砷污染土壤中不同基因型水稻根表铁膜的形成及其对砷吸收和转运影响

采用土壤盆栽试验法,研究6个不同基因型水稻品种根表铁膜形成及其对As吸收、转运的影响。结果表明,水稻形成根表铁膜在不同基因型品种之间差异显著（p<0.001）,其中品种94D-22形成铁膜量（以Fe含量计）是品种圭630的1.5~1.8倍,添加As处理对水稻根表铁膜形成影响不显著。低As含量的对照土壤中,水稻根表铁膜量与根系As含量存在着显著的正相关关系（r=0.657,n=24,p<0.01）,与As转移系数呈显著的负相关关系(r=-0.612,n=24,p<0.01）。土壤添加As后,水稻根表铁膜量与茎叶As含量存在显著的正相关关系（r=0.653-0.673,n=24,p<0.01）,与As转运之间无显著相关性。比较生长于As污染土壤的不同水稻品种,科优1360茎叶积累As较少,且其根系转运As能力也较差,而品种94D-22正好相反。研究结果表明,在As含量较低的土壤中,水稻根表铁膜的存在可成为根系As的障碍层,阻止As向地上部转运;但在As含量较高的土壤,根表铁膜的存在却促进了水稻茎叶对As的积累,其对As的转运没有显著影响。人们可通过作物品种筛选来防治土壤As污染危害、降低As对人体健康的威胁。     

铅-苯并[a]芘复合污染在土壤-植物体系的归宿规律研究

通过室内盆栽试验研究了中、低浓度铅（Pb）和苯并[a]芘（B[a]p）复合污染在土壤-植物系统中的归宿规律和相互影响,以考查Pb-B[a]p复合污染的相互作用.采用4因素6水平均匀设计试验方案,w（Pb）范围为0～1 120 mg·kg^-1,w（B[a]p）范围为0～6.4 mg·kg^-1.结果表明,在非根际环境中,Pb的不同结合态未受到B[a]p的影响,而土壤中B[a]p的自然降解过程也未受到Pb的影响;在黑麦草根际环境中,Pb的可交换态和碳酸盐结合态以及Fe/Mn氧化物结合态含量与非根际土壤相比明显降低,有机物和硫化物结合态含量明显升高,这与黑麦草根际分泌物和植物根际的吸收作用有关;玉米和黑麦草地上部和根部Pb含量均与土壤中Pb总量之间呈显著正相关关系,与B[a]p含量间不存在显著相关性;在玉米和黑麦草根际环境中,B[a]p的降解速率比非根际土壤有明显提高,其中黑麦草的促降解作用强于玉米;Pb对玉米和黑麦草根际土壤中B[a]p的降解过程具有一定的抑制作用,这与根际环境对Pb的活化作用进而增加Pb对微生物有效性有关;Pb对植物根部吸附B[a]p的过程也有一定影响.总体而言,在根际和非根际条件下B[a]p与Pb的共存均未影响Pb的归宿,在非根际环境中Pb也未影响B[a]p的归宿,但在根际环境中Pb抑制了B[a]p在土壤中的降解及植物根部对B[a]p的吸收.     

贵州草海湿地植物根际沉积物磷素形态特征

为分析草海湿地植物根际沉积物磷素形态特征,对24个根际沉积物样品中不同磷形态——Fe/A1-P(铁铝磷)、OP(有机磷)、Ca-P(钙磷)和Res-P(残渣态磷)的分布特征及其与金属、有机质的相关性进行了研究. 结果表明:湿地植物根际沉积物中w(Fe/A1-P)>w(OP)>w(Ca-P)>w(Res-P). w(TP)为114.2~863.9mg/kg,其中w(Fe/A1-P)为60.8~529.9mg/kg,占w(TP)的47.2%~83.5%,Fe/A1-P是磷的主要存在形态;w(OP)为12.2~195.1mg/kg,w(Ca-P)为6.1~205.7mg/kg,w(Res-P)为5.4~23.6mg/kg. 统计分析表明,w(TP)与w(Fe/A1-P)相关性较好(R=0.932,P<0.01);而w(LOI)(LOI为烧矢量)与w(OP)相关性较弱(R=0.343). 主成分分析表明,草海湿地植物根际沉积物中磷主要来自生活污水和农业面源污染;磷素存在的形态特征主要受湿地植物根系泌氧及沉积物中w(Fe)、w(Mn)影响,其次是偏碱性水体.      

