3种生物滞留设计对城市地表径流溶解性氮的去除作用

城市地表径流溶解性氮(N)的有效控制具有挑战性.2015构建了3种不同设计的生物滞留设施:壤砂种植紫穗狼尾草(CB)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带(MB1)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带并添加10%木块(MB2).在模拟城市地表径流水文、水质变化条件下,研究3种生物滞留种植植物、设置饱和带以及添加碳源对城市地表径流溶解性N(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除作用.通过为期1年试验监测表明,在进水NH_4~+-N浓度平均值为(5.45±2.21)mg·L-1情况下,3种生物滞留对NH_4~+-N均具有显著的去除作用(去除率95%).基质吸附、硝化与植物吸收是生物滞留有效去除城市地表径流NH_4~+-N的主要途径.在进水NO_3~--N平均值为(5.88±2.32)mg·L-1情况下,CB、MB1和MB2出水NO_3~--N浓度的平均值分别为(4.04±2.64)、(0.84±1.18)和(0.26±0.48)mg·L-1,相应去除率分别为31.3%、85.7%和95.6%.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带以及添加碳源均可显著降低出水NO_3~--N浓度,减少NO_3~--N淋溶输出,提高NO_3~--N去除率.植物吸收和微生物反硝化是生物滞留去除NO_3~--N的主要途径.进水NO_3~--N浓度、水量、间隔天数是影响生物滞留出水NO_3~--N浓度的主要因素.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带并添加碳源,在水文、水质变化情况下,仍可有效去除城市地表径流溶解性N.     

肥料调控强化象草对重度Cd污染农田修复效果

象草（Pennisetum purpureum Schumach.）因适应能力强、生长迅速和生物量大,且具有一定的经济效益,在重金属污染土壤植物修复中有很好的应用前景.通过田间试验,研究不同肥料（有机肥、复合肥和追施氮肥）联合施用强化象草修复重度Cd污染农田的效果.结果表明：①不同肥料调控处理降低了土壤pH值,提高了土壤有机质含量,根际土壤总Cd含量较修复前降低了8.3%~23.3%,土壤有效态Cd含量较对照降低了11.7%~34.6%;②不同肥料调控处理显著促进了象草生长和对Cd的吸收累积,象草地上部生物量增加29.2%~368.2%,象草Cd总累积量增加了37.8%~283.9%,其中有机肥+复合肥+追施氮肥处理（F3N）象草Cd总累积量达到了145.48 g·hm^-2;③不同肥料联合对提高象草Cd累积量的效果为：有机肥+复合肥+追施氮肥>有机肥+复合肥>单一复合肥.因此,在重度Cd污染农田植物修复中,肥料调控可以强化象草对土壤中Cd的富集移除效果,进而加快对污染农田的修复.     

Sewage sludge ditch for recovering heavy metals can improve crop yield and soil environmental quality

• Indirect use of sludge in ditches alongside plants was tested in field experiments. • The dried and stabilized sludge in ditches was recovered with heavy metals. • Cd, Pb, Cu and Zn in the planted soil were all in a safe range. • The indirect use of sludge increased plant yield, soil N content and C storage. The treatment and disposal of municipal sewage sludge (MSS) is an urgent problem to be resolved in many countries. Safely using the nutrients within MSS to increase crop yield and enhance the fertility of poor soil could contribute to achieving sustainable development. An indirect use of MSS in ditches alongside Pennisetum hybridum plants was studied in field plots for 30 months and the contents of heavy metals and macronutrients were monitored in soil, sludge and plant samples. We found that the yield of P. hybridum was significantly increased by 2.39 to 2.80 times and the treated plants had higher N content compared with no sludge. In addition, the organic matter (OM) and N contents in the planted soil increased significantly compared with the initial soil. The OM content in the planted soil of the MSS treatment was 2.9 to 5.2 times higher than that with no sludge, and N increased by 2.0 to 3.8 times. However, MSS had no significant effect on the N, P and K contents in the soil at the bottom of the MSS ditch, and the content of heavy metals (Cd, Pb, Cu and Zn) were also within the safe range. Moreover, the moisture content and phytotoxicity of MSS after this indirect use were reduced and the heavy metal contents changed little, which is favorable to the further disposal of recovered MSS. Therefore, this indirect use of MSS is beneficial to agricultural production, soil quality and environmental sustainability.     

