丛枝菌根真菌-植物共生体系在石油污染土壤修复上的研究进展

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌能够与陆地80%~90%的维管植物建立共生关系,产生的地下菌丝体网络连接着植物根系、土壤及根际微生物。目前,丛枝菌根真菌被认为是提高石油污染土壤修复的工具。该文从石油对丛枝菌根真菌及其群落结构的影响、丛枝菌根真菌对植物的帮助及与其它微生物及物质共同作用提高石油修复效率等方面做以阐述。未来研究方南有以下几个方面:(1)寻找并选择针对不同石油及土壤的丛枝菌根真菌与宿主植物组合,并建立组合库;(2)利用分子手段及基因工程等技术研究丛枝菌根真菌对石油的降解或者提高宿主植物对石油的耐受性或降解等机制等;(3)关注菌丝际生态功能区,以“共生功能体”的概念入手深入挖掘,探究植物、根际及菌丝际微生物之间的相互作用及功能等三个方面开展工作,以期对未来修复工作提供科学支持。

Gm-柠檬酸联合植物对矿山污染土壤的修复

以典型铀矿山周边放射性核素污染土壤为研究对象,采用盆栽试验,分析螯合剂与丛枝菌根真菌联合植物对强化修复放射性污染土壤的影响,揭示螯合剂和丛枝菌根真菌联合植物修复污染土壤的特征。结果表明:施加柠檬酸(CA)与摩西球囊霉菌(Glomus mosseae,Gm)对黑麦草-空心菜间作模式下的生长、铀富集存在不同程度的促进作用,以二者联合处理效果最明显;联合修复不仅增强了植物地下部分对放射性核素的固定,同时也降低了土壤中有机质的浓度,增强了放射性核素的附着能力;根际土样、植物灰样的扫描电镜分析和能谱图显示,接种Gm或施加CA对植物修复起到积极作用,以联合修复效果最好。

生物炭和丛枝菌根真菌配施强化重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染严重影响农产品质量、威胁人类健康,是亟待解决的全球性环境问题之一。生物炭可有效改善土壤环境,降低重金属生物有效性,在修复重金属污染土壤方面得到了广泛关注。丛枝菌根真菌(AMF)能够与大多数植物形成共生关系,增强植物养分吸收能力,并提高其重金属耐受性。生物炭-AMF配施在改善土壤养分含量、固化重金属、促进植物生长等方面具有协同增效作用,在修复重金属污染土壤中展现了较大的研究潜力和应用价值。从改善土壤质量、促进植物生长两方面综述了生物炭-AMF配施修复重金属污染土壤的作用机理,并对其今后在基因组学机理研究和实际应用方面进行了展望,以期为修复重金属污染土壤,改善土壤生态系统质量提供理论依据。

植物-微生物联合修复石油烃污染土壤研究进展

石油烃污染引发了严重的土壤污染问题,在各种修复技术当中,植物-微生物联合修复技术以成本低、修复效果好、二次污染少等优点得到广泛重视。文章以植物-微生物联合修复技术为中心,阐述了内生菌-植物联合修复和植物-根际微生物联合修复两种典型的联合修复技术的原理以及最新的应用进展,并总结了当前植物-微生物联合修复技术研究的不足,以期为石油烃污染土壤的生物修复提供参考。

土壤重金属污染的微生物-植物联合修复技术研究进展

微生物-植物联合修复技术具有环境友好、成本低、强化植物修复效果、原位修复,美化环境等优势,其在修复土壤重金属污染领域中具有巨大潜力,成为该领域的研究热点.土壤中菌根真菌、根瘤菌、植物内生菌、根际微生物可与植物建立良好的共生关系,在重金属胁迫下,促进植物生长,增强植物对重金属的抗性,提高植物对重金属的提取或固定率,进而强化植物的修复效果.笔者系统阐述微生物-植物联合修复技术的形式种类、作用机制、问题及展望,旨在为治理土壤重金属污染提供新思路.

