Effects of two root-secreted phenolic compounds from a subalpine coniferous species on soil enzyme activity and microbial biomass

In order to evaluate the ecological consequences and potential mechanisms of specific C compounds on soil microbial processes under climate warming, we injected solutions of two modelled root exudates, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) and 1,2-benzenedicarboxylic acid, dibutyl ester (DBP), respectively, into soil at two concentrations (20 and 1000?µg?g^?1 soil). For all treatments, soils amended with the two phenolic compounds were incubated at two temperatures (20°C and 30°C) for 30 days. The responses of soil enzyme activity and microbial property to modelled root exudates to some extent depended on temperature regime, exudation component, and addition concentration. For example, the addition of BHT tended to decrease the soil enzyme activities. However, DBP addition generally increased the two metabolic enzyme activities at 30°C, and tended to decrease the two enzyme activities at 20°C, but a significant reduction was observed only at a high concentration at 20°C. The microbial biomass and enzyme activity were generally lower at 30°C compared to those at 20°C, when averaged across all treatment combinations. Taken together, our results indicated that the amounts and quality of liable root-derived C can differentially affect microbial processes, and various environmental changes will greatly complicate root–microbe–soil interactions in forests.     

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。     

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     

镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数(0、50、100、200 mg.kg-1)对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明:Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999(P<0.01)和0.995(P<0.01),根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998(P<0.01)和0.987(P<0.05);Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。     

The physiological response and iron and potassium contents in the hairy roots of Brassica rape L. Under cadmium stress北大核心CSCD

The experiments were conducted to investigate the tolerance and enrichment capabilities by elucidating the physiological response and cadmium impact on iron and potassium accumulation amounts of brassica rape hairy roots under different cadmium concentrations by using liquid suspension culture method. The results showed the following. (1) The growth of hairy roots was not significantly different under low cadmium concentrations (below 100 μmol/L), whereas it was obviously inhibited under high cadmium concentrations (more than 100 μmol/L). Further, the maximum fresh weight of brassica rape hairy roots reached 4.34 g under 25 μmol/L cadmium stress after 7 days. (2) The content of ROS in brassica rape hairy roots increased with increasing concentrations of cadmium; the antioxidant enzyme activities of brassica rape hairy roots (SOD, POD, and CAT) decreased first and then increased with increasing cadmium concentrations under 1-day stress, whereas showed an opposite trend under 7-day stress. (3) PI staining and MDA content indicated that cellular damage was more serious with increasing cadmium concentrations. (4) With the increase of cadmium concentrations, cadmium content of hairy roots increased and reached maximum of 2.97 mg/g under 400 μmol/L cadmium stress after 7 days. The iron content also increased significantly with the maximal weight of 14.52 mg/g after 1-day cadmium stress, whereas no significant difference was noted under 7-day cadmium stress. The potassium content under 7-day cadmium stress was 1.6 times of that after 1-day stress (15.73 mg/g). The study showed that the physiological response of Brassica rape hairy roots was correlated with the concentration and time of cadmium stress. Moreover, cadmium stress caused metabolic disorders of iron and potassium in the hairy roots, but the hairy roots of Brassica rape had better enrichment effect on cadmium. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

土壤水分含量和凋落物特性对陌上菅细根和叶片凋落物分解的影响

凋落物分解是湿地生态系统中碳和养分循环的关键过程.对比叶片凋落物和细根的分解速率,有助于阐明水分变化条件下不同凋落物类型对湿地碳循环的相对贡献,提高人们对不同有机碳源分解驱动机制的理解.以安徽省升金湖湿地典型湿生植物——陌上菅（Carex thunbergii）为研究对象,采用分解袋法进行凋落物分解试验,分析叶片凋落物和细根在不同土壤水分含量（30%、50%和70%）下的分解动态.结果表明:①经过5个月的分解,在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根质量残留率分别为46.7%、58.1%和60.1%,叶片凋落物的质量残留率分别为37.9%、31.6%、33.9%.②在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根分解速率常数分别为1.78、1.27、1.12,叶片凋落物的分解速率常数分别为2.56、2.94、2.54,且它们之间存在显著性差异（P < 0.05）.③细根的分解速率与土壤水分含量之间呈负相关（P < 0.001）,而叶片凋落物的分解速率与土壤水分含量呈正相关（P=0.01）.④根据重复测量方差分析结果可知,凋落物分解受凋落物类型、分解时间及二者交互作用的影响,且凋落物类型是主导因素.分别对细根和叶片凋落物的质量损失进行重复测量方差分析,发现在细根的分解过程中,土壤水分含量是主要影响因素,而在叶片凋落物分解过程中,分解时间是主导因素.研究显示,相同土壤水分含量下,叶片凋落物的分解速率比细根快;湿地水位变化条件下,土壤水分含量对细根和叶片凋落物分解具有不同的影响,土壤水分含量的增加促进了叶片凋落物的分解,但对细根的分解产生了抑制作用.      

五氯酚(PCP)污染土壤模拟根际的修复

模拟根际环境条件下,研究了根系分泌物对五氯酚(PCP)污染土壤的修复效应及其机理.结果表明,PCP的土壤残留消解行为随根系分泌物添加剂量的不同显现相应差异.土壤中微生物生物量碳(C_mic),氮(N_mic),碳氮比(C_mic/N_mic),微生物商及酶等土壤生化指标与PCP的消解均存在一定程度的相关性.低剂量(13.38TOCmg/kg)处理,PCP土壤甲醇可提态残留量最小,修复效应最佳,此时土壤微生物生物量碳,氮,微生物商,脱氢酶活性等显现最大响应,为最适根系分泌物添加剂量.修复机理可能在于其诱导的土壤环境质量友好演变过程.逐步回归分析结果显示,微生物生物量氮,微生物商及脱氢酶活性可作为表征根际修复PCP污染土壤时土壤环境质量友好演变过程的敏感生物学指标.     

7个柳树无性系在Cu/Zn污染土壤中的生长及对Cu/Zn的吸收

通过盆栽试验来评价7个柳树无性系(旱柳?杞柳和金丝柳)修复Cu/Zn污染土壤或矿砂的潜力.研究了7个无性系在2种污染介质中的生长,叶绿素含量?根系形态及其对Cu、Zn的吸收转移.结果表明,150d后,7个柳树无性系在污染介质中都能生长,其中旱柳和金丝柳生长较好,其他无性系生长受到明显抑制.各无性系叶片出现黄化现象,叶绿素相对含量降低.根系发育受到一定程度的抑制.各无性系对Cu的积累主要在地下部,而对Zn的积累主要在地上部,特别是在叶片中.7个无性系在铜土中更容易积累重金属.各无性系生物富集系数(BCF)Cu.Cu的转移系数(TF)值均<1,Zn的TF值在1.36~2.49之间.旱10?旱34和金丝柳对Cu和Zn有较强的耐性和一定积累能力,适合在尾矿区造林和修复.