南四湖湿地六种水生植物的磷素根际效应

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,对南四湖湿地的芦苇(Phragmites communis)、芦竹(Arundo donax)、香蒲(Typha latifolia)、水葱(Scirpus validus)、茭草(Zizania aquatica)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)等6种水生植物进行了野外原位根际土壤溶液的磷素浓度分析,并从根系形态、磷素吸收利用有效性、根际土壤有效磷素和pH值变化等根际效应差异,揭示不同种类湿地植物磷素净化效率差异的内在机制.结果表明,香蒲对磷素的吸收最大;其次是芦苇、芦竹和茭草;再次是水葱和喜旱莲子草.香蒲的根际土壤溶液磷素浓度(PO43-,0.37μg/L)显著低于非根际区浓度(PO43-,0.47μg/L);而芦苇、芦竹和水葱则表现为根际土壤磷素浓度高于非根际.香蒲通过强大的根系获取了较多的磷素,芦竹则通过根际酸化促进了根系对磷素的吸收,实现了根际土壤较高的磷素去除率.喜旱莲子草根际土壤有效磷增加了48%,可能是由于其较强的根际酸化(pH值降低约0.9)增加了土壤磷素向水体流失的风险,故在湿地磷素修复中应避免使用.     

催化铁强化低碳废水生物反硝化过程的探讨

研究了低碳氮比条件下催化铁耦合生物反硝化的脱氮效率以及N2O产生.结果表明,相对常规低碳氮比反硝化,催化铁耦合组能大大提高硝酸根的转化率,但产生亚硝态氮积累,总氮去除率变化不大.耦合组N2O释放量高于常规生物对照组,源于亚铁氧化物与亚硝酸根的化学反应,但最高累积量小于8%,且可继续生物还原为N2.催化铁可以消除体系的溶解氧和降低氧化还原电位,对维持缺氧反硝化环境有利.     

不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配及输入效率

为了研究不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配与输入效率,通过盆栽试验,采用13C-CO₂脉冲标记法,定量研究水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)内光合碳在水稻-(根际/非根际)土壤系统中的分配及其对根际、非根际土壤有机碳的贡献.结果表明:13C-CO₂脉冲标记6 h后,水稻地上部、根系和根际土中13C的丰度最大值均出现在分蘖期,分别达到1 864.7‰、842.6‰和-8.2‰,显著高于后3个生育期.分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期这4个生育期水稻光合13C在地上部的分配比例依次增加,而在根部和根际土中的分配比例逐渐减小;不同生育期水稻光合13C在水稻-土壤系统中的总回收率为72.0%～81.0%,在籽粒中的回收率由1.8%逐渐增至40.3%,在根部和土壤中的回收率逐渐下降,表明水稻生育前期光合作用更强,能够向地下部快速输入“新碳”.水稻生长至成熟后,茎叶中光合13C的分配比例由61.0%～93.1%降至32.8%～74.1%,而在籽粒、根部和根际土中的分配比例分别增加了1～2倍,表明水稻植株在生长过程中光合碳向籽粒和地下部传输.根际沉积效率随水稻的生长逐渐由分蘖期的11.0%降至灌浆期的4.1%;光合碳对土壤有机质的贡献也逐渐减低,而且对根际土的贡献显著大于非根际土,表明水稻生长速率决定了光合碳对土壤有机碳的贡献率,而水稻根际沉积效应是根际土壤有机质获得较高光合碳贡献率的主要原因.该研究进一步量化了水稻生长期间光合碳的分配及其对土壤有机碳库的贡献,有助于深入开展水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究.      

根际土-辣椒系统中重金属的分布及食物安全风险评价

采集整株辣椒及其根际土壤,并将植株分为根、茎和果实三部分,分别测定铬、砷、镉、汞和铅的含量。探讨了五种重金属元素在根际土-辣椒系统中的分布规律,并评估了人群食用辣椒导致五种重金属元素暴露的健康风险。结果显示,辣椒果实中Cr、As、Cd、Hg和Pb五种重金属含量(干重)分别为0.30~9.93、0.01~0.03、0.01~0.13、0.01~0.09和0.01~0.58mg/kg;在根际土与辣椒果实间,重金属的累计富集系数为CdHgCrPbAs,Cd和Hg表现出较强的富集能力。虽然辣椒果实中各重金属的含量平均值均低于《农产品安全质量:无公害蔬菜安全要求》(GB 18406.1-2001)限值要求,但贵州居民通过食用辣椒途径摄入重金属Cr和As占其临时性每周人体可耐受摄入量的比例相对较高,食用辣椒摄入Cr和As造成的食品安全风险应引起关注。     

