处理下的85.44%(575.11 mg/kg)、106.51%(160.32 mg/kg)、171.79%(359.53 mg/kg),显著高于其他复合螯合剂处理;铺地竹叶片铅含量最高的复合螯合剂处理是NE1(65.58 mg/kg,为EDTA处理的74.15%)。(3)NE处理下土壤水溶性铅含量在20～25 d显著下降,第25天土壤水溶铅含量只有EDTA处理的45.96%～55.41%,同时NE处理下的土壤酶活性高于其他复合螯合剂处理,其中脲酶活性与EDTA处理的无显著差异,脱氢酶活性为EDTA处理的455.26%～681.35%。(4)可降解螯合剂NTA与EDTA以1∶1联合施用,与其他复合螯合剂处理相比,既能最大化地降低施加螯合剂造成的土壤环境风险,又能有效促进土壤铅向铺地竹地上部分的转移,在诱导铺地竹修复铅污染土壤方面具有应用前景。     

植物根际降解土壤多氯联苯机理研究进展

多氯联苯(PCBs)是一类危害巨大的持久性有机污染物,由于19世纪以来各国工业制造行业的广泛生产和使用,大量PCBs经各种途径进入土壤环境中。土壤PCBs污染问题逐步成为威胁当代人类生命安全和制约社会快速发展的首要问题之一。进入21世纪后,植物修复技术由于其绿色、经济等理念,逐渐成为土壤PCBs污染修复领域的研究热点。诸多研究也证实了植物修复对PCBs污染土壤的修复作用,但鲜有相关文献论述植物根系在植物修复PCBs污染领域的巨大意义及其作用机理。该文综述了土壤pH、温度、可利用碳源、氧化还原电位对PCBs降解的影响及根际土壤中微生物、酶、根系分泌物促进PCBs降解的机理,并讨论了PCBs浓度及种类、植物生物量、土壤有机物老化等方面在土壤PCBs根际降解过程中的作用,最后基于当前研究的不足提出未来研究中可能需要引起重视的几个方面,可为今后深入推广该领域的工程应用提供一定的参考。     

衡水湖湿地水生植物生长对水质的影响

为探究衡水湖水生植物生长腐解对湿地水动力水质影响,调查研究衡水湖大型水生植物优势种芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)的生长腐解动力学参数,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型构建了衡水湖水动力-水质-水生植物模型,模拟了2018～2022年衡水湖水生植物生长过程和水质变化,定量分析了植物生长对水体水质变化的时空影响及影响机制,并提出适应植物生长过程的衡水湖水质精细化管理保障措施.结果表明,利用植物生长积累量(以C计)表征植物生长腐解动力学相关参数,植物生长期生长系数和腐解期代谢系数分为0.01d-1,0.05d-1,用于建立衡水湖生态水质模块实现系统模拟研究;有植物生长区较无植物大湖心区在植物生长期对氨氮、总磷浓度降低可达40%～60%,腐解期增加可达60%～80%,且植物对原位及周边500～1000m范围内作用显著;在成熟期(10月)对植物70%茎叶量进行收割,氨氮浓度峰值最大由1.833mg/L降至1.095mg/L,下降率达到40.25%,总磷浓度由0.172mg/L降至0.1...