纳米零价铁(nZVI)对蚯蚓-微生物-土壤生态系统的毒性效应研究

为解决土壤重金属污染问题,纳米零价铁(nZVI)被广泛应用且备受关注,而nZVI对土壤无脊椎动物、土壤质量、微生物群落等的潜在影响缺乏系统的研究。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)[蚯蚓密度为0、10条∙kg^(−1)(土)]为研究对象,探讨不同浓度nZVI(nZVI土壤质量为0、0.05%、0.25%和0.50%)暴露15 d、30 d和45 d后,蚯蚓-微生物-土壤生态系统的响应,为评价nZVI的环境安全性提供参考。结果表明,暴露45 d后,nZVI对蚯蚓存活率和生物量无显著影响,0.50%nZVI处理的蚯蚓存活率和体内MDA含量与15 d相比分别降低27.66%和0.86 nmol∙g^(−1);而蚯蚓生物量和CAT活性分别增加1.20倍和2.62倍。门或属水平下,nZVI对土壤微生物相对丰度、多样性指数和丰度指数无显著影响;与无添加nZVI处理相比,蚯蚓介导下0.50%nZVI处理土壤中大团聚体(>250μm)所占比例、团聚体平均重量直径和速效磷含量分别显著升高15.69%、12.59%和21.20%。蚯蚓介导下nZVI处理中土壤大团聚体所占比例、团聚体平均重量直径显著高于无蚯蚓投加的nZVI处理,可见,nZVI胁迫下蚯蚓活动极显著提高土壤团聚体结构的稳定性(P<0.01)。本研究发现长期暴露nZVI对土壤微生物群落特征无显著影响,但可以促进蚯蚓的生长,从而进一步提高了土壤营养元素的生物有效性,为nZVI应用于污染修复与治理的环境安全性评估提供了科学依据。

镉-乙草胺胁迫对蚯蚓-土壤-玉米系统的影响

重金属与农药复合型污染成为重要的环境问题之一,然而当前关于两者共同作用对蚯蚓-土壤-植物系统的影响研究还很少。为了探讨镉-乙草胺复合污染对蚯蚓-土壤-玉米农田系统的生态毒理效应和生态过程的影响,本研究通过室内模拟试验,从镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓生理响应、土壤理化性质及玉米形态特征等变化,探讨两者复合污染对玉米生长的影响机制。结果表明:1)随着处理时间的延长,镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓体内SOD活性呈先降低再升高的趋势,而MDA含量呈先升高后降低的趋势;复合胁迫处理第2 d和50 d时,20~30 cm土层的蚯蚓数量占所有土层蚯蚓总量百分比比对照分别增加1.34倍和1.14倍,蚯蚓对镉-乙草胺复合污染作出规避效应而向深层土壤迁移。2)镉-乙草胺复合胁迫下土壤有机质和速效磷含量与处理时间、处理方式、污染物无关,随着处理时间的延长,土壤碱解氮含量呈先显著降低后升高的趋势。3)处理第50 d,30 mg·kg^(-1)镉、200 mg·kg^(-1)乙草胺及30 mg·kg^(-1)镉+200 mg·kg^(-1)乙草胺处理组玉米根数均显著低于对照,抑制率分别为23.21%、42.86%和50.00%,玉米生物量与株高呈相同趋势,即30 mg·kg^(-1)镉处理>200 mg·kg^(-1)乙草胺处理>30 mg·kg^(-1)镉+200 mg·kg^(-1)乙草胺处理。相关分析表明,两种污染物除对蚯蚓SOD活性产生拮抗效应外,对蚯蚓MDA、土壤养分与玉米生长指标均不存在交互作用。本研究得出镉-乙草胺复合污染促进蚯蚓向下迁移影响其垂直分布,并且可以通过改变土壤营养元素含量最终抑制玉米的生长。

云南地区土壤重金属污染危害及其防治措施建议

重金属污染是我国所面临的最严重的污染问题之一,云南省重金属污染状况尤为严峻。综述了国内外重金属对植物、土壤动物、土壤微生物、土壤物质循环以及农田生态系统等方面的研究进展,重点阐述云南地区重金属污染的现状、原因、危害、作用机理和农田生态防治措施,并结合地方实际,从源头控制、因地种植、科学修复三方面提出云南省重金属污染防治的科学合理的有效措施。

从景感生态学视角分析城市立体绿化内涵与功能——以深圳市为例

城市用地日益紧张,城市建(构)筑物高度不断抬升,理应赋予城市空间载体更多的生态功能。景感生态学倡导在保持、改善和增加城市生态系统服务的同时提升居民满意度和可持续发展能力。城市立体绿化具有降温、降噪、滞尘、固碳等功能,是节能减排的有效举措。通过对深圳市立体绿化实地调查和景感生态学分析,剖析了立体绿化在促进居民的视觉、听觉、嗅觉、味觉及触觉等物理感知及心理认知功能方面的作用,以及增强城市生态系统服务的机理。研究表明,立体绿化是城市景感营造的有效手段,既能增强城市生态系统服务价值,也能提高城市空间利用率;在增加城市绿视率的同时,丰富了居民的物理感知及心理认知。最后,讨论了景感生态学理论与方法在立体绿化中的实际应用,以及景感营造技术在城市绿色建筑中的作用,以期让景感营造技术为提升立体绿化水平,进而为促进城市绿地系统规划提供支撑。

