紫花苜蓿在柴油污染土壤中的萌发状况

选择以柴油作为土壤污染物，以单-外源环境因子污染水平为主要调控因子，采用室内盆栽试验的方法并且以不同质量分数的柴油污染土壤，在此情况下观察不同土壤柴油污染质量分数控制下紫花苜蓿种子的萌发与生长情况。结果表明，紫花苜蓿种子发芽抑制率与土壤柴油污染质量分数呈现指数线性相关关系，并且发现苜蓿发芽之后，高质量分数柴油处理组的幼苗出现黄叶和干枯现象。文章最后从土壤内柴油和柴油在土壤-大气界面间的迁移对种子萌发的影响进行了探讨。     

紫花苜蓿对铅污染土壤修复能力及其机理的研究

以10 mmol/L Pb(NO3)2处理紫花苜蓿幼苗10 d,分析了Pb在紫花苜蓿幼苗根、茎、叶中的积累情况,Pb在根表皮细胞中的亚细胞区域化特点,以及Pb在紫花苜蓿体内的主要存在形式。结果表明,Pb在紫花苜蓿幼苗中积累量(M)特点为:M根 >M茎 >M叶。同时X-ray微区分析显示,胞间隙是紫花苜蓿积累Pb浓度最高的部位,细胞壁和液泡次之,胞质中最低。Pb的存在形式分析表明Pb在紫花苜蓿体内主要以难溶的形式存在,另外BSO能够加剧Pb污染对紫花苜蓿幼苗Pn和生长的抑制作用,显示了紫花苜蓿对Pb的耐受与植物络和素的形成有关。这些都表明紫花苜蓿对Pb具有一定的耐受机制,避免其对胞质代谢的毒性。同时紫花苜蓿具有很高的生物量和对Pb较高的富集作用,因此是一种很有利用价值的土壤铅污染修复植物。     

不同施氮水平对紫花苜蓿草地土壤呼吸和土壤生化性质的影响

为探讨不同施氮水平对紫花苜蓿草地土壤呼吸速率和土壤生化性质的影响及其关系,本研究于2017年4月至2018年3月采用田间试验和室内分析相结合的方法,设置了无氮(N0,0)、低氮(N1,60 kg·hm~(-2))、中氮(N2,120 kg·hm~(-2))和高氮(N3,180 kg·hm~(-2))这4个施氮水平,监测了不同施氮水平下紫花苜蓿草地土壤呼吸速率及土壤水热的季节变化,并于紫花苜蓿生长季内不同茬次刈割后测定了土壤生化性质.结果表明:(1)不同施氮水平下紫花苜蓿草地土壤呼吸速率均表现出明显的季节性变化特征,在7月下旬达到峰值,12月中旬降至最低;随施氮量的增加紫花苜蓿生长季内土壤呼吸速率逐渐增强,N1、N2和N3施氮水平下的土壤呼吸速率均值分别为0.97、1.04和1.07 g·(m~2·h)~(-1),与N0[0.88 g·(m~2·h)~(-1)]相比,土壤呼吸速率分别增加了10.2%、18.2%和21.6%;施氮对紫花苜蓿非生长季内土壤呼吸速率无显著影响(P0.05).(2)不同施氮水平下紫花苜蓿生长季、非生长季和全年的土壤呼吸速率与土壤温度拟合指数模型均达极显著水平(P0.01),且指数模型的决定系数R~2值表现为生长季(0.46～0.62)非生长季(0.66～0.76)全年(0.80～0.86).(3)施氮在一定程度上降低了紫花苜蓿草地土壤的pH值和速效磷(AP),而提高了速效钾(AK)、土壤有机质(SOM)、土壤脲酶(URE)和土壤蔗糖酶活性(INV).土壤全氮(TN)和碱解氮(AN)含量在不同施氮水平下表现出不同的变化趋势,当施氮量在0～120 kg·hm~(-2)时,TN和AN随施氮量的增加而增加,继续增施氮肥超过N2(120 kg·hm~(-2))水平时则略有下降.(4)通过紫花苜蓿生长季内土壤呼吸与其土壤生化性质之间的相关矩阵分析可知,土壤呼吸速率(R_S)与土壤pH值呈极显著负相关(P0.01),与TN和URE呈极显著正相关(P0.01),与SOM呈显著的正相关(P0.05),与INV呈显著负相关(P0.05).综合考虑土壤生化特性对不同施氮条件下紫花苜蓿草地土壤呼吸速率的影响,可为草地生态系统土壤呼吸强度研究提供理论依据.     