植物-微生物联合修复重金属铬污染土壤研究

在铬污染土壤中加入活性污泥,并种植万寿菊,进行植物和微生物联合修复重金属铬污染土壤的实验。实验表明:添加污泥增加了铬污染土壤中微生物的丰度,同时降低了六价铬的含量,并且土壤中六价铬的含量随着活性污泥比例的增加而下降,说明微生物对土壤修复起到了积极的作用。土壤中铬的含量一定程度上会影响植物的生长,但微生物对重金属的的转化作用,使植物的耐受性增加,促进了植物对土壤中铬的吸收,提高了对污染土壤的修复能力。植物生长过程中对土壤中的铬进行了富集,万寿菊对铬的转运能力随着土壤中的铬浓度增加而增加。

多氯联苯污染土壤菌根真菌-紫花苜蓿-根瘤菌联合修复效应

选用紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为宿主植物,盆栽试验研究了丛枝菌根真菌(Glomus caledonium)和苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)单接种及双接种对PCBs复合污染土壤的联合修复效应.结果表明,在紫花苜蓿-菌根真菌-根瘤菌共生体系中,紫花苜蓿对土壤中PCBs的降低起到明显作用,使轻度污染和重度污染土壤中PCBs浓度分别下降了15.8%、23.5%,紫花苜蓿单接种菌根真菌和苜蓿根瘤菌后轻度污染和重度污染土壤中PCBs浓度分别下降了14.8%、24.1%和20.6%、25.5%,双接种后土壤PCBs分别降低了23.2%、26.9%,而且也改变了紫花苜蓿根际土壤微生物群落的碳源利用程度,改善了微生物群落功能多样性.可见,紫花苜蓿豆科植物-菌根真菌-根瘤菌特殊共生体对PCBs污染土壤显示了较好的修复潜力.

植物-微生物联合修复重金属的研究进展

重金属污染严重威胁到农作物安全和人体健康。植物修复重金属污染方面已有大量研究,其中植物-微生物联合修复被认为是改善重金属含量的一种有效方法。就近年来植物-微生物联合修复重金属的机理进行了评述,总结了近5年植物-微生物联合修复应用于重金属污染的研究。植物与微生物的协同作用,微生物与植物间形成联合体可以在很大程度上减轻环境对植物的影响。此外,微生物通过提高植物的抗性、降低重金属毒性、促进植物生长等方式增强植物修复重金属的能力。由于污染环境的复合性和复杂性,未来植物-微生物-金属相互作用的分子机制研究和开发植物-微生物联合修复的新技术开发将会成为重点。

丛枝菌根真菌修复重金属污染土壤及增强植物耐性研究进展

丛枝菌根真菌(AMF)作为一种能与大多数植物共生的土壤有益菌,其与植物共生形成的菌根体系在提高植物重金属耐性、强化植物修复重金属污染方面发挥着重要作用。为系统阐述AMF在重金属污染土壤中的作用及其增强植物耐性的机制,本文综述了AMF在植物生长及环境治理方面的应用,着重对其在重金属修复方面的效果进行讨论,并总结了其增强植物重金属耐性的机制(生长稀释及限制吸收作用、抗氧化机制、螯合重金属机制、吸附固持重金属机制),以期为AMF在重金属污染环境中的应用提供科学和理论支撑。

丛枝菌根真菌-植物对石油污染土壤修复实验研究

石油开采一方面促进我国国民经济发展,另一方面石油污染土壤现象日益严重,给区域人们身体健康带来危害,因此采取有效措施解决石油污染土壤问题迫在眉睫。丛植菌根真菌,能帮助植物更好的吸收矿质元素,在提高植物的抗逆性、抗病性,改善植物根际微环境、缓解重金属危害植物上有着十分重要的意义。该文就此在分析丛枝菌根修复技术基础上,重点研究了丛枝菌根真菌—植物对石油污染土壤修复的实验,效果显著,值得进一步推广。