蚯蚓群落结构与分布的影响因素研究进展

蚯蚓作为陆地生态系统组成部分,发挥着重要生态功能,对土壤环境产生重要的影响。文章以蚯蚓对陆地生态系统生态功能影响为切入点,重点探究蚯蚓群落结构及其分布的影响因素。文献分析表明,影响蚯蚓群落结构及其物种分布的因素主要包括气候因素、土地利用类型、土壤质量、季节变化、土壤植物多样性、土壤微生物、土壤污染及其他人类活动等。该研究从自然与人为两方面分析对蚯蚓群落及物种分布的影响,为掌握蚯蚓多样性及分布与塑造蚯蚓群落提供了科学基础,并为蚯蚓应用到污染土壤的修复技术中提供了一定的数据支撑。

蚯蚓介导下镉胁迫对土壤理化性质和玉米生长的影响

为了探讨重金属如何驱动土壤动物的行为(垂直分布)进而影响土壤理化性质与作物生长,以赤子爱胜蚓为研究动物,利用室内模拟实验系统研究了镉胁迫下蚯蚓的生理响应、趋避行为及其对玉米生长的影响.结果表明,土壤镉污染影响了蚯蚓生理特征,总体上造成蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)活性下降而脂质过氧化产物(MDA)含量增加,这种不利效应导致蚯蚓作出了趋避响应,表现出向土壤深层分布的趋势.例如,处理第50 d,10 mg·kg^-1和30 mg·kg^-1镉处理组表层(0—10 cm)蚯蚓数量分别下降19.73%和22.17%,且其垂直分布与蚯蚓体内SOD活性显著负相关、与MDA含量显著正相关.蚯蚓垂直分布还改变了土壤有机质、碱解氮与速效磷含量,处理第50 d,30 mg·kg^-1镉处理组土壤中有机质、碱解氮、速效磷含量较对照组分别增加29.24%、15.50%、17.37%,且与蚯蚓分布数量极显著正相关.此外,玉米生物量和株高与土壤碱解氮、有机质、速效磷含量之间显著正相关.因此,土壤镉胁迫改变了蚯蚓的垂直分布,其行为变化改善了深层土壤营养状况(植物根系主要分布区),促进了玉米苗的生长,本研究成果可为镉污染对土壤生态系统的生态风险性评价提供新的实验依据和数据支撑.

乙草胺胁迫下蚯蚓活动对土壤-作物系统影响研究

随着乙草胺的大量使用,其在土壤中的残留量不断增加,严重危害了土壤动物正常生存,蚯蚓尤其如此。蚯蚓对土壤环境质量和作物生长具有明显的改善和促进作用,而乙草胺通过危害土壤动物可能影响作物的产量。为了验证该假设,本研究建立了土壤-蚯蚓-玉米人工控制系统,探讨乙草胺对该系统蚯蚓生理和行为、土壤理化性质及作物生长的影响。研究表明:随着处理浓度的增加,蚯蚓体内SOD呈下降趋势,而MDA呈上升趋势,且于第25 d呈显著正相关;随着处理时间的延长,蚯蚓表现出从表层(0~10 cm)向深处(10~30 cm)迁移的趋势;蚯蚓分层的行为影响了土壤质量,造成深层土壤有机质和碱解氮含量逐渐上升,表层下降;乙草胺胁迫下土壤营养条件下降,玉米株高随着乙草胺浓度的增加而下降。该研究证实,乙草胺除了通过降低地表杂草生存能力、促进作物生长外,还能通过影响土壤动物的生理和行为最终抑制作物的生长,本研究成果可为乙草胺污染对土壤生态系统的生态风险性评估提供数据支撑。

环境污染胁迫下生物的适应代价及其生存策略分析

在污染环境中的生物面对“新环境”的压力,从短期来看,这种“新环境”是有害的,不利于生物生存繁衍;从长期来看,耐受性的生物将会成为新的广泛种,面对各种复杂环境都能生存,进而新环境是有利于其繁衍分布的,这就形成了环境污染胁迫下生物的适应代价以及生物作出的生存策略。本文从生物付出的生态代价、生理代价及进化代价三方面适应“新环境”着手,分析生物为了存活而调整生活史、形态学、解剖学及生理生化等,重塑新的生存策略。生物适应与生存策略均是生物最大限度地生存和繁殖的方式。