聚乙烯对小白菜生长的潜在影响:内生效应

以小白菜作为研究对象,通过盆栽实验,分析了不同粒径和不同添加水平的聚乙烯微塑料(PE-MPs)对小白菜生长及其生理生化特性的潜在影响.研究结果表明,PE添加显著降低了小白菜的株高和株重(P<0.05),在PE粒径为0.5μm,投加量为0.5%(w/w)的处理下,分别下降了86.8%和60.3%.并且,PE添加导致小白菜叶片中光合色素的含量显著降低(P<0.05).二元方差分析结果表明,PE粒径变化对小白菜生长和光合色素含量变化的影响更大.PE添加显著降低了内生细菌群落的Shannon指数和ACE指数(P<0.05),显著提高了内生细菌群落的Simpson指数(P<0.05).在各水平PE的添加下,小白菜根系内生细菌变形菌门和内生真菌子囊菌门的相对丰度升高,而内生细菌放线菌门的相对丰度降低.SEM观测结果表明PE-MPs颗粒主要出现在小白菜的木质部和根皮层组织的细胞壁上.二元方差分析结果表明,PE粒径变化对小白菜根系和地上部分的氧化应激指标的影响更大.PE的富集对小白菜造成了严重的结构、功能损伤和膜脂过氧化损伤,最终导致小白菜的生物量下降.

氮源添加对重金属污染土壤氨氧化微生物的影响

矿业活动导致矿区土壤养分流失、土地退化,土壤生态系统敏感且脆弱,恢复过程复杂。其中土壤氮素缺乏是限制该生态系统恢复的主要因子之一。为探讨矿区土壤氮素恢复机制,以广西柳州泗顶矿区重金属污染土壤为研究对象,通过土壤培养实验,采用高通量测序结合荧光定量PCR技术,系统研究了氯化铵(38.114 g∙m^(-1)∙a^(-1)(高浓度)、9.54 g∙m^(-1)∙a^(-1)(低浓度))和尿素(21.43 g∙m^(-1)∙a^(-1)(高浓度)、5.36 g∙m^(-1)∙a^(-1)(低浓度))在不同添加频次(添加12次∙年-1(高频率)和2次∙年-1(低频率))下,对土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度、多样性和群落组成的影响。结果表明,各施氮模式下,amoA-AOB基因丰度显著高于amoA-AOA基因丰度,其丰度范围为(1.56×10^(7)±0.01×10^(7))-(3.58×10^(7)±0.03×10^(7))copies·g^(-1)(氯化铵)和(5.31×10^(7)±0.02×10^(7))-(14.85×10^(7)±0.04×10^(7))copies·g^(-1)(尿素)。AOA群落的ACE、Shannon和Simpson指数均值分别是AOB群落的13.2、1.41和0.627倍,AOA的α-多样性更容易受到不同施氮处理的影响。AOA在门水平上的优势菌门为奇古菌门(Thaumarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota);在属水平上的优势菌属为亚硝基球菌属(Nitrososphaera)。AOB在门水平上的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria);在属水平上的优势菌属为亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)。相关性分析表明土壤有效磷是影响amoA-AOB基因丰度的关键因素(p<0.01)。冗余分析表明,微生物量氮是引起AOA群落组成改变的主要因子;而土壤脲酶活性是引起AOB群落组成改变的主要因子。添加氯化铵和尿素使土壤氨氧化潜势和总硝化潜势增加,分别是对照的1.15-3.03倍和2.15-8.55倍,AOB主导土壤中的氨氧化和硝化过程。研究为明确矿区土壤氮循环变化规律,重建矿区土壤氮库提供了理论依据。

泗顶矿区植物根际和非根际土壤反硝化细菌群落特征

为了探讨植物种类和土壤性质如何影响重金属污染严重矿区的土壤反硝化过程,本研究以广西柳州泗顶铅锌矿区上游、尾矿和下游3个区域优势植物——蜈蚣草、芦苇和五节芒的根际和非根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术和荧光定量PCR技术,分析了3种优势植物根际和非根际土壤中nirK型和nirS型反硝化细菌的群落结构、丰度和多样性特征。结果表明:罗河杆菌属(nirS型)和慢生根瘤菌属(nirK型)为根际和非根际土壤中的优势菌属,所占比例分别为2.6%~67.8%和4.1%~38.1%。尾矿区根际及非根际土壤中nirS和nirK基因的丰度范围分别为1.45×10^(6)~7.78×10^(6)基因拷贝数·g^(-1)(以干土计)和1.10×10^(6)~5.70×10^(6)基因拷贝数·g^(-1),显著低于上游区和下游区(P<0.05)。3种优势植物根际土壤的Shannon指数和ACE指数均大于非根际土壤。多元线性回归分析和Mantel检验表明,土壤含水率、总碳、总氮和总磷含量是影响泗顶矿区3种优势植物根际和非根际反硝化细菌群落组成的主要因素。研究表明,植物种类和土壤性质共同影响了矿区土壤的反硝化过程,并对反硝化微生物的丰度、群落结构和多样性产生了影响。