4种替代植物对黄顶菊入侵土壤养分和酶活性的影响

入侵植物对土壤环境的影响是植物竞争取胜的重要生态策略之一,而选择合适的植物可以替代控制和抵御外来植物的入侵。比较了高丹草、向日葵、紫花苜蓿和多年生黑麦草4种植物与黄顶菊单种和混种后不同时期的土壤养分和土壤酶活性变化规律。结果表明：（1）黄顶菊单独种植根区土壤NH4＋-N、NO3-N含量均显著低于紫花苜蓿和黄顶菊混种群落,其有效磷含量显著低于高丹草和黄顶菊混种群落;（2）紫花苜蓿和黄顶菊混种群落土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均显著高于黄顶菊单种群落。因此,在本试验条件下,高丹草、紫花苜蓿对土壤氮素转化利用能力比黄顶菊高,且能竞争性抑制黄顶菊对土壤磷素的吸收,利于实现对黄顶菊的替代控制。     

不同pH条件下CdCl2对紫花苜蓿种子萌发的胁迫效应

采用培养皿滤纸萌发试验,研究在3种pH(4.0、6.0和8.0)条件下,不同质量浓度(0、5、10、20、40和80mg/L)的CdCl₂溶液对紫花苜蓿种子萌发的胁迫效应. 结果表明,低质量浓度的CdCl₂(≤20mg/L)显著提高了紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,ρ(CdCl₂)为20mg/L、pH为6.0时活力指数与对照组相比明显增加,达到177.52±16.61;随着ρ(CdCl₂)的提高,CdCl₂对苜蓿幼苗生长的促进效应不断增强,ρ(CdCl₂)为20mg/L时,3种pH条件下的芽鲜质量分别为(6.60±0.11)、(6.68±0.20)和(9.51±0.16)mg,根鲜质量分别为(6.71±0.10)、(7.09±0.08)和(9.10±0.08)mg,达到最大; 当ρ(CdCl₂)达到40和80mg/L时,紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长则受到显著抑制,ρ(CdCl₂)为80mg/L时发芽率和活力指数分别仅为对照组的14.8%和46.5%;ρ(CdCl₂)为80mg/L时芽鲜质量最低,3种pH条件下分别为(3.48±0.15)、(4.03±0.19)和(7.00±0.22)mg. 研究还发现,紫花苜蓿种子发芽率和活力指数随pH降低而降低,弱碱(pH=8.0)条件下紫花苜蓿在ρ(CdCl₂)为80mg/L时的发芽率为66.40%±3.19%,大于酸性条件(pH=4.0、6.0)下的发芽率(11.20%±3.61%、9.20%±4.22%),而活力指数(93.90±10.71)也高于酸性条件(pH=4.0、6.0)下的活力指数(49.77±3.25、56.67±3.48),表明pH由酸性到碱性的变化过程能够缓解CdCl₂对紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的毒性.      

多环芳烃污染土壤的微生物-紫花苜蓿联合修复效应

微生物-植物联合修复技术作为一种低耗高效的新型修复手段已经被广泛应用于有机污染土壤的修复领域并取得了较好的效果,新型生物资源的应用将推动该方法的进一步发展。本研究采用温室盆栽实验,以里氏木霉（Trichodermaressei FS10-C）、根瘤菌（Rhizobium meliloti）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为供试生物,设置添加灭活菌剂-无紫花苜蓿（CK）、添加灭活菌剂-种植紫花苜蓿（A）、接种木霉菌剂-种植紫花苜蓿（TA）、接种木霉菌根瘤菌复合菌剂-种植紫花苜蓿（TRA）4种处理,探究微生物-植物联合修复对多环芳烃（PAHs）污染土壤的生物修复效果及其微生态效应。结果表明,经过60 d的培养,微生物不仅促进了紫花苜蓿的生长,而且在紫花苜蓿的协同作用下进一步提高了土壤中PAHs降解率。TA处理中紫花苜蓿生物量增加了5.88%,而TRA处理进一步促进了紫花苜蓿的生长,其生物量增加了11.15%;A、TA和TRA处理下土壤中PAHs的降解率分别为17.02%、25.62%、32.93%,显著（p〈0.05）高于处理CK（5.67%）。此外,接种菌剂处理（TA、TRA）对土壤中高分子量PAHs具有更好的降解效果,A处理土壤中4-、5（＋6）环PAHs的降解率分别为18.13%、24.74%,TA处理为21.41%、28.34%,而TRA处理则为21.29%、30.11%。同时,紫花苜蓿能够通过其根际效应显著促进土壤微生物活性,相较于CK处理,A、TA、TRA处理土壤脱氢酶活性分别提高了33.20%、34.58%、32.65%,A、TA、TRA处理AWCD值和微生物群落多样性指数均显著（p〈0.05）高于CK。通过木霉、根瘤菌与紫花苜蓿联合作用不仅可以有效地降解土壤中的PAHs,而且能够恢复土壤微生物生态功能多样性和稳定性。因此,该方法是一种极具潜力的生物修复手段,具有广阔的市场应用前景。     