广东镇海湾红树植物器官中氟喹诺酮类（FQs）抗生素吸收及转运特征研究

红树林高位养殖中抗生素氟喹诺酮类(FQs)有较多残留,但目前关于红树植物对抗生素的吸收及器官转运特征鲜有研究.本研究采用高效液相色谱-质谱联用法定量分析了广东镇海湾的两种优势红树植物桐花(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)根、枝、叶中4种FQs—氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)、恩诺沙星(ENR)的含量,用植物器官转移因子(PF)的方法评价了4种FQs在植物体内的转移能力,探讨了植物含脂率(LR)对器官中FQs残留的影响.结果表明:两种红树植物器官中均有4种FQs检出;OFL、NOR、ENR的含量在桐花树中为:枝(6.36~12.23μg·kg~(-1))叶(4.05~10.92μg·kg~(-1))和根(5.01~10.47μg·kg~(-1)),秋茄中为:根(6.27~24.70μg·kg~(-1))叶(5.74~10.98μg·kg~(-1))枝(3.63~7.00μg·kg~(-1)),CIP不符合此规律.4种FQs的根向枝/叶转移因子PFTL/R皆为PFTL/R(桐花树)PFTL/R(秋茄)1,说明桐花树、秋茄根部的FQs均可向地上部分大量转移,且桐花树根部向地上部分转运FQs的能力比秋茄强;桐花树对FQs有吸收及转运作用,秋茄的根则对FQs的吸收作用较强.LR的高低不是4种FQs吸收和转运的关键影响因子.     

外源菌剂联合柠檬酸强化龙葵修复土壤镉污染

设置对照（CK）、摩西球囊霉菌（GM）、摩西球囊霉菌+柠檬酸（GM+CA）、摩西球囊霉菌+巨大芽孢杆菌（GM+BM）和摩西球囊霉菌+巨大芽孢杆菌+柠檬酸（GM+BM+CA）这5个处理,通过测定土壤全Cd、有效Cd和植株Cd吸收量及微生物群落变化,分析了外源菌剂和柠檬酸添加对龙葵修复Cd污染效果的影响.结果表明,相对于CK处理,GM处理龙葵根、茎和叶生物量显著增加35.67%、41.35%和65.38%,GM+BM+CA处理龙葵根和茎生物量显著增加73.38%和75.38%.GM处理提高了龙葵各部位Cd含量但差异不显著,GM+BM+CA处理龙葵叶部的Cd含量显著提高79.34%.GM处理龙葵茎和叶Cd累积量显著提高47.51%和89.58%.GM+BM+CA处理龙葵叶部Cd累积量显著提高226.84%.GM+BM+CA处理显著增加了Cd由龙葵茎向叶的转运系数,增幅为52.47%.GM+BM+CA处理显著增加了叶的富集系数,增幅为120.53%.此外,联合修复对根际微生物群落结构也产生了影响,特别体现在诱导某些关键微生物类群,如变形菌门、放线菌门、球囊菌门和油壶菌门相对丰度增加2.00%~5.77%、0.76%~9.96%、2.11%~3.63%和0.54%~2.98%.RDA分析发现变形菌门和放线菌门与土壤全Cd呈显著负相关,球囊菌门和油壶菌门与土壤全Cd呈负相关.关键微生物的变化增强了龙葵吸收根际养分和抗Cd胁迫的能力,提高龙葵Cd累积能力,有效降低土壤全Cd含量.综上,摩西球囊霉菌、柠檬酸与巨大芽孢杆菌通过共接种的方式活化了土壤中的难溶态Cd,有助于龙葵富集更多的Cd,同时也与摩西球囊霉菌产生联合修复的效果.富集植物-微生物联合修复Cd污染土壤有较好的应用潜力.     

