皇竹草(Pennisetum hydridum)对施用重金属污染的鸡粪和污泥的响应及其污染修复效应

采用土壤盆栽试验的方法，以重金属Zn、Cu、Pb和Cd污染的鸡粪和污泥为肥料，分别与赤红壤土按1：9的比例混合后作为栽培基质种植皇竹草，研究其对皇竹草生长发育的影响及皇竹草吸收重金属的能力。试验结果表明，通过种植皇竹草可实现对土壤中各重金属有效的提取，其中根部和茎秆是主要累积重金属的器官。各处理组的皇竹草生长状况良好，其中施肥处理对皇竹草生长具有显著的促进作用。秋季种植的皇竹草于200d生长后，鸡粪处理、污泥处理和空白对照组的每蔸生物量分别达736．56±29．21、499．99±32．01g和466．89±37．08g。各处理组皇竹草对栽培基质中重金属zn、cu、Pb和cd的提取率分别达到1．90％-4．52％、3．96％-5．72％、0．53％～1．24％和10．34％～17．14％。其中对重金属Zn、Cd和Pb吸收量在鸡粪处理组中达到最大值分别为89．74、0．68mg和19．18mg，而Cu吸收量在污泥处理组达到最大值为16．84mg。可见，皇竹草能有效提取栽培基质中较高浓度的重金属，是修复重金属污染土壤的可行材料。

皇竹草生长和生理特性对疏浚土含水量变化的响应

【目的】研究在不同含水量疏浚土中皇竹草Pennisetum hydridum的生长、生理特性及动态变化规律,探明皇竹草在疏浚土上生长的最适含水量,为新近吹填疏浚土的生态固化提供理论依据。【方法】选用皇竹草为供试植物,通过盆栽试验,设置20%(T1)、30%(T2)、40%(T3)、50%(T4)4个含水量(w)处理,分析皇竹草的生长、养分吸收、水分蒸腾、叶片和根系生理特性。【结果】皇竹草在T2处理中生长表现最佳,T2处理的株高(152 cm)、单株干质量(88.51 g)以及单株氮、磷、钾吸收量(505.72、99.39、1703.45 mg)等数值均显著高于其他处理(P<0.05)。随着疏浚土含水量的增加,皇竹草的日耗水量、耗水速率、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈先升后降趋势,且均在T2处理达到最大值,并显著高于其他处理(P<0.05);皇竹草酶活性指标在T1和T4处理均高于其他处理,在T2处理达到最低。综合评价结果表明,皇竹草生长对疏浚土含水量(w)适应性强弱排序为:30%>40%>50%>20%。【结论】综合各项指标,30%(w)疏浚土含水量最有利于皇竹草的生长、养分吸收和蒸腾耗水,皇竹草在水淹胁迫(T3、T4)中的各项生长指标优于干旱胁迫(T1)。以上结果可供实际生产应用中疏浚土的浅层固化、植物资源利用等参考。

复合乳酸菌青贮皇竹草的营养成分和无机元素的实验测定与评价

通过实验测定了经过复合乳酸菌青贮发酵剂发酵后的皇竹草的营养成分和无机元素,结果表明其营养成分有一定的变化,发酵后的皇竹草粗蛋白含量达到15.6%,增加了1.2%;粗脂肪含量达到4.1%,增加了1.9%;灰分含量达到9.1%,增加0.9%;总糖和水分都有一些降低;无机元素含量没有明显的变化。青贮之后的皇竹草,其营养成分能够满足牛的饲养营养需求,具有独特的风味,适口性更好。本地推广种植皇竹草,能够促进养牛等畜牧业的发展。

鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响

[目的]探究鸡粪和炉渣添加对疏浚土的改良效果,为疏浚土资源化利用提供理论依据。[方法]以疏浚土为供试土壤,皇竹草为供试植物开展盆栽试验,设置4个处理,分别为对照(CK)、添加5%鸡粪(T_(1))、添加5%鸡粪+5%炉渣(T_(2))、添加5%鸡粪+10%炉渣(T_(3)),分析不同处理对疏浚土理化性质、皇竹草生长及养分吸收的影响。[结果]与CK相比,3种处理均显著改善了疏浚土的理化性质。其中,T_(3)处理的容重显著低于其他处理,总孔隙度和毛管持水量显著高于其他处理;且土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均为最高水平。鸡粪和炉渣添加显著促进皇竹草的生长及养分积累,T_(3)处理的促进效果最佳,株高、生物量及地上部和地下部的N,P,K积累量均最大,且显著高于其他处理。主成分分析方法综合评价结果显示:不同处理对疏浚土的改良效果排序为T_(3)>T_(2)>T_(1)。[结论]添加鸡粪或鸡粪+炉渣能显著改善疏浚土的理化性质,促进皇竹草生长和养分累积,且T_(3)处理对疏浚土的改良效果最佳。

皇竹草不同生育期化学营养品质、体外消化性能变化规律研究及最适收获生育期分析

本试验选用“热研4号”品种皇竹草,旨在研究皇竹草不同生育期化学营养成分、体外消化指标变化规律,分析最适收获生育期。试验设置5个处理,分别为营养期收获处理、拔节前期收获处理、拔节后期收获处理、孕穗期收获处理、抽穗期收获处理,测定皇竹草不同生育期的化学营养成分、体外消化指标,计算不同生育期收获的单位面积营养产量。结果表明:皇竹草的CP、WSC、EE、Ash营养期最高,整体随生育期推移而降低,DM、ADF、NDF抽穗期最高,随生育期推移而上升;IVTDMD30、30 h纤维消化速率、NDFD30营养期最高;拔节后期收获单位面积营养物质产量最高,营养期收获最低。综合分析得出皇竹草在营养期收获营养品质最高,体外消化性能最佳,随生育期推移而下降;在拔节后期收获营养物质产量最高,单位面积生产效率最高;在试验地区或与试验地区气候条件相似的区域,皇竹草拔节后期收获生产性能最佳。

皇竹草生物炭的结构特征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以皇竹草茎秆为原料,在限氧控温（300、500、700℃）条件下制备生物炭,研究该生物炭的结构特征及其对Cr（Ⅵ）的吸附行为。结果发现,随着热解温度的升高,皇竹草生物炭的产率下降,而灰分、p H呈上升趋势;电镜扫描（SEM）观察可见不同热解温度下所制备的生物炭结构相似,均具多孔和管状结构,但在700℃条件下所制备的生物炭相对300℃下制备的生物炭孔壁变薄,且孔壁有附着物,切面有突起结构。三种温度下制备的皇竹草生物炭对溶液中的Cr（Ⅵ）都具有较好的吸附作用,且500、700℃下制备的生物炭比300℃下制备的生物炭具有更好的吸附效果。在0~1 h之间,三种热解温度下制备的生物炭对铬的吸附量均随着时间的延长而快速增加,当吸附至1 h时,基本达到饱和状态,随后吸附量无明显变化。

利用皇竹草处理城市污泥生产植物产品

利用大生物量植物——皇竹草(Pennisetum hydridum),处理城市污泥高效生产有用的植物产品。通过小型田间试验,采用根兜分株移栽和直接扦插方式种植皇竹草,比较土壤、新鲜污泥、土壤+新鲜污泥等体积混合、植物处理后的污泥4种介质的适应性,测定了皇竹草的成活率和生长状况,以及污泥自身性质的变化;通过盆栽试验及田间试验进一步探讨育苗后移栽在新鲜污泥上的可行性。结果表明,新鲜污泥上直接扦插的皇竹草无一存活,即使是根兜分株移栽其成活率也仅为16.67%,生长较差。而对于土壤+污泥混合物或植物处理后的污泥,采用直接扦插方式,皇竹草的成活率也分别达58.33%、75.00%,两个月干草产量达22.20、19.80 t/hm2,为土壤上的5.11、4.55倍。皇竹草吸收K较明显,3个有污泥的处理皇竹草K含量接近40 g/kg干重,N、P2O5、K2O的总含量大于70 g/kg,可作为有机K肥原料;皇竹草重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量均符合国家饲料卫生标准(GB 13078—2001),作为饲料是安全的。盆栽试验及田间试验表明,采用育苗后移栽的方式,皇竹草在新鲜污泥上的成活率达66.67%以上。因此,城市污泥直接种植皇竹草可以实现资源化利用。

