印度芥菜对土壤中难溶态镉、铅的吸收差异

通过根际袋法土培盆栽试验,研究了印度芥菜对石灰性土壤中难溶态Cd、Pb的吸收差异。试验结果表明,印度芥菜能吸收石灰性土壤中的难溶态Cd、Pb并对其有较高的忍耐性。印度芥菜吸收的Cd 70%以上累积在地上部而吸收的Pb 83%以上累积在根系;印度芥菜根际土壤中的DTPA提取态Cd显著高于非根际土壤,但根际与非根际土壤中的DTPA提取的Pb含量差异不显著。本试验条件下,印度芥菜对土壤Cd的净化率为0.83%~1.25%,对土壤Pb的净化率则只有0.04%~0.07%。     

土壤-植物根际磷的生物有效性研究进展

探讨土壤-植物根际磷素养分状况及利用机理,提高土壤磷的生物有效性,使土壤中潜在的难溶性磷库活化,提高磷肥利用率,对促进农业生产的持续高效发展和陆地生态系统的良性循环具有重大的现实意义。文章从这一角度出发,论述了根际土壤中根际微生物、根际pH值、根系分泌物、菌根、根际土壤磷酸酶等各种因素对提高土壤磷素利用率的机理。     

重金属污染土壤植物修复及进展

土壤污染是当今面临的一个重要环境问题。常规的土壤污染物理化学治理技术 ,如客土换土法、冲洗法、热处理、固化、玻璃化、动电修复法等 ,由于其技术要求高或经济成本高昂 ,对土壤结构的扰动破坏较严重 ,因而 ,大规模推广应用存在较大问题。重金属超累积植物的不断发现 ,使人们认识到有可能利用植物于土壤污染的治理修复。自 2 0世纪 90年代起 ,植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。研究表明 ,通过植物的吸收、挥发、根滤、稳定等作用 ,可以净化土壤或水体中金属污染物 ,达到净化环境的目的。近 10年来 ,在超累积植物的找寻培育、植物根际微生物共存体系研究、植物对重金属的耐忍性、超量吸收及其解毒机制以及植物修复的工艺技术方面已有不少研究 ,并取得长足的进展 ,现代分子生物学的发展以及基因工程技术的应用有可能使植物修复技术取得根本性的突破。     

Phytoremediation of polyaromatic hydrocarbons, anilines and phenols

Phytoremediation technologies based on the combined action of plants and the microbial communities that they support within the rhizosphere hold promise in the remediation of land and waterways contaminated with hydrocarbons but they have not yet been adopted in large-scale remediation strategies. In this review plant and microbial degradative capacities, viewed as a continuum, have been dissected in order to identify where bottle-necks and limitations exist. Phenols, anilines and polyaromatic hydrocarbons (PAHs) were selected as the target classes of molecule for consideration, in part because of their common patterns of distribution, but also because of the urgent need to develop techniques to overcome their toxicity to human health. Depending on the chemical and physical properties of the pollutant, the emerging picture suggests that plants will draw pollutants including PAHs into the plant rhizosphere to varying extents via the transpiration stream. Mycorrhizosphere-bacteria and -fungi may play a crucial role in establishing plants in degraded ecosystems. Within the rhizosphere, microbial degradative activities prevail in order to extract energy and carbon skeletons from the pollutants for microbial cell growth. There has been little systematic analysis of the changing dynamics of pollutant degradation within the rhizosphere; however, the importance of plants in supplying oxygen and nutrients to the rhizosphere via fine roots, and of the beneficial effect of microorganisms on plant root growth is stressed. In addition to their role in supporting rhizospheric degradative activities, plants may possess a limited capacity to transport some of the more mobile pollutants into roots and shoots via fine roots. In those situations where uptake does occur (i.e. only limited microbial activity in the rhizosphere) there is good evidence that the pollutant may be metabolised. However, plant uptake is frequently associated with the inhibition of plant growth and an increasing tendency to oxidant stress. Pollutant tolerance seems to correlate with the ability to deposit large quantities of pollutant metabolites in the 'bound' residue fraction of plant cell walls compared to the vacuole. In this regard, particular attention is paid to the activities of peroxidases, laccases, cytochromes P450, glucosyltransferases and ABC transporters. However, despite the seemingly large diversity of these proteins, direct proof of their participation in the metabolism of industrial aromatic pollutants is surprisingly scarce and little is known about their control in the overall metabolic scheme. Little is known about the bioavailability of bound metabolites; however, there may be a need to prevent their movement into wildlife food chains. In this regard, the application to harvested plants of composting techniques based on the degradative capacity of white-rot fungi merits attention.     