高通量测序法表征潜流人工湿地中不同植物根际细菌群落特征

为了研究人工湿地中植物根际、污水水质和深度等对细菌群落结构特征分布的影响,利用高通量测序技术,对人工湿地中芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis Presl)2种植物根际3个不同深度细菌群落特征进行了研究.细菌群落丰富度和多样性研究结果表明,芦苇根际细菌群落丰富度和多样性均大于香蒲根际,细菌在芦苇根际周围可以更好地生存;同一植物根际细菌的丰富度和多样性随着深度的增加逐渐减少.相似度和差异性分析结果表明,相同植物根际细菌群落结构相似度较高,而不同根际群落结构有一定的差别.优势细菌菌群分析结果发现,细菌群落在门类水平上达到13门以上,优势细菌种群均以变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门为主,相对丰度约为55%~78%;纲类水平也达到20纲以上,主要有α-变形杆菌纲、β-变形菌、δ-变形菌纲、γ-变形菌纲、芽孢杆菌纲、酸杆菌纲、相对丰度达到50%以上,植物根际富集的主要纲类细菌是β-变形菌纲.影响细菌群落结构丰富度和多样性的主要环境因素是营养物浓度、植物、采样深度和温度.     

基于高通量测序检测Pb污染对三叶草根际土壤细菌多样性的影响

为了研究Pb污染对根际土壤微生物多样性的影响,揭示根际微生物对Pb胁迫的适应性机制,通过盆栽试验模拟轻度[w（Pb）为300 mg/kg]、中度[w（Pb）为600 mg/kg]和重度[w（Pb）为900 mg/kg]Pb污染土壤环境,利用高通量测序技术和生物信息学分析方法,测定了不同w（Pb）处理下三叶草根际土壤中细菌群落的丰度和组成.结果表明:①共检测到37个门,其中变形菌门为优势菌群,占比为50.7%~53.9%,其次为拟杆菌门、酸杆菌门和疣微菌门. ②共检测到623个属,其中鞘氨醇单胞菌属为优势菌属,占比为17.1%~19.4%. ③中度Pb污染土壤样本中细菌的多样性最高,重度Pb污染土壤样本中的细菌数量最少,并且其群落组成与其他处理差异最大.研究显示,重度Pb污染会显著抑制三叶草根际土壤样本中细菌的生长,降低土壤样本中细菌总量及其群落的多样性,但中度Pb污染会提高土壤样本中细菌群落的多样性. Pb污染会改变三叶草根际土壤样本中细菌群落组成和丰度,不同类型细菌对Pb污染土壤的适应性不同.根际土壤样本中Gp1菌群的丰度随着土壤w（Pb）的增加而增加,说明Gp1菌群可能是具有Pb污染抗性的优势菌群.      

用13C脉冲标记法研究玉米光合碳分配及其向地下的输入

研究玉米生长对土壤有机碳的贡献对了解农田碳平衡与农业生产之间的关系具有重要意义.应用4次¹³C脉冲标记对不同生育时期（苗期、拔节、抽雄和灌浆期）玉米光合碳在玉米-土壤系统中的分配特征进行了为期1个生长季的研究.结果表明,留在地上部的¹³C占玉米净吸收¹³C的百分含量,在灌浆期标记时最大,为80.01%.在不同生育时期,玉米向地下转移的¹³C比例分别为43.24%、46.46%、30.30%和19.99%;此部分¹³C中有34.68%～77.56%被根际呼吸消耗,16.63%～57.02%存在于根部,5.05%～8.30%通过根际沉积转化为土壤有机碳.整个生育期内,玉米分配到地上部、根部、根际呼吸和土壤有机碳中的光合碳量,分别占净吸收碳量的62.39%、17.88%、17.07%和2.67%.在拔节、抽雄和灌浆期,玉米的根际呼吸分别占土壤呼吸总量的67.07%、63.31%和28.82%;同时其根际激发效应使土壤原有有机碳分解分别增加了31.11%、79.09%和120.83%.以大田玉米地上部干重18 t·hm^-2、含碳量42%计算,玉米在其生育期内输入到地下的总碳量为4.6 t·hm^-2,其中有2.1 t·hm^-2通过根际呼吸进入大气,2.2 t·hm^-2存在于根中,0.33 t·hm^-2转化为土壤有机碳.