土壤类型对超积累植物东南景天叶际微生物群落结构和功能的影响

叶际微生物在促进植物生长、抵御生物和非生物胁迫中发挥重要作用。然而,目前对重金属超积累植物叶际微生物的群落结构和功能缺乏了解。本试验采用16S rRNA基因高通量测序,研究了红壤、紫色土、水稻土、青紫泥4种不同土壤类型对镉超积累生态型和非超积累生态型东南景天叶际微生物群落结构和功能的影响。结果表明:在青紫泥和水稻土中,东南景天叶际放线菌门和诺卡菌属微生物的相对丰度更高,而在红壤和紫色土中,东南景天叶际变形菌门、拟杆菌门、绿弯菌门微生物的相对丰度更高;在不同土壤中,超积累生态型东南景天叶际诺卡菌属、鞘氨醇单胞菌属和甲基杆菌属微生物的相对丰度均高于非超积累生态型。土壤类型和生态型显著影响东南景天叶际微生物的群落结构,且土壤类型的影响更大,解释了28.17%的群落变异。与青紫泥和紫色土相比,水稻土和红壤中叶际微生物的共存网络更为复杂;而所有土壤中超积累生态型叶际微生物的共存网络比非超积累生态型更为复杂。基于PICRUSt2软件的功能预测结果表明,土壤类型显著影响东南景天叶际微生物的谷胱甘肽代谢、D-谷氨酰胺和谷氨酸代谢、细菌趋化等通路的相对丰度(p<0.01),而在不同土壤中,超积累生态型叶际微生物的碳水化合物代谢(柠檬酸循环)、氨基酸代谢(谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢)通路的相对丰度显著高于非超积累生态型(p<0.01)。综上所述,土壤类型显著影响东南景天叶际微生物的群落结构和功能,且超积累生态型叶际微生物比非超积累生态型具有更强的镉胁迫抵抗能力。

“非粮化”土壤优质耕层快速重构材料的创制及其评价方法

优质耕层快速构建是耕层剥离型“非粮化”土壤复耕前提,但目前缺乏相应的重构材料。应用草本泥炭、苔藓泥炭、稻壳生物炭、木屑生物炭,蔬菜玉米壳及微生物菌剂,按不同配方创制耕层重构材料,并构建相应的评价方法体系。研究表明,苔藓泥炭与稻壳生物炭配置形成的耕层重构材料质地疏松,蓄水保墒能力强;有机质含量高,范围介于658.85~704.92 g·kg^(-1)之间,同时有机碳难降解指数范围为75.27%~84.71%,具备较高的固碳增汇潜力;有机碳、活性碳组分I、总腐殖酸、全氮、全钾、毛管孔隙度、pH可作为耕层重构材料的评价指标体系,结合质量指数模型可以评价耕层重构材料综合质量,依托该体系筛选出了最佳耕层重构材料配方,即当苔藓泥炭(M)与稻壳生物炭(R)按质量比1:1、2:1、3:1,再按质量比10:1与蔬菜玉米壳(C)((M+R)_(10)C_(1)、(2M+R)_(10)C_(1)、(3M+R)_(10)C_(1))混合配置时可以形成优质耕层重构材料;将优质耕层重构材料施入“非粮化”土壤可以显著降低土壤容重、增加土壤有机质及活性养分含量,增强土壤固碳潜力,提高小麦产量。本研究所建立的指标评价体系可以全面客观评价耕层重构材料的综合质量,以苔藓泥炭、稻壳生物炭为原料创制的耕层重构材料在改善土壤质量、提高土壤固碳能力以及恢复作物生产方面均表现出较高的应用价值。

超积累植物东南景天根际可溶性有机质对土壤锌吸附解吸的影响

采用盆栽和模拟试验研究了锌超积累植物东南景天根际土壤可溶性有机质(DOM)对土壤锌吸附解吸的影响.结果表明:采用矿山土壤种植锌超积累植物东南景天后,根际土壤水溶性锌和乙酸铵提取态锌含量显著降低,而非根际土壤有效锌无明显变化.与不种植东南景天的对照土壤相比,根际土壤pH值降低了0.3个单位,有机质和DOM含量分别提高13.6%和20.9%.东南景天根际DOM对土壤锌吸附解吸的影响方式和程度与土壤类型有关.与对照DOM相比,在矿山土、黄筋泥和黄松土中,添加根际DOM使锌的最大吸附量(Xm)分别降低了17.8%、21.9%和27.7%,而非根际DOM对锌的最大吸附量没有影响.在3种供试土壤中添加根际DOM促进了锌的解吸,其中以黄松土最明显.东南景天根际DOM能降低土壤锌吸附容量,减少土壤对锌的吸附,促进吸附态锌的解吸,从而提高了根际锌的生物有效性.