重金属超富集植物研究CiteSpace可视化分析

本文采用CiteSpace 5.8 R3软件对从Web of Science核心合集中提取的重金属超富集植物(HHMs)研究领域中满足条件的5 281条文献进行可视化分析。结果表明:1)根据发文量,HHMs可分为萌芽期、积累期和繁荣期3个时期。2)贡献最大的国家/地区、机构和作者分别是中国、中国科学院、Guillaume Echevarria和Lena Q Ma。3)热点主题分别从萌芽期的HHMs(尤其是Ni超富集植物)的分布、筛选以及对重金属(HMs)的耐受、毒性应激的研究,到积累期更多新的HHMs的报道、热门超富集植物的HMs富集机制、超富集植物与农作物对HMs富集差异的比较等方面的研究,再到新超富集植物的报道、多重金属超富集、As和Cd超富集植物、超富集植物-微生物联合修复、修复机制、强化修复技术和机制以及实际应用等方面的研究。4)3个时期的研究分别获得了9、8、7个代表性的知识域支撑。5)关键词突现分析表明,最近5年的研究热点主要涉及HMs超富集的数量变异及其遗传机制、Cd超富集植物、HMs的化学形态及其分布、超富集植物的抗氧化机制和修复强化技术等,它们有望在未来继续得到重点关注。

Cd对小白菜生长及氮素代谢的影响研究

采用水培的方法,研究了不同Cd2+水平(0、1、2.5、5、10 mg.L-1)对小白菜叶片中铵态氮、硝态氮、可溶性蛋白质、游离脯氨酸、叶绿素、部分营养元素含量以及蛋白水解酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺转化酶与合成酶活性的影响.结果表明,低浓度的Cd处理(1 mg.L-1)刺激了小白菜的生长,提高了小白菜的生物量、叶绿素含量以及硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶与转化酶活性.Cd处理降低了小白菜对Cu、Ca、Fe、Mg的吸收,但促进了P的吸收.10 mg.L-1的Cd处理显著降低了可溶性蛋白质含量、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和转化酶活性(p<0.05),提高了蛋白水解酶活性,不利于叶片中铵态氮与硝态氮的同化,造成叶片中铵态氮和硝态氮的累积.小白菜叶片中游离脯氨酸含量与铵态氮含量成极显著正相关(p<0.01),说明小白菜叶片中游离脯氨酸的累积在一定程度上缓解了铵的毒害.

镉在圆锥南芥(Arabis paniculata Franch.)中的亚细胞分布及其化学形态

通过水培的方式,采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了Cd在圆锥南芥(Arabis paniculata Franch.)叶片和根中的亚细胞分布和化学形态。研究结果表明,在Cd处理浓度为1.0mg·L-1时,圆锥南芥叶片中的Cd主要贮藏在细胞壁和细胞核中,而根系中Cd的分布顺序为:细胞壁>核糖体>细胞核>叶绿体>线粒体;10.0mg·L-1Cd处理时,叶片中的Cd主要集中在细胞壁以及细胞核中,根系中核糖体含量最高,占全量的53.92%。这说明圆锥南芥叶片富集的Cd主要贮存在细胞壁以及细胞核中,而根系富集的Cd主要分布在核糖体与细胞壁中。化学形态结果表明Cd处理水平的变化对圆锥南芥Cd的化学形态有明显的影响。1.0mg·L-1Cd处理时,圆锥南芥叶片中以水提取态Cd为主,根系中乙醇提取态Cd的含量最高;当Cd提高到10.0mg·L-1时,叶片和根系中Cd均以NaCl提取态含量最高,说明随着Cd浓度的增加,Cd与蛋白质、果胶酸等形态结合是圆锥南芥减轻Cd毒害的主要机制。