丛枝菌根真菌-植物修复矿区重金属污染土壤的研究进展

阐述了丛枝菌根真菌(AMF)-植物对重金属污染土壤的修复机制,重点介绍了AMF-植物联合技术在金属矿区、煤矿区重金属污染土壤修复中的应用,并对今后该技术的发展和应用前景进行了展望。指出:加大AMF-植物联合修复技术的研究和实践,将会带来更好的经济效益和环境效益。

苯并[a]芘污染土壤的丛枝菌根真菌强化植物修复作用研究

研究了种植紫花苜蓿 (MedicagosativaL )在接种和不接种菌根真菌 (GlomuscaledoniumL )情况下对土壤中苯并 [a]芘 (B[a]P)的降解动态。历经 90天的温室盆栽试验表明 ,较高浓度 (10 0mgkg-1)B[a]P能降低菌根真菌对植物根的侵染率。种植紫花苜蓿和接种菌根真菌能促进土壤中可提取态B[a]P的降解 ,在接种情况下 ,有植物时对三种浓度 (1mgkg-1,10mgkg-1,10 0mgkg-1)B[a]P的降解率分别达 86 2 %、86 6 %、5 7 0 % ;而没有植物时B[a]P的降解率为 5 3 5 %、5 3 0 %、33 0 %。不接菌根真菌时的降解率比接菌根真菌的低得多 ,不接种菌根真菌时 ,有植物的B[a]P降解率分别达 75 9%、77 7%、5 3 4 % ;而不种植物的降解率分别为 5 4 9%、5 2 6 %、34 1% ,低、中浓度 (1mgkg-1,10mgkg-1)两处理的降解率明显地高于高浓度处理(p <0 0 5 )。B[a]P添加对土壤中多酚氧化酶活性有较大的影响 ,特别是高浓度B[a]P处理土壤的酶活性明显地低于其它三个处理 ,接种菌根真菌能够提高土壤中的酶活性 ,从而促进了土壤中B[a]P的降解。

丛枝菌根真菌-玉米联合修复Cd、Pb复合污染土壤技术应用探讨

工业和城市化进程的不断推进使土壤重金属累积越发严重,农业土壤重金属Cd、Pb污染逐渐引起人们重视。充分利用自然界中广泛存在的丛枝菌根真菌,利用其能够提高植物对重金属耐受能力的特点,将丛枝菌根真菌与粮食作物玉米联合,选育低Cd、Pb重金属累积籽粒玉米品种,在重金属Cd、Pb轻中度污染土壤上进行安全生产,同时实现修复和生产的“双赢”局面。分析丛枝菌根真菌-玉米联合修复技术应用须解决的主要问题和市场需求。

丛枝菌根真菌在植物修复砷污染土壤中的作用

丛枝菌根真菌能增强植物对矿质元素的吸收、提高植物的抗逆性、增强抗病性、改善植物根际微环境,减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。近年来,As污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题之一,对As污染土壤的生物修复也因而成为研究热点。本文主要从丛枝菌根真菌改变土壤pH和酶活性、增强植物对As的耐性和影响植物对As的吸收方面综述了丛枝菌根在As污染土壤修复中应用的研究进展,揭示出菌根应用在As污染土壤中的作用潜力和研究方向。