超积累植物东南景天根际土壤酶活性研究

通过野外调查和盆栽试验研究了超积累植物东南景天根际土壤酶活性变化及其与重金属有效态的关系。研究结果表明,在矿山土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤上,种植超积累生态型东南景天后,根际土壤有效态Zn分别比非根际减少了14.3%,7.9%和47.4%,有效态Cd分别比非根际减少25.1%,21.9%和20%。在铅锌矿区,东南景天生长地段土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶、脱氢酶活性高于其它植物生长地段。在矿山土壤和重度污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤酶活性明显高于非根际土壤,同时也高于非超积累生态型根际土壤。Pb、Zn、Cd、Cu4种重金属对东南景天根际土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性均有抑制作用,而Pb对磷酸酶有一定的刺激作用。东南景天根际土壤脱氢酶、酸性磷酸酶活性与重金属有效态含量呈极显著相关。

东南景天对镉-苯并[a]芘复合污染土壤的修复效果

采用盆栽试验研究2种生态型东南景天对镉-苯并[a]芘(Cd-B[a]P)复合污染土壤的修复效果.结果表明:在Cd-B[a]P复合处理条件下,超积累生态型东南景天生长主要受高浓度B[a]P影响,而Cd是抑制非积累生态型东南景天生长的主要因素,在低Cd处理条件下,5 mg·kg-1B[a]P能促进2种生态型东南景天根系的生长;超积累生态型东南景天地上部镉含量远远大于非积累生态型,且不受B[a]P水平的影响;2种生态型东南景天各部位B[a]P含量主要受土壤B[a]P水平的影响;在Cd-B[a]P复合处理条件下,超积累生态型东南景天对镉的去除效果显著高于非积累生态型,但在高质量浓度B[a]P(25 mg·kg-1)处理条件下,镉的去处效果明显降低;未种植物的土壤B[a]P平均去除率达到43.7%,而种植东南景天的土壤B[a]P平均去除率达到58.2%.本结果说明超积累生态型东南景天对中轻度Cd-B[a]P复合污染土壤具有较好的修复效果.

不同程度重金属污染土壤对东南景天根际土壤微生物特征的影响

通过盆栽试验研究不同程度重金属污染土壤对2种生态型东南景天根际土壤微生物特征的影响.研究结果表明,不同污染土壤中,2种生态型东南景天根际细菌、放线菌和真菌的数量及微生物生物量碳都大于非根际.在轻污染土壤中,2种生态型东南景天的根际土壤微生物区系和主要生理类群没有显著差异,而在矿山土壤和重污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤中的细菌和真菌数量、主要生理类群数量及微生物生物量碳显著高于非超积累生态型.东南景天根际微生物对重金属胁迫的敏感性为放线菌>细菌>真菌,硝化细菌>自生固氮菌>氨化细菌>磷细菌>纤维分解菌.在轻污染土壤中,2种生态型东南景天根际土壤基础呼吸速率和微生物代谢商差异不显著,而在矿山土壤和重污染土壤中,非超积累生态型东南景天的根际土壤基础呼吸速率和微生物代谢商显著高于超积累生态型.

土壤中水溶性有机质及其对重金属化学与生物行为的影响

土壤水溶性有机质是陆地生态系统和水生生态系统中一种重要的、很活跃的化学组分 ,已成为环境科学、土壤学和生态学等学科的研究热点 .土壤DOM对重金属化学与生物行为有重要影响 ,但其机理尚不清楚 .文中从土壤性质、环境条件、人为因素等方面阐述了土壤DOM产生及影响因素 ,总结评述了DOM对重金属化学行为和生物有效性的影响 ,将DOM对重金属的影响机制归纳为络合机制、竞争吸附机制、酸碱缓冲机制 .在此基础上 。

东南景天提取污染土壤中锌的潜力研究

通过盆栽实验研究了两种生态型东南景天提取污染土壤中锌的能力,结果表明,超积累生态型东南景天具有很强的忍耐土壤中高浓度锌、铅和镉的能力,并能从土壤中吸收和转移大量锌到地上部,超积累生态型东南景天地上部的Zn含量为7062～9558mg/kg,非超积累生态型为256～407mg/kg,超积累生态型东南景天地上部的Zn总积累是非超积累生态型的41～62倍。矿山土壤添加稻草后,促进了超积累生态型东南景天的生长,地上部生物量显著提高,且锌含量也明显增加。种植超积累生态型东南景天后土壤乙酸铵提取态锌有上升趋势,和种植前比较,在矿山土壤和污染土壤上分别增加了4 3%和9 4%,种植超积累生态型东南景天后土壤交换态锌和有机结合态锌明显增加,残渣态锌减少,而对非生态型,种植前后土壤中锌的化学形态没有什么变化。添加菜籽饼和稻草对两种土壤中Zn的化学形态转化均没有显著性影响,其原因有待进一步研究。这些研究结果表明,超积累生态型东南景天具有较强的修复锌污染土壤的潜力。