CO2升高对三角梅吸收Cd和佳乐麝香及根际的影响

以花卉三角梅修复Cd和佳乐麝香污染土壤为研究对象,探讨大气CO₂浓度升高对该植物吸收Cd和佳乐麝香的影响,并通过检测植物根际各相关指标综合分析三角梅修复生态系统的整体功能.结果表明,CO₂浓度升高、Cd和佳乐麝香的联合胁迫对三角梅生长没有显著抑制,对其吸收Cd和佳乐麝香具有促进作用,尤其是750μL/LCO₂、50mg/kg Cd和佳乐麝香处理促进作用最显著,并且,此时三角梅根际细菌的数量最多.脲酶活性随不同处理组浓度变化存在显著性差异.佳乐麝香的添加和CO₂浓度升高促进了土壤有机碳的增加.综上,三角梅具有应用于大气CO₂浓度升高条件下修复Cd和佳乐麝香复合污染土壤的潜力.     

生物质炭对Cd污染土壤根际微团聚体Cd形态转化的影响

为明确生物质炭对土壤Cd形态分布的团聚体机制,采用盆栽试验,以秸秆生物质炭为试验材料,研究了秸秆生物质炭对Cd在不同粒级微团聚体中的富集以及根际、非根际微团聚体Cd形态转化的影响.结果表明:外源Cd进入土壤后,主要分布于土壤不同粒级微团聚体中且随粒级减小而增加,富集顺序由大到小为 < 0.01、0.05~0.01、0.25~0.05、 > 2 mm.添加生物质炭后显著降低了Cd在不同粒级微团聚体中的富集系数（P < 0.05）.与对照相比, > 2、0.25~0.05、0.05~0.01、 < 0.01 mm粒级微团聚体土壤对Cd的富集系数分别降低了0.04~0.16、0.04~0.15、0.07~0.17、0.06~0.21.不同处理下,根际、非根际土壤不同粒级微团聚体中Cd主要以残渣态为主且向小粒级团聚体（< 0.01 mm）富集,其中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cd的含量（以质量分数计）及占比均有不同程度的下降.对于根际、非根际不同粒级微团聚体各形态中有机结合态Cd,与对照相比,在Cd1B10处理下,分别于 < 0.01、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达49.5%、62.3%;对于残渣态Cd,在Cd1B10处理下,分别于0.25~0.05、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达19.8%、20.5%,但各处理下残渣态Cd占比趋于上升,最高占比分别达74.0%、78.2%.表明Cd进入土壤后主要转化成了残渣态,土壤中Cd的生物有效性降低,其中,当Cd污染程度（1 mg/kg）较低、生物质炭施用量（10 g/kg）最高时,该效果达显著水平.研究显示,施用高量（10 g/kg）生物质炭能够降低土壤不同粒级微团聚体中各形态Cd的含量,并且Cd污染程度越低、粒级越小,降低效果越显著.      