沙棘林密度和丛枝菌根真菌接种对林下植物和土壤性状的影响

【目的】在我国干旱半干旱地区采煤沉陷区的生态修复区,分析不同沙棘种植密度和接种丛枝菌根真菌(AMF)及其交互作用对林下植物和土壤性状的影响,探究最佳人工生态修复方式。【方法】本研究以陕西省神木市大柳塔镇微生物复垦区种植的不同密度沙棘林(L:835 tree·hm^(-2);M:1111 tree·hm^(-2);H:1667 tree·hm^(-2))为研究对象,布设接菌区和对照区处理,以无人工干预的自然恢复区为完全对照,总样地大小为8400 m^(2)。人工林于2012年4月种植,2012年7月以穴施的方式在接菌区接种AMF。2020年10月,对人工林和林下植物进行调查,并采集表层土壤(0~20 cm)测定土壤性状,每个处理设置3个重复。选取林下植物指标、土壤指标进行主成分分析,筛选出特征值大于1的5个主成分,通过因子载荷矩阵确定权重,计算各处理综合得分。【结果】1)增大种植密度和接种AMF显著提高了沙棘林盖度和现有密度。2)增大种植密度显著提高了林下植物的Pielou均匀度指数,降低了Simpson优势度指数,接种AMF显著提高了林下植物的Pielou均匀度指数,降低了Simpson优势度指数;种植密度显著影响林下植物群落组成、生物量和盖度,中等种植密度下林下植物生物量最大。接种AMF显著影响林下植被群落组成并提高了生物量。3)种植密度和接种AMF显著影响AMF生物量、土壤性状,在中等种植密度下AMF的生物量、微生物生物量、土壤理化性质处于较高水平。4)人工林种植密度和接种AMF对林下植被群落和土壤的理化性质具有显著的交互作用。相较于对照区,在接菌区人工林种植密度对林下植被与土壤性状的影响较小。5)综合得分结果表明,中等种植密度且接种AMF的处理得分最高,自然恢复区的综合得分最低,所以,中等密度且接种AMF的处理对植物和土壤的修复效果最佳。【结论】中等种植密度的沙棘人工林生态修复效果最佳,接种AMF促进了土壤养分的活化,为沙棘人工林提供了更多的生态位,打破了种植密度过高对林下植被生长和正向演替的限制。

接种菌根真菌对模拟开采伤根植物的修复效应

为揭示接种菌根真菌对采煤沉陷引起植物根系拉伤的修复作用,模拟矿区植物垂直方向上拉伤根系,采用三室分根装置以玉米为宿主植物,通过接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,简称AM真菌)研究其对植物受损根系生理生化的影响。结果表明:接菌能缓解因伤根对玉米生长的不利影响。1/3伤根时接菌玉米的地上和地下生物量分别比未接菌显著提高43.8%和17.6%。2/3伤根时,接菌的玉米地上和地下生物量大于未接菌,但未达到显著水平。最大伤根程度时菌根室中AM真菌的侵染率和菌丝密度分别为71.1%和4.82 m/g,仍能与玉米形成稳定的互惠共生关系。接菌促进受损根系对矿质元素的吸收利用。伤根1/3时,接菌玉米地上部中N,P,K,Ca和Mg含量分别比未接菌显著增加1.55,0.43,5.23,2.81和0.28 mg/g,接菌分别比未接菌的玉米根系中N,P,K,Ca和Mg含量显著增加1.32,0.73,5.0,6.45和0.69 mg/g,且能恢复到未伤根时玉米的矿质元素含量水平。接菌能降低伤根对玉米根系内源激素产生的不利影响。伤根1/3时菌根室接菌玉米根系中生长素(IAA)、赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)含量显著提高,脱落酸(ABA)含量显著降低,且达到未伤根时内源激素含量水平。伤根2/3时菌根室和根室中接菌根系的GA和CTK含量可以恢复到1/3伤根时根系中该激素含量水平。AM真菌的侵染率与菌丝密度与根系中GA和CTK含量显著相关,与IAA和ABA含量相关性不显著。接种菌根缓解了伤根对植物的生理生化不利影响。

Pb^(2+)、Cd^(2+)胁迫作用下蚯蚓、菌根菌及其联合作用对植物修复的影响

以林地下的黄壤为载体,采用盆栽试验研究了Pb2+、Cd2+胁迫作用下接种蚯蚓、菌根菌以及二者联合接种状态下对植物修复的影响。结果表明,蚯蚓可显著提高植物地上部分的生物量,而接种菌根菌可提高植物体内重金属积累的浓度,二者联合作用下植物地上部分吸收的重金属总量最多,修复效率最高。可为植物修复进一步的研究与应用提供一定的科学依据。