锌在超积累植物东南景天叶片细胞水平的吸收积累特征

利用同位素示踪技术研究锌在两种生态型东南景天叶片及叶片原生质体的吸收积累特征。结果表明,锌在东南景天叶片及叶片原生质体中的积累过程分为开始的快速吸收和随后的缓慢吸收两个阶段,超积累生态型东南景天吸收的65Zn明显高于非超积累生态型。两种生态型东南景天叶片及叶片原生质体吸收锌的浓度动力学均为平滑的非饱和曲线,可分为饱和部分和直线部分,其中饱和部分可以用Michaelis-Menten方程拟合。两种生态型东南景天的米氏常数(Km)差异不显著,而超积累生态型的最大吸收速率(Vmax)显著高于非超积累生态型。代谢抑制剂(CCCP)处理显著抑制了超积累生态型东南景天叶片原生质体对锌的吸收。研究表明,在超积累生态型东南景天叶片细胞膜上存在锌载体调控体系,能够促进锌跨叶细胞膜运输并储藏到液泡中,降低对细胞的毒害,是东南景天超积累锌的重要机制之一。

四川丹巴县特大型滑坡形成原因及稳定性分析

西南地区许多滑坡,位于深切峡谷地区。这些地区又是人类活动密集区。滑坡具有坡形陡、变形快、危害性大的特点。丹巴特大型滑坡就是一个典型。它位于丹巴县城南街。2004年起,滑坡就处于加速运动阶段。滑坡一旦下滑,半个丹巴县城将遭到毁灭,数千人的生命、数亿元的国家和人民财产将毁于一旦。220×104m3滑体土石一旦堵塞河道,后果不堪设想。因受滑坡影响,目前县城处于危险区内的4620余人已撤出。这已影响到丹巴人民的生活、工作、交通等各个方面。国内外对这种加速运动滑坡的治理经验很少。通过现场实际勘查对其影响因素作出了分析,稳定性计算结果被设计部门采用,并成功地应用到治理中,保住了丹巴县城。

植物钾素营养研究进展

将植物钾素营养研究进程分成三个阶段 ,从钾的生理作用研究 ,钾对农产品产量和品质的影响 ,逆境胁迫与钾素营养研究 ,生物钾肥的研究 ,耐低钾基因型的筛选等五个方面入手 ,对钾素研究作了比较详细的综述 ,并对近年来我国钾素研究取得的进展进行评述。认为生物钾肥的研制和耐低钾基因型的筛选是今后研究的重点 。

汁液生物肥在辣椒上的作用效果研究

通过盆栽试验和田间小区试验研究了 7种野生植物汁液及汁液与复合微生物、微量元素复合对辣椒生长及产量、品质的影响。研究结果表明几种植物汁液和汁液生物肥均能提高辣椒产量、改善品质 ,尤其在提高辣椒维生素C和降低硝酸盐含量上效果明显。其中 ,以臭牡丹、空心莲子草、接骨草和荨麻 4种汁液生物肥作用效果最好。臭牡丹汁液能使盆栽辣椒增产 2 3 6 7% ,维生素C含量提高 2 1 76 % ,硝酸盐含量降低 9 5 %。空心莲子草汁液生物肥使小区辣椒维生素C含量提高 2 6 9% ,硝酸盐含量降低 2 1 6 %。 7种野生植物汁液及汁液生物肥同时能改善土壤肥力 。

砷从农业土壤向人类食物链的迁移

综述了砷在土壤 植物 人类系统中的迁移 ,包括 :砷在环境中的行为 ,农业系统中砷迁移的动力学过程和粮食中砷的含量 ,影响砷对植物有效性的各种因子 ,以及砷在人体内的分布。

汁液生物肥在小麦上的作用

采用微区培养试验和田间小区试验 ,研究了空心莲子草、臭牡丹、蒿、籽粒苋 4种野生植物汁液及汁液与复合微生物、复合微量元素对小麦幼苗生长及产量的影响。结果表明 ,多种汁液混合 ,并添加复合微生物的效果最佳 ,能显著提高小麦的出苗率 ,植株干重和根冠比 ,增加根系活力。小区试验表明 ,多种汁液复合 ,同时加入微量元素和烯效唑获得的汁液生物肥效果最明显 ,其产量比对照增加 16 5 1% 。