镉污染对水稻不同生育期抗氧化系统的影响

采用土培的方法,研究了不同Cd添加水平(0、5、10、20、30、60 mg.kg-1,以CK,T1,T2,T3,T4,T5表示)对水稻分蘖期、孕穗期和抽穗期叶绿素、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)、总巯基(-SH)、谷胱甘肽(GSH)、植物络合素(PCs)含量以及水稻叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,叶片中Cd的含量随生长时期的延长而增加;T1处理时,水稻3个时期中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量最高,表明低质量分数Cd有利于水稻的生长;而T4和T5处理显著降低了叶绿素含量(P<0.05)。Cd对不同生育时期抗氧化酶的影响不一,对分蘖期SOD、POD、CAT活性影响较明显,而对孕穗期和抽穗期SOD、POD、CAT活性以及可溶性蛋白质含量影响不显著(P>0.05)。高质量分数Cd提高了叶片中MDA含量,在T5处理时,MDA含量在分蘖期、孕穗期和抽穗期分别为对照的1.9倍、4.5倍和4.6倍。水稻不同生育时期总-SH、GSH、PCs含量随着Cd处理质量分数的增加而增加,表明Cd处理诱导了水稻PCs的解毒机制。

不同Cd水平对小白菜叶片抗氧化酶系统的影响

采用水培的方法,探讨了不同Cd2+水平(0、1、2.5、5、10mg·L-1)对小白菜地上部分超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、氧自由基产生速率以及丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)和游离脯氨酸含量的影响。结果表明,随着Cd2+浓度的提高,SOD活性呈下降趋势(r=0.94);Cd2+胁迫下小白菜POD、CAT活性分别比对照提高了28.9%～60.8%和5.6%～18.8%;MDA含量在Cd2+浓度为1、2.5、5、10mg·L-1时,分别比对照提高了4.7%、17.9%、43.3%、64.9%;游离脯氨酸含量在Cd2+浓度为1mg·L-1时最低,浓度为5mg·L-1时最高;Cd2+浓度为2.5,5,10mg·L-1时,氧自由基产生速率分别为对照的1.5、1.5、1.1倍;小白菜GSH含量随着Cd2+浓度的增加而增加(r=0.93),说明GSH在缓解小白菜Cd毒害的过程中具有重要意义。

镉对圆锥南芥锌的吸收、亚细胞分布和化学形态影响

通过营养液培养并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法,分析了Cd对圆锥南芥Arabis paniculata Franch.叶片和根系中Zn的吸收、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,Cd的添加不会抑制圆锥南芥的生长及对Zn的吸收。Zn在圆锥南芥中以多种化学形态存在;叶片中乙醇、水、NaCl、HAc提取态Zn分配比例较均匀;根系中主要以乙醇提取态和NaCl提取态为主,HAc与HCl提取态Zn的绝对含量与所占的百分比均较低,表明圆锥南芥中的Zn主要以无机酸盐以及氨基酸盐存在。对圆锥南芥Zn的亚细胞分布结果表明,叶片和根系中的Zn主要贮存于细胞壁中其次为细胞核,两者所占的比例分别为65%～83.5%和42.7%～87.3%,且Cd的添加提高了细胞壁中Zn的比例,促进了Zn向细胞壁中的转移。但Cd的添加对Zn的化学形态变化不明显。

镉对超富集植物圆锥南芥氮素代谢的影响研究

采用土培方法，研究了不同Cd添加（0、10、20、40、80、160和240mg kg^-1）对超富集植物圆锥南芥叶片中氮素含量以及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明，随着Cd添加浓度的增加，圆锥南芥的生物量、叶片数、直径长以及Cd含量均呈增加趋势。Cd添加浓度为240mgkg^-1时，生物量增加了137％，叶片数增加了1．02倍，直径较对照增加了130％，叶片中Cd含量达到451mgkg^-1. NO^3- -N和NH4^＋ -N呈先降低后升高的变化趋势，在Cd浓度为240mgkg^-1时，达最大值。在Cd处理浓度为10、20、40 、80mgkg^-1时，NO3^＋ -N和NH4^＋ -N含量间无显著性差异（P〉0．05）。在Cd添加浓度为240mgkg^-1时，硝酸还原酶（NR）活性只相当于对照的67％，与对照间的差异显著。在Cd处理浓度为10—160mgkg^-1时，NR活性与对照间无显著性差异（P〉0．05）。谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合酶（GOGAT）活性以及可溶性蛋白质含量在Cd处理浓度为10-240mgkg^-1时，与对照间无显著性差异（P〉0．05）。谷氨酸脱氢酶（GDH）活性呈先升高后降低的变化趋势。游离脯氨酸含量在Cd浓度为10、20、40、80、160、240mgkg^-1时，分别为对照的0．67倍、1．29倍、1．54倍、2．38倍、2．54倍、1.14倍。