黑麦草根际环境对多氯代有机物污染的响应效应

为探索植物修复技术的根际机理,采用根箱模拟试验,研究黑麦草根际环境对多氯代有机物污染的响应效应. 结果表明,与对照处理相比,根际、近根际和远根际土壤中多氯代有机污染物含量变化情况各不相同;与黑麦草吸收特性相吻合,土壤中多氯代有机污染物有从非根际向根际环境迁移的趋势,土培期末的根际、近根际和远根际土壤中w(HCB)分别为0.313、0.219和0.207 mg/kg,w(p,p′-DDT)分别为0.351、0.230和0.221 mg/kg;黑麦草的地下部分对多氯代有机污染物的吸收利用程度均大于地上部分,吸收高峰期的植物地下和地上部分w(HCB)分别为0.716和0.078 mg/kg,w(p,p′-DDT)分别为0.745和0.065 mg/kg;土壤微生物在很大程度上影响着黑麦草对多氯代有机污染物的吸收能力;在不同处理中,根际、近根际和远根际土壤的pH、w(有机质)和过氧化氢酶活性的变化情况各有差异,根际和近根际土壤环境理化性质的改变较大,而远根际土壤环境的改变相对较小.      

生根粉对梭梭苗木根系生长及成活的影响

在自然条件下,采用随机区组设计研究了生根粉(ABT3号)4个处理(25、50、100、200 mg L-1)对人工种植的梭梭幼苗细根动态、年生长终期根系形态特征以及成活率的影响.结果表明:1)梭梭幼苗一年中细根生长有2次高峰,峰值分别出现在6月和9～10月.经生根粉处理后,梭梭幼苗细根的生长动态与对照基本一致,但在具体月份生根粉明显增加了细根总长度、细根生长速率和细根数量密度.2)ABT3号生根粉可以使梭梭幼苗的存活率达到50%以上,显著高于对照的34.75%,相关分析表明生根粉提高梭梭幼苗成活率是通过增加根系生长来实现的.3)由主成分分析可知,50 mg L-1的生根粉处理作用效果最理想.因此,建议在梭梭种植过程中可使用50 mg L-1的生根粉提高其成活率;在本地,肉苁蓉接种的最佳季节是6月.图2表3参31     

不同密度侧柏人工林碳储量变化及其机理初探

以徐州侧柏Platycladus orientalis（Linn）Franco人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据探讨了1 679、2 250和3 074株.hm-2的3种密度对生态系统碳储量的影响及其机理。结果表明,①乔木层、土壤层和生态系统的碳储量均随林分密度的增加而明显减少,灌草层碳储量在低林分密度最大,而枯落物层碳储量在中林分密度最大。低林分密度生态系统的碳储量是94.11 t.hm-2,分别是中密度和高密度生态系统的碳储量1.19倍和1.28倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起的。②林分密度对细根生物量的影响不显著（P〉0.05）,而细根形态随林分密度的增加表现为低级根中1、2级根直径变粗,根长先变长后变短,比根长变短（P〈0.05）;而高级根中的5级根直径显著变细,根长和比根长变长（P〉0.05）。③林分密度对细根生物量的影响与乔木层、土壤层和生态系统碳储量的变化规律具有较高的一致性,均为低密度下最大,高密度下最小。因此,细根生物量可能是导致系统碳储量变化的主要因素之一。     

植物根系固土护坡机理的研究进展及展望

在综合国内外相关研究成果的基础上,详细介绍了近几年来植物根系固土护坡机理的研究进展。文章分别从水文效应和力学效应2个方面对根系固土护坡机理进行了介绍,并着重从根增强的理论模型、根-土相互作用等方面论述了植物根系固土护坡的力学效应。首先介绍了根增强理论的先驱模型Wu和Waldron模型,文章从多方面论证了Wu和Waldron模型假定穿过剪切面的所有根在受力时同时破坏高估了根的增强作用,详细介绍了国外学者对Wu和Waldron模型改进后,最新提出的2种考虑根系逐渐破坏的力学模型——纤维束增强模型FBM和根束增强模型RBM。FBM模型用动态纤维束来模拟根系的渐进破坏,假设荷载被分配给束中的每个根,当载荷增加到其值超过了某单根的抗拉强度时,该根被拉断,而被该根分担的载荷被重新分配到剩下的完好的根中,直到所有的根都拉断。该模型使用应力控制的加载过程,不能得到完整的力-位移关系曲线;且该模型中没有考虑根的直径分布、几何性质、力学性质等的影响。为了克服上述缺陷Schwarz在FBM模型的基础上,又提出了RBM模型。RBM模型是一个以位移控制加载过程的纤维束模型,该模型考虑整个根束的拔出力是位移的函数,并被表示成单根的拔出力之和。文章最后详细论述了根系的拔出机理,探讨了植物根系固土护坡研究的发展方向。     