氮对超积累植物东南景天生长和镉积累的影响

通过水培试验,研究了氮素水平对超积累植物东南景天植株生长和镉吸收积累的影响。结果表明,在一定范围内供氮（4.0-16.0 mm ol/L）能明显促进东南景天的生长,随着氮素水平的升高,地上部和根系的生物量也提高,在供氮水平为16.0 mm ol/L时达到最大值,而当供氮水平≥32.0 mm ol/L时,东南景天的生长受到严重的抑制,其地上部和根系的生物量开始下降,各项根系形态的指标（包括根系长度、根系表面积、根系直径、根系体积）均有所降低。氮对东南景天体内镉积累有一定的促进作用,随着氮素用量的增加,体内镉含量逐渐升高,与生物量不同,镉含量在氮水平32.0 mm ol/L条件下达到最大。研究结果表明,适当提高营养液氮素水平,有利于东南景天的生长和镉吸收,为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供科学依据。

铜胁迫对海州香薷和紫花香薷根系形态及铜富集的影响

通过水培试验,研究了在不同Cu浓度处理条件下海州香薷和紫花香薷根系形态和植物各器官铜含量、累积量间的差异。结果表明:低浓度Cu处理(<50μmol/L)对海州香薷的生长有一定的促进作用,植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根均略有升高。但随着Cu浓度(100～500μmol/L)增加,表现出一定的负效应,海州香薷在500μmol/LCu处理时植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根明显受到抑制,与对照相比差异达显著或者极显著水平。紫花香薷在50μmol/LCu处理时根系生长就受到严重抑制,而当浓度再增加时,根系形态的各项指标则无明显变化。海州香薷地上部铜含量明显高于紫花香薷。

有机无机复合肥对农产品产量和品质的影响

在玉米、水稻、豇豆、小白菜四种作物上 ,进行有机无机复合肥与氮、磷、钾混合肥对比试验。试验结果表明 ,有机无机复合肥不仅能提高作物产量 ,同时能很好地改善农产品品质。在玉米水稻上 ,能促进干物质的积累 ,增加淀粉和粗蛋白的含量 ;在豇豆和小白菜上 ,能增加维生素C的含量 ,降低硝酸盐的积累 ,提高Zn、Fe等营养元素的含量 。

漂浮植物对富营养化景观水体的净化效果研究

利用软隔离小区试验研究了凤眼莲(Eichhornia crassipes)、黄花水龙(Jussiaen repens L.)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)、水鳖(Hydrocharis dubia(Bl.)Backer.)和四角菱(Trapaquadrispinosa Roxb.)5种不同漂浮植物对富营养化景观水体的净化效果,研究结果表明,经过100天植物处理,5种飘浮植物对水体中总氮的去除率为黄花水龙(63)%>凤眼莲(57%)>水鳖(46%)>四角菱(42%)>空心莲子草(34%),对总磷的去除率为凤眼莲(52%)>黄花水龙(50%)>水鳖(45%)>四角菱(31%)>空心莲子草(22%),其中凤眼莲、黄花水龙处理围区的水质净化效果最好,水体中总氮和总磷的去除率也最高,这与植物自身吸收同化污染水体中氮素、磷素的能力大小及植物根系微生物的作用都有关。凤眼莲、黄花水龙在提高水体透明度方面表现最佳,试验围区在处理40天后水质透明度即可达到1 m以上,而空心莲子草、水鳖和四角菱的试验围区则需要处理60天以后透明度才能达到1 m以上。5种漂浮植物对富营养化景观水体都有较好的净化效果,且易于成活,容易管理,可在今后的水质净化中推广应用。

pH和Cu^(2+)Zn^(2+)对两种可变电荷土壤中吸附态Pb解吸行为的影响

采用连续解吸法对两种可变电荷土壤中吸附态Pb的解吸行为进行研究。结果表明,红砂土和黄筋泥的Pb2+吸附量和解吸量都随Pb2+加入量的增加而增加。红砂土和黄筋泥对Pb的吸附等温线可用Langmuir模型来描述,最大吸附量(Xm)分别为10899和6195mg·kg-1。pH对吸附态Pb的解吸影响较大,解吸量随pH升高而降低。当pH≤2.00时2种土壤吸附态Pb2+的解吸率很高,接近100%;当pH由2.00上升至4.00时,解吸率呈直线下降;至pH>4.00时2种土壤吸附态Pb2+的解吸率均降至很低的水平。Cu2+和Zn2+的加入可增加土壤吸附态Pb2+的解吸,其中Cu2+对Pb2+解吸作用较Zn2+大。铜加入量从0到20mmol·L-1,红砂土和黄筋泥吸附Pb2+的解吸率分别从9.6%和15.9%增加到83.8%和98.2%,锌加入量从0到20mmol·L-1,2种土壤吸附Pb2+的解吸率则分别增加到81.2%和89.9%。

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析,研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明:矿区污染区土壤Pb、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267.8倍、132.6倍、41.8倍、17.0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加,土壤微生物生物量碳逐渐降低,而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高,矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72%,而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1.6倍和2.3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低,对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氢酶的活性变化最大,作为矿区重金属污染的指标更灵敏。