高浓度多环芳烃污染土壤的微生物-植物联合修复技术研究

[目的]本文旨在研究多环芳烃(PAHs)污染场地微生物-植物联合修复PAHs污染土壤的效果。[方法]利用紫花苜蓿与PAHs降解菌株Rhizobium petrolearium SL-1联合修复土壤中PAHs,设置4个处理:不种苜蓿,不接根瘤菌(CK);不种苜蓿,接根瘤菌(菌);种苜蓿,不接根瘤菌(苜蓿);种苜蓿,接根瘤菌(苜蓿+菌),每个处理设3个重复。盆栽试验土壤取自山东新泰某焦化厂PAHs实地污染土壤,分别于处理20和60 d定期取样;大田试验农田位于河北省唐山市某发电厂附近,分别于处理60和90 d定期取样。测定苜蓿的株高和干质量等生理指标,并利用GC/MS分析土样中的16种PAHs组分降解规律。[结果]盆栽试验中,"苜蓿+菌"处理20和60 d时的苜蓿株高和干质量指标均优于仅种植苜蓿处理;"苜蓿+菌"联合降解PAHs效果明显优于只种植苜蓿或只接菌处理;PAHs不同组分间的降解效果从大到小依次为3环、2环、4环、6环、5环。在大田试验中,60和90 d修复效果同样呈现"苜蓿+菌"联合降解PAHs效果大于只种植苜蓿或只接菌的处理。修复60 d后土壤中低环PAHs的降解率明显高于高环PAHs,PAHs降解效果从大到小依次为2环、3环、4环、5环、6环,但修复90 d后土壤中低环PAHs和高环PAHs的降解率无明显差异。[结论]在PAHs污染土壤或大田试验条件下接种菌株SL-1对紫花苜蓿具有明显的促生作用,并且微生物-植物联合修复比单独微生物或植物修复能更有效地降解PAHs。

植物-微生物联合修复污染土壤的研究

目的 探讨植物-微生物联合修复污染土壤的效果。方法 土培盆栽试验。结果 与供试微生物菌群较适合的植物是玉米,其次是芥菜;适合玉米的最适微生物菌的浓度是10 0mg/kg ,适合芥菜的最适微生物菌的浓度是5 0mg/kg。结论 植物-微生物联合修复是生物修复的一种有效的形式,其关键是寻找较适合的植物-微生物匹配组合。

植物-土壤反馈与草地群落演替:菌根真菌和土壤病原菌的调控作用

由植物引起的根际土壤生物或非生物环境的改变能够反馈影响群落中不同植物的生长,直接改变共存植物的相对竞争关系,推动群落结构的动态变化。作为土壤生物群落的重要组成部分,土壤微生物在植物-土壤反馈关系中起到重要的调控作用,对解释植物群落的演替进程和方向有着重要的意义。在草地植物群落演替的早期阶段和外来物种入侵的过程中,宿主植物对丛枝菌根真菌(AMF)的依赖性较低,受本地病原菌的影响较小,一般不存在负反馈。在演替后期,植物对AMF更具依赖性,而积累的病原菌则产生较强的负反馈效应,从而促进群落物种共存和植物多样性,提高草地生产力和稳定性。研究微生物-植物反馈机制不仅有助于完善草地退化与恢复理论,还对退化草地恢复治理的实践有着指导意义。未来关于根际微生物-植物反馈在草地群落演替中的作用应该加强以下几方面的研究:(1)在实验方法上,开展专性微生物-植物反馈研究;(2)在测定指标上,进一步量化不同微生物在反馈关系中的功能差异;(3)在研究对象上,加强土壤微生物在植物群落水平的反馈研究;(4)在应用上,明晰植物-土壤反馈在退化草地恢复过程中的作用,指导草地管理实践。