多氯联苯污染土壤的豆科-禾本科植物田间修复效应

选择豆科植物紫花苜蓿、禾本科植物黑麦草和高羊茅作为供试植物,初步探讨了这3种植物在单作和间作条件下对多氯联苯污染土壤的田间修复效应.结果表明,经过270 d的田间原位修复后,所有种植植物的处理中土壤多氯联苯的去除率均高于对照组,其中紫花苜蓿单作处理土壤中多氯联苯的去除率最高,达到59.6%.土壤多氯联苯同系物分析结果表明,所有种植植物的处理都降低了土壤中二氯联苯的比例.3种植物中紫花苜蓿的生物量最大,其根部积累的多氯联苯含量最高可达355.1μg/kg,显著高于黑麦草和高羊茅根中的含量.各处理对土壤中多氯联苯的提取修复效率依次为:紫花苜蓿单作紫花苜蓿-黑麦草-高羊茅间作紫花苜蓿-黑麦草间作黑麦草单作紫花苜蓿-高羊茅间作高羊茅单作.豆科植物紫花苜蓿是多氯联苯污染土壤田间原位修复的理想材料.     

发酵牛粪和造纸干粉对多环芳烃污染土壤菌根修复的影响

通过温室盆栽试验,研究了添加发酵牛粪和造纸干粉对菌根化紫花苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的影响.结果发现,添加0.5%～2.0%发酵牛粪对紫花苜蓿根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率无明显影响,但均显著提高了紫花苜蓿的植株生物量(p<0.05),其中,添加1.0%和2.0%发酵牛粪处理的土壤PAHs含量较对照略有降...     

根瘤菌对紫花苜蓿修复钼污染土壤的强化作用研究

采用温室盆栽试验方法,通过设置4个处理组(M:紫花苜蓿; R_1:根瘤菌(土壤质量的4%); MR_1:根瘤菌R_1+紫花苜蓿; MR_2:根瘤菌R_2(土壤质量的10%)+紫花苜蓿)和一个土壤对照组(CK)对比研究了根瘤菌对紫花苜蓿富集土壤中钼(Mo)的强化作用.结果表明, Mo污染下(500 mg·kg~(-1))根瘤菌促进了紫花苜蓿的生长及其钼富集能力,土壤钼转运系数(TA)和富集因子(BCF)与对照组相比分别提高了30.54%～38.94%及17.45%～19.16%.与对照组相比,各处理组均降低了土壤中钼的含量(0.23%～2.35%),其中根瘤菌紫花苜蓿组合系统修复后的土壤中.钼剩余含量较对照组降低了1.89%～2.35%.根瘤菌一方面促进了重金属钼由水溶态向中间过渡态的转变(0.07%～0.43%),有利于紫花苜蓿对钼的生物富集,同时增大了土壤残渣态钼的比例(0.06%～1.60%),降低了钼对紫花苜蓿的生物毒性.各处理组均提高了钼胁迫下土壤微生物的数量,增强了土壤酶活性.根瘤菌与紫花苜蓿组合修复系统不仅能有效降低土壤重金属钼含量,而且还可以促进土壤微生物生态功能的多样性.因此,该修复技术在重金属钼污染土壤修复工程中具有一定的应用潜力.