肠杆菌FM-1强化积雪草修复镉污染土壤机理

分析了肠杆菌FM-1的耐镉性及促生特性,并研究了肠杆菌FM-1对矿山型和非矿山型积雪草镉富集及根际土壤pH值的影响.结果表明,肠杆菌FM-1对镉有较强的耐受性,其分泌的吲哚乙酸含量,铁载体A/Ar值和溶磷能力分别达到(72.85±0.62)mg/L,0.21±0.01和(143.33±2.13)mg/L,表明肠杆菌FM-1具有良好的促生能力.将肠杆菌FM-1接种于采自广西柳州泗顶铅锌矿周边4种类型的土壤中,均不同程度提高了矿山型和非矿山型积雪草对镉的富集.其中,下游区土壤接种肠杆菌FM-1后,矿山型积雪草茎和叶中镉含量分别增加了87.90%～161.84%和21.85%～76.42%,非矿山型叶片中的镉含量增加了5.84%～35.20%.研究表明肠杆菌FM-1促进了积雪草对镉的富集.同时,肠杆菌FM-1的添加在一定程度上影响了积雪草根际土壤的pH值,显著降低了下游区矿山型积雪草根际土壤中的pH值.

锰污染土壤石灰改良对油茶生长及抗氧化酶系统的影响

采用室内盆栽的方法,研究在采矿区和恢复区锰污染土壤中分别添加0(对照)、0.05%(S1)和0.10%(S2)的石灰对油茶生长及其抗氧化酶系统的影响。结果表明,石灰的添加显著提高了油茶根际土壤的pH值,降低了土壤中可交换态锰的含量。S1处理时,采矿区和恢复区油茶根、叶中的锰含量分别比对照降低了46.84%、19.50%和35.90%、31.24%,恢复区油茶提取系数和生物累积系数分别降低了24.53%和6.30%。采矿区油茶叶片中叶绿素a、叶绿素b的含量及恢复区中叶绿素b的含量随着石灰投加量的增加而增加,且提高了采矿区油茶的株高和恢复区的株质量。在采矿区,石灰添加提高了油茶叶片中SOD、POD活性及-SH和PCs的含量,S1和S2处理时SOD活性分别是对照的1.23倍和1.40倍,POD活性分别是对照的1.47倍和1.75倍。S2处理时,-SH和PCs的含量分别是对照的1.34倍和1.45倍。研究表明,石灰的添加引起了油茶抗氧化酶活性系统的改变。

川西亚高山暗针叶林恢复初期土壤酶活性研究

研究以川西亚高山暗针叶林恢复过程中初级阶段的鲜类阔叶林（MBLF）、鲜类针阔混交林（MCBLF）和箭竹阔叶林（BBLF）土壤为研究对象,针对不同森林类型采用多点分层[0-10 cm（A层）、10-20 cm（B层）、20-30 cm（C层）和30-40 cm（D层）]采样、测定混合样的方式,研究了不同森林类型不同土层土壤的pH值、有机碳、全氮、全磷含量及脲酶、酸性磷酸酶、淀粉酶、过氧化氢酶、蛋白酶和蔗糖酶活性。研究结果表明,MBLF、MCBLF、BBLF不同土层土壤pH值均低于5.0,有机碳、全氮、全磷含量呈下降趋势,且有机碳、全氮与A层土壤差异显著（P〈0.05）。MBLF和BBLF随土层深度的增加脲酶活性较A层呈显著下降趋势（P〈0.05）,而MCBLF土壤脲酶活性以B、C层活性最高,分别为A层的1.22和1.08倍。蔗糖酶和酸性磷酸酶活性呈现先升后降的趋势,均以MCBLF活性最高;在林型MCBLF和BBLF中,随着土层深度的增加,蛋白酶和淀粉酶活性较A层显著降低（P〈0.05）,而MBLF、MCBLF、BBLF过氧化氢酶活性则一直呈显著下降趋势（P〈0.05）,D层过氧化氢酶活性分别为A层的60.21%、73.37%和46.84%。

生长调节剂对春玉米氮素代谢关键酶活性的影响

采用大田小区试验,通过新型植物生长调节剂处理春玉米,研究了生长调节剂对玉米氮素代谢关键酶活性的影响,结果表明,喷施不同配方的生长调节剂能明显提高春玉米氮代谢过程中关键酶的活性。在生长调节剂PGR2处理下,玉米功能叶片中硝酸还原酶(NR)活性比对照提高了109.3%～138.3%,其它处理下硝酸还原酶活性也有不同程度的提高;无论在玉米功能叶片还是籽粒中,谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酰胺转化酶活性在测定的各时期均高于对照;功能叶片中蛋白水解酶活性也均高于对照。在所有处理中,以PGR2处理效果最佳。

