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     

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     

基于主次屏障的化工装置事故根因分析及“双预”机制应用

双重预防机制(“双预”)是当前国内危化品领域正在广泛推行的一种风险管控系统,但目前缺乏底层和运行层面的理论架构,更缺乏以根因分析(RCA)结果来指导实施“双预”的方法工具,为此,提出“主-次”屏障理论与事件与原因因素分析(ECF)相结合的可视化主-次屏障(VPSB)模型。ECF作为一种典型的RCA技术,由特定主/次屏障失效模式组成灾害事件的致因路径,为VPSB建模提供可视化框图。应用该模型对英国石油BP公司的Texas爆炸中的典型事故场景进行隐患识别和RCA,获得“双预”相关管理措施的具体失效模式,通过与美国化学品安全委员会(CSB)和英国石油(BP)公司对该事件的调查结果对比,发现CSB和BP公司将人的不安全动作作为直接原因开展深层次的原因分析,将关注点放在了人的管理上,并将根本原因宏观地总结为安全主管失职和操作工违规作业,而VPSB模型则关注的是对重大事故隐患本身和工艺过程的管理,用描述具体的次屏障失效模式来突出管理系统存在的根本性问题,其中,在机械完整性管理上的问题最多,且主要是由于管理措施未被合规执行。这为企业优化“双预”的相关工作内容提供了重点整改方向和可操作性建议。     

铁尾矿芦苇根际微生物和根内生菌群落分布及其限制性因子解析

利用Illumina高通量测序技术研究了北京市怀柔区前安岭铁尾矿库周边春季和夏季芦苇根际土壤微生物和根内生菌的组成.测序结果表明：在门水平共鉴定出40个门类,在各样本中,变形杆菌（Proteobateria）和放线菌（Actinobacteriota）均是优势菌门,在所有样本中二者之和所占比例均大于80%;在属水平,假杆菌属（Pseudarthrobacter）在根际和根内均占优势.α多样性分析表明,根际土壤微生物的物种丰富度（Sobs、Chao）和物种多样性指数（Shannon、PD）均显著高于根内生菌,Sobs、Chao、Shannon和PD指数的最大值和最小值差值分别为1336、1582.24、6.48和81.18.β多样性分析表明,根际土壤微生物和根内生菌的群落组成差异显著,而不同季节的样本之间差异并不明显.另外,各样本中的优势菌种,如假单胞菌属（Pseudomonas）、节杆菌属（Arthrobacter）和链霉菌属（Streptomyces）对重金属具有较强的耐受性.独有和共有微生物分析结果显示,在774个属中,共有250个属在4种类型的样本中同时存在,这表明不同样本的微生物群落组成具有一定的相似性.与土壤基本理化性质的相关性分析表明,Ni、Fe、有效磷、有效硫和有机质与微生物群落显著相关.通过COG功能预测发现,芦苇根际土壤和根内样本中的微生物代谢功能（如能量生产与转换、氨基酸转运与代谢、碳水化合物转运与代谢和无机离子转运与代谢）十分丰富.     

转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60对生物多样性的影响

随着转基因作物种植面积的不断扩大,其潜在的环境风险也逐渐成为关注热点.为进一步明确转基因作物种植可能带来的生态环境安全问题,以2018年11月于海南省乐东黎族自治县种植的转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60（简称“HGK60”）及其对照常规玉米郑58（简称“郑58”）为研究对象,采用高通量测序及田间调查的方法,重点探讨了其环境释放对田间生物多样性的影响.结果表明:①HGK60种植对根际土壤微生物的影响仅出现在某些生育期,alpha多样性、beta多样性分析均显示,仅抽穗期、完熟期HGK60与郑58差异显著（P < 0.05）,但该差异并不会在玉米的整个生长阶段持续出现,至玉米收获后差异不再显著（P>0.05）;生育期是影响根际土壤微生物的因素之一.②玉米田间节肢动物共调查到节肢动物19 835头,隶属于7目19科60种.HGK60与郑58田间除螟蛾科数量在苗期、喇叭口期、抽穗期表现为差异显著（P < 0.05）外,其他物种的差异均仅表现在某个生育期,并未在整个生育期持续出现;从整体上看,HGK60田间节肢动物各生态学指标均与郑58差异不显著（P>0.05）.③玉米田间杂草发生种类主要有8科、16种,多为一年生杂草,HGK60种植对田间杂草密度及生态学指标均无显著影响（P>0.05）.研究显示,HGK60的种植会在部分生育期对根际土壤微生物产生影响,但玉米收获后影响不显著且其种植对田间节肢动物及杂草多样性无显著影响（P>0.05）.      

浮床水芹不同生长阶段水体活性物质代谢组学分析

为解析浮床水芹在不同生长阶段种植水中活性代谢物特征与差异,揭示水芹化感作用与环境微生物互作机制,对水芹种植水中代谢物进行定性定量研究十分必要.该研究利用非靶向代谢组学技术,采用LC-ESI-MS分析方法对水芹繁殖期、幼苗期、成熟期3阶段种植水中代谢物进行检测,结合多元统计和单变量统计方法筛选出主要代谢物和显著差异代谢物,并对环境修复相关代谢物进行了相关性分析.结果表明:①在不同生长阶段水芹种植水中共检测到306种代谢物,13种代谢物在各时期种植水中的相对含量均超过1%,其中包括甜菜碱、硬脂酸和芥酸酰胺等参与植物抗冻、化感作用和反硝化细菌富集过程的重要代谢物.②共112种代谢物在不同时期种植水中存在显著差异,化感作用代谢物硬脂酸和植物-根际微生物互作代谢物D-（-）-奎宁酸在各时期间均为显著差异代谢物.③相关性分析发现,硬脂酸、壬二酸、肉豆蔻酸、儿茶酚、3,5-二羟基苯甲酸、阿魏酸、水杨酸、咖啡酸和苯甲酸9种化感物质含量之间具有高度相关性（r>0.6,P < 0.01）,且在水芹幼苗期相对含量最高.研究显示,水芹种植水中存在至少23种环境修复相关代谢物,其中9种化感物质可能存在协同作用,幼苗期水芹更适于水芹提取物抑藻剂开发.      

渗滤液灌溉对香根草胁迫及抗氧化系统的影响

以香根草(Vetiveria zizanioids)和渗滤液循环出水为实验材料,比较了不同体积浓度渗滤液灌溉对香根草胁迫相关生理指标及抗氧化系统的影响.结果表明,与对照相比,小于35%浓度的渗滤液灌溉6个月降低了香根草叶片脯氨酸(Pro)含量和相对膜透性,提高了叶绿素、蛋白质、抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量和叶绿素a/b值,过氧化物酶(POD)和超氧化物岐化酶(SOD)被激活,丙二醛(MDA)含量被控制在较低的水平上,表明低浓度渗滤液灌溉有利于香根草生长.大于35%浓度的渗滤液灌溉,随浓度的增大,香根草叶绿素含量和a/b值明显降低,MDA、H₂O₂、Pro进一步积累,相对膜透性显著增加,AsA、GSH含量下降,SOD和POD活性受抑制,表明高浓度渗滤液灌溉会造成活性氧产生和抗氧化系统清除之间的失衡,导致膜脂过氧化作用加剧,会加重对香根草的胁迫.灌溉6个月较3个月相比,叶绿素含量下降,Pro、MDA积累,表明灌溉时间延长也会导致胁迫加重.