皇竹草对土壤阿特拉津的降解特性

为了探明种植皇竹草(Pennisetum hydridum)对土壤阿特拉津降解的促进作用,通过盆栽试验研究了皇竹草对土壤阿特拉津的降解动态、转移特征以及土壤阿特拉津残留浓度与土壤相关酶活性的关系。结果表明:与未种植皇竹草相比,种植皇竹草土壤阿特拉津降解率明显提高,皇竹草对未灭菌和灭菌土壤阿特拉津的降解率分别提高52.84和42.38百分点;与未种植皇竹草处理相比,灭菌和未灭菌条件下种植皇竹草处理阿特拉津在土壤中的半衰期可分别缩短64.35和53.21 d;土壤中阿特拉津被皇竹草吸收后逐步由地下部分向地上部分转移,随着培养时间的延长,转移系数变大;土壤中阿特拉津残留浓度与土壤过氧化氢酶、过氧化物酶、转化酶和多酚氧化酶活性呈显著负相关(P0.05或P0.01)。认为种植皇竹草有助于阿特拉津的降解。     

皇竹草对土壤阿特拉津的修复作用

通过盆栽试验探讨了种植皇竹草（Pennisetum hydridum）对阿特拉津污染土壤的修复效果,阿特拉津对皇竹草生长的影响,以及皇竹草对土壤微生物数量的影响,以期为阿特拉津污染土壤的植物修复提供参考。结果表明：在≤200 mg.kg-1质量分数范围以内,种植皇竹草对土壤阿特拉津的初期降解效率比对照明显提高,最大提高了29.64%,达到显著或极显著差异;阿特拉津质量分数在≤200 mg.kg-1范围内对皇竹草株高没有影响,≤50 mg.kg-1质量分数范围内对生物量没有影响,根冠比变化不明显;随阿特拉津质量分数的增加皇竹草根际和非根际土壤中的细菌、真菌、放线菌数量均呈先增加后减少的趋势,在质量分数为100 mg.kg-1时达到最大,根际土壤中细菌和放线菌数量明显高于非根际土壤,真菌数量在根际与非根际土壤中变化不明显。说明种植皇竹草有助于阿特拉津降解效率的提高,且与种植皇竹草后改变了土壤微生物数量及皇竹草的生长状况有关。     

狼尾草根系对阿特拉津长期胁迫的氧化应激响应

通过盆栽实验研究了抗性植物狼尾草根部丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(As A)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)等氧化应激生理指标对不同浓度阿特拉津长期(48 d)胁迫的响应规律。结果表明:当阿特拉津胁迫浓度分别高于20 mg·kg~(-1)和50 mg·kg~(-1)时,狼尾草根系的MDA与Pro含量较对照组显著升高(P0.05);随着阿特拉津胁迫浓度的增加,狼尾草根部SOD和GR活性呈先升高后降低的趋势,其中当阿特拉津胁迫浓度为20 mg·kg~(-1)时,SOD和GR活性达到最大值;供试植物根系中As A含量与阿特拉津胁迫浓度呈正相关。综上,中低浓度(≤20 mg·kg~(-1))阿特拉津处理没有对狼尾草的根系产生明显的氧化胁迫效应,狼尾草根系的上述抗氧化应激生理指标对于发挥阿特拉津抗性起着重要的作用。     