铜与草甘膦复合污染对小麦种子发芽与根伸长的抑制作用

污染物的交互作用及其生态毒理效应已成为环境科学研究的重要方向.论文以小麦种子为供试作物,研究了重金属铜(Cu2+)与除草剂草甘膦复合污染对其发芽率以及发芽后的根长、芽长的影响,以表征Cu与草甘膦复合污染的生态毒性.研究结果表明,在实验浓度下,Cu2+单一污染对小麦发芽率没有明显的影响,对根伸长和芽长的抑制显著;而草甘膦单一污染对小麦发芽、根伸长和芽长均有明显的抑制效应.当Cu2+与草甘膦复合污染时,Cu2+的存在在一定程度上减弱了草甘膦对小麦发芽及芽长的抑制作用;而在根伸长实验中,在低草甘膦浓度条件下,Cu2+的存在在一定程度上增加了草甘膦对根伸长的抑制作用;在较高草甘膦浓度条件下,Cu2+的存在则降低了草甘膦对根伸长的抑制作用.Cu2+的存在减轻草甘膦对小麦毒性的可能原因是:草甘膦与Cu2+络合形成了毒性较小的稳定络合物,使草甘膦毒性降低或失去活性.     

根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量的影响

通过盆栽试验研究了根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量形成的影响.结果表明,在不同水分条件下,根修剪均减少了小麦的根量及根呼吸速率,但对根冠比没有显著影响.在湿润和中度干旱条件下,根修剪提高了小麦花期的光合速率和根系效率;在严重干旱胁迫条件下,根修剪小麦的光合速率显著下降,但根系效率与对照相比没有显著差异.在湿润条件下,小剪根处理对籽粒产量并没有显著的影响,而大剪根处理小麦的籽粒产量显著下降;在中度干旱胁迫条件下,小剪根处理小麦的产量(25.18 g pot-1)显著高于对照(22.31 g par-1),但大剪根处理小麦的产量(18.34 g pot-1)显著下降;在严重干旱条件下,两个剪根处理小麦的产量均显著下降.在湿润和中度干旱胁迫条件下,小剪根处理籽粒产量水平的水分利用效率(分别为1.57 g kg-1和1.85 g kg-1)显著大于相应的对照处理(分别为1.46 g kg-1和1.55 g kg-1),但大剪根处理水分利用效率和对照相比没有显著差异;在严重干旱条件下,各剪根处理的水分利用效率和对照相比没有显著差异.可见,在湿润和中度干旱条件下进行的适当根修剪根对作物生产是有利的.图1表3参15     

华西雨屏区不同退耕模式细根、草根分解及主要土壤微生物功能群动态

采用原状土芯(intact core)法,探讨了四川洪雅柳江退耕还林模式：光皮桦（Betula luminifera）与扁穗牛鞭草（Hemarthria compressa）复合模式（HN）、光皮桦人工林（H）、扁穗牛鞭草牧草地（NC）、柳杉（Cryptameria fortunei）人工林（LS）细根、草根分解速率以及其与细根、草根分解密切相关的土壤微生物功能群变化,结果表明：①细根、草根分解速率符合Olson单指数分解模型,年分解常数（k）分别为1.06、0.93、1.32、0.86/年,分解1年后干重损失率分别为65.49%、60.55%、73.32%、57.51%;②在一年的分解期间的各个阶段HN模式的好气固氮细菌、氨化细菌、硝化细菌、纤维素分解菌数量都显著大于其他3种模式(p＜0.01);③4种模式固氮细菌与氨化细菌数量呈显著正相关关系,与C/N呈显著负相关关系,氨化细菌数量与硝化细菌数量呈显著正相关,HN、LS模式固氮细菌数量与细根、草根N相对含量呈显著正相关关系(p＜0.05),表明细根、草根的分解受到土壤微生物生理类群相互作用的影响,自生固氮在林草复合模式与柳杉人工林生态系统的自肥作用中扮演着重要角色。