13C脉冲标记法定量冬小麦光合碳分配及其向地下的输入

研究冬小麦生长向地下部分的输入对于土壤固碳和作物生产具有重要意义.分别在分蘖期、拔节期、花期和灌浆期,用~(13)CO2对冬小麦进行脉冲标记7 h,标记结束后28 d(示踪期)破坏性取样,测定冬小麦地上部、根、土壤和土壤呼吸中的~(13)C含量等指标.研究结果表明,在各标记时期,冬小麦光合固定的~(13)C大部分保留在地上部(51.6%~90.8%),且随小麦生长的进行而逐渐向地上部分配,向地下部分(根系、土壤和根际呼吸)的转移随生长进程的延续而降低.转移到地下部的~(13)C中,有22.9%~65.3%被根际呼吸消耗,24.3%~59.3%在根部保存,10.4%~17.8%通过根际沉积转化为土壤有机碳.示踪期28d内最后2 d呼吸产生的~(13)C只占整个示踪期根际呼吸~(13)C量的0.7%~2.7%,说明28 d的示踪期可以确保光合碳在各系统分配完全.在整个生育期内,冬小麦净吸收的光合碳分配到地上部、根部、土壤有机碳和根际呼吸的比例分别为78.5%、6.0%、3.1%和12.4%.结合当地生产方式估算,冬小麦在整个生育期内输入到地下的总碳量为1.72 t·hm~(-2),其中有0.99t·hm~(-2)被根际呼吸消耗,根部固持碳量为0.48 t·hm~(-2),0.25 t·hm~(-2)以有机碳沉积的形式进入土壤.     

生物炭对施粪肥土壤中根际真菌群落多样性及相互作用的影响

为了研究生物炭对施粪肥土壤中根际真菌群落结构及相互作用的影响,通过黑麦草盆栽试验,比较了添加2%生物炭处理和仅施粪肥条件下,根际真菌的群落演替及分子生态网络. Illumina MiSeq测序结果表明,添加生物炭处理与不添加生物炭的对照处理中真菌的α多样性指数(Shannon指数)无显著差异.两种处理情况下,子囊菌门(Ascomycota,59. 64%～84. 80%)、担子菌门(Basidiomycota,1. 90%～5. 87%)和接合菌门(Zygomycota,4. 34%～16. 11%)均为主要菌群.分子生态网络分析表明,相比不添加生物炭的对照组,添加生物炭后的土壤真菌群落具有更复杂的联系且显著增强了种间积极的相互作用(P 0. 05). Mantel检验分析表明,添加生物炭处理中植物根系与真菌丰度和种间相互作用显著相关(P=0. 001).植物根系是影响真菌丰度和相互作用关系的最重要的因素.     

丛枝菌根根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应

为了探求丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应,本试验以摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)为供试AM真菌菌株,以紫花苜蓿(Medicago sativa)为宿主植物,利用盆栽法建立AM共生体后,再施加10 mg·kg-1阿特拉津进行胁迫.当阿特拉津去除率达到50%时,分别采集未接种+未施药(NM.NA)、接种+未施药(AM.NA)、未接种+施药(NM.AT)和接种+施药(AM.AT)4种处理的根际土壤,通过16S rRNA V4高通量测序技术解析了根际土壤细菌群落特征,以及其与接种F.mosseae、施加阿特拉津之间的相关性.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为4种处理根际土壤中的三大优势菌群.单独接种F.mosseae或施加阿特拉津均未对根际细菌群落α-多样性产生显著影响,但先接种F.mosseae形成AM后,施加阿特拉津可引起细菌群落Shannon指数显著增加.此外,接种F.mosseae提高了根际土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属Arthrobacter、Mycobacterium、Frankia和Stenotrophomonas的相对丰度,其中,Arthrobacter受F.mosseae、阿特拉津及其二者交互作用的显著性影响.本研究结果在一定程度上揭示了AM间接提高土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属的相对丰度,也可为利用AM真菌修复阿特拉津污染土壤奠定一定的理论基础.     

黄河三角洲湿地盐生植物氮和磷的根际效应

通过比较黄河三角洲湿地三种盐生植物柽柳(Tamarix chinensisLour).、盐地碱蓬(Suaeda salsa Pall).和白茅(Imperata cylindrica Beauv.)的根际与非根际土壤中氮、磷的根际效应,分析了不同植物种类根际效应差异的原因。研究结果表明,三种盐生植物根际土壤总氮、速效氮以及有效磷的含量与非根际土壤相比均显著增加(p0.01),根际土壤的总磷含量也高于非根际土壤。柽柳植株对氮、盐地碱蓬植株对磷的富集作用最强,并表现出明显的根际累积效应,这一结果对于滨海湿地氮、磷污染截留的植物修复技术建立具有重要的指导意义。同时,造成不同植物种类的根际效应差别的原因不同,pH值是影响柽柳根际速效氮累积效应的主要原因,而盐地碱蓬根际有效磷累积主要受到根际微生物和盐度变化的共同影响。