南方冬季条件下根际促生菌与肥料配施对巨菌草迁移累积镉砷的影响

优良菌种是微生物肥料的基础,研究微生物肥料中低温适应型菌株在低温条件下的促生性,对于提高南方冬闲时植物修复重金属污染农田具有重要意义.通过形态观察及18S rRNA基因序列分析,对菌株进行了鉴定,在此基础上进行植物盆栽试验,分析了3株不同根际促生菌单独施加及其与肥料（鸡粪+微量元素）配施对镉砷复合污染土壤中巨菌草迁移累积Cd、As的影响.分离菌株的初步鉴定结果表明,3株根际促生菌（M1、M2、M3）分别为云南木霉（Trichoderma yunnanense）、卵形孢球托霉（Gongronella butleri）、越橘间座壳菌（Diaporthe vaccinii）.纯培养试验表明,M1、M2、M3均可在南方冬季低温条件下生长.盆栽试验结果表明,与CK处理相比,单独施菌或肥料及菌株与肥料配施均能提高巨菌草茎叶生物量,分别提高14.12%~84.35%、13.36%、57.25%~143.13%.在所有处理中,M3与肥料配施后,植株茎叶生物量达到最大.不同处理可影响巨菌草对Cd和As的吸收累积,但对巨菌草各部位影响不同.单独施菌时,M3对巨菌草茎叶Cd、As积累量提升最多,分别提高145.83%、64.03%;当菌株与肥料配施时,M3与肥料配施对巨菌草茎叶Cd、As积累量提升最多,分别提高94.17%、142.45%.可见,3株根际促生菌在南方冬季均能提高巨菌草生物量,其中,菌株M3与肥料配施具有开发为有效治理镉砷复合污染土壤的微生物肥料的良好前景.     

柠檬酸及刈割强化象草修复镉污染土壤的效应

为研究低分子有机酸柠檬酸与农艺措施刈割强化象草修复镉（Cd）污染土壤的效应,开展象草盆栽种植试验.试验中柠檬酸设置单次1.25、2.5和5 mmol·kg^-1施用水平;刈割设置0、1和2次.结果表明：①在柠檬酸施用量为1.25 mmol·kg^-1且刈割1次时,象草地上部生物量增幅最大达39.11%,高剂量柠檬酸施用和多次刈割不利于生物量的增长;②柠檬酸施用和刈割均有增大象草茎和叶Cd含量的效应,刈割措施中最后一茬收获的象草茎Cd含量较大,且在m_B（柠檬酸）5 mmol·kg^-1施用下可将茎ω（Cd）增大到18.53 mg·kg^-1,相比第一茬增大约6倍;③柠檬酸施用和刈割措施能够降低象草根际土壤pH和有机质,对土壤总Cd含量和Cd的TCLP含量也能分别最大幅度降低14.29%和10.17%;④在m_B（柠檬酸）施用量为1.25 mmol·kg^-1且刈割1次时,象草植物提取Cd的效果最佳,地上部位Cd提取量达到6.95 mg·株^-1,占盆栽试供土壤Cd总量的9.38%.未来利用象草修复Cd污染土壤时,可考虑将1.25 mmol·kg^-1柠檬酸施用和刈割1次相结合,以提高修复效率.     

桂牧1号杂交象草研究进展

系统综述了桂牧1号杂交象草(Pennisetum purpureumcv.Guimu-1)生物学特性、丰产栽培技术、营养品质、饲喂效果等方面的研究状况,并针对生产实际中存在的问题,提出了桂牧1号杂交象草今后生产和研究的主要方向.     

微塑料和镉复合污染对狼尾草根际土壤微生物群落结构和功能的影响

微塑料和重金属复合污染对植物生长和根际微生物群落和功能的影响目前尚未清晰.以狼尾草为实验材料进行盆栽模拟试验,研究重金属镉（Cd）与不同种类MPs （PE、PS）、粒径（13 μm和550 μm）、质量分数（0.1%和1%）的微塑料复合污染对狼尾草生长、重金属积累和根际微生物群落功能的影响.结果表明,MPs和Cd复合污染条件下整体呈现对植物生长胁迫增加、Cd含量和积累量降低的趋势.MPs和Cd复合污染能改变细菌群落组成,降低细菌多样性,其中550 μm 0.1% PE+Cd处理组ACE指数和Chao1指数降低最显著.与单一Cd污染相比,不同MPs种类、质量分数和粒径的MPs添加能改变新陈代谢、氨基酸的转运和代谢、能量生成和转换等功能组的基因丰度,显著影响狼尾草根际土壤细菌的功能.研究采用宏基因组学的方法分析了MPs和Cd复合污染对狼尾草根际细菌群落和功能的影响,可为MPs重金属复合污染的生态毒理效应及其生物修复提供基础数据和科学依据.