Mn、Zn单一及复合污染对短毛蓼氮素代谢的影响

采用水培及正交设计的方法,研究了不同浓度Mn(0、10、100mg·L-1)和Zn(0、10、100mg·L-1)单一及复合处理对Mn超富集植物短毛蓼(Polygonum pubescens Bl.)生长,Mn、Zn富集能力,叶片与根硝态氮、铵态氮、游离脯氨酸、可溶性蛋白质含量及氮素代谢关键酶谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的影响。结果表明:单Zn处理时,短毛蓼株高、株重、根长及叶绿素含量均随Zn浓度的升高而降低,当Zn浓度为100mg·L-1时,株高和株重分别为对照的78%和56%;单Mn处理对短毛蓼生长的影响不显著;Mn、Zn复合处理下,短毛蓼株高、株重、根长及叶绿素含量均随Zn浓度的升高而降低,单Zn以及单Mn处理均对短毛蓼硝态氮、铵态氮、游离脯氨酸、可溶性蛋白质含量及GOGAT、GS、NR、GDH酶的活性造成不同程度的影响。单Zn处理时,T3处理短毛蓼根及叶中GOGAT、GS、NR、GDH酶的活性较对照T1均显著(P<0.05)增强,其中根的四种酶活性分别为T1的4.47、2.72、4.17、1.88倍;单Mn处理对这四种酶活性的影响不显著;Mn、Zn复合处理降低了短毛蓼根系及叶片中硝态氮的含量(根中降低了2.60%～70.13%,叶中降低了12.67%～64.79%),同时提高了铵态氮、游离脯氨酸及可溶性蛋白质含量。在同一Zn污染水平,Mn的增加使得短毛蓼根和叶片中游离脯氨酸、可溶性蛋白质含量以及GOGAT、GS、NR、GDH酶活性均有不同程度的提高,当Zn的处理浓度为100mg·L-1时,短毛蓼叶片中游离脯氨酸含量、GOGAT及GDH酶活性在T9处理下分别为T3的1.8、1.69、2.68倍,表明Mn的增加能够有效减缓Zn对短毛蓼的胁迫。

植物生长调节剂在玉米上的应用研究进展

对植物生长调节剂在玉米上的应用进行了综述,重点阐述了植物生长调节剂对玉米生长、抗逆性、相关酶活性及产量和品质的影响,并对该研究存在的问题进行了分析,对今后应进一步深入研究的问题提出了建议。

生长调节剂对春玉米氮素积累、转运及籽粒蛋白质含量的影响

为探讨生长调节剂对玉米的影响,文章通过不同生长调节剂(主要成分为羧甲基壳聚糖)处理玉米,研究了生长调节剂对春玉米功能叶片、茎杆、籽粒中氮素含量的变化。结果表明,不同配方的生长调节剂能够促进春玉米功能叶中全氮、蛋白氮的转运;提高春玉米茎秆中氮素的转运量以及玉米的产量;加速籽粒中蛋白质的积累,从而提高玉米的品质。并以施生长调节剂配方2+吐温80(PGR2)的配方效果最好。实验中应用的生长调节剂是一种有效的促进玉米氮白质积累的生长调节剂。

《环境土壤学》课程教学改革与实践

《环境土壤学》是我校环境类专业的限选课,教学过程中存在诸多问题,为提高该课程的教学质量,文章从培养学生学习兴趣和实践能力出发,对教材、课程结构和内容、教学方法等环节探讨了《环境土壤学》的教学改革思路。

农田水利工程高效节水灌溉发展思路

随着我国新农村经济的不断发展,高效节水灌溉技术在农田水利发展中逐步占据了主要位置,而科学的高效节水灌溉技术能够有效优化水资源配置,可以对我国农业发展模式进行有效整改和调整,从而改变我国农业的发展状况。农田节水灌溉对我国的农业发展意义非凡,所以必须抓好农田水利建设,加强高效节水灌溉的推广,要不断发现工程建设中存在的问题,并分析问题,从而真正实现我国农业经济系统化发展的目标。

《环境生物学实验》课程教学改革与实践

《环境生物学实验》是我校环境科学专业的必修课,为提高该课程的教学质量,本文分析了当前我校环境科学专业《环境生物学实验》教学改革与实践中存在的一些问题,针对紧跟学科前沿发展的改革目标,探讨了环境生物学实验教学改革新模式的构建和改革。