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(P<0.05或P<0.01)。认为种植皇竹草有助于阿特拉津的降解。

皇竹草活性氧代谢对阿特拉津胁迫的响应特征

采用水培实验研究了4个浓度(5、10、20、40mg·L-1)除草剂阿特拉津胁迫下,皇竹草(Pennisetum hydridum)叶片内超氧阴离子生成速率、过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、原生质膜透性的变化,探讨皇竹草对阿特拉津的抗性及其生理机制。结果显示:(1)低浓度(5、10mg·L-1)的阿特拉津胁迫使皇竹草叶片内超氧阴离子生成速率和CAT活性升高,却使H2O2含量及SOD和POD活性降低,但随着培养时间的延长,培养液中阿特拉津浓度的降低导致上述指标又有恢复到正常水平的趋势;而高浓度(40mg·L-1)的阿特拉津胁迫则使皇竹草叶片内H2O2含量、SOD、POD和CAT活性持续降低。(2)在各胁迫浓度下持续胁迫10d后,皇竹草叶片内MDA含量开始逐渐升高,并且升高幅度随着胁迫浓度的提高而明显增加,但各胁迫浓度下叶片原生质膜相对透性未见明显的变化。研究表明,皇竹草可能通过活性氧等信号分子调控自身保护酶系统的活性来缓解阿特拉津造成的伤害,从而对低浓度(5、10mg·L-1)的阿特拉津胁迫表现出较强抗性。

多功能作物皇竹草引种的环境风险评价

外来热带植物皇竹草(Pennisetum hydridum)具有高光合力、高再生力和强抗旱力,而且耐刈割、高产量和富营养价值,近年作为饲料、燃料(能源植物)、工业原料和环境治理材料等在各地试种和推广。由于皇竹草具生长快、生物量大、易克隆繁殖、易扩张等生物学特性,人们对引种扩种皇竹草的生态风险十分关注。以皇竹草为材料,结合文献分析和种植调研考察,比较了皇竹草与华南典型本地杂草芒草(Miscanthus sinensi)和入侵植物飞机草(Eupatorium odoratum L.)的生态特性,并以通用的国际外来物种入侵风险评价体系,对皇竹草引种的生态风险进行了评价。结果表明皇竹草抗逆性强、生势旺盛,但不具备入侵植物的繁殖扩张、化感作用和难以自然或人工控制等生态特征;其物种入侵风险指数按"引入型的评估指标体系"评价得分为23.5,按"存在型的评估指标体系"评价风险得分为27.5,比照入侵风险评估综合指标体系评价其风险等级为"可接受引进";此外,通过文献分析和对我国南方及河南、内蒙古自治区等种植调研考察,迄今为止国内外均未发生皇竹草入侵为害的报道。因此,在我国发展皇竹草引起生物入侵风险的可能性极小。

不同种植年限皇竹草产量与生物学性状关系分析

为研究不同种植年限皇竹草（Pennisetumhydridum）产量与生物学性状之间的关系，对生长1～3年的皇竹草一年内不同时期的产量及生物指标进行跟踪观测。结果表明，皇竹草植株株高、分蘖数、有效茎数和产量等均随种植年限的增加而明显提高，其相互间关系极显著正相关。通过相关性分析和通径分析发现，有效茎数、节数和分蘖数对皇竹草产量的直接和间接作用最大。同时，一元回归分析显示，以节数为变量的拟合程度最高，而五元线性回归模型Y=一23．742＋0．031Xl＋0．261x2＋0．187）（3＋0．025X4＋0．825X~，R^2=0．822（P〈0．01）对不同种植年限的田间实际产量拟合最佳。综合分析认为，植株分蘖数、有效茎数和节数为皇竹草产量的最重要影响指标。

水分胁迫对皇竹草形态及叶片光合特性的影响

采用盆栽方式模拟田间试验,研究了水分胁迫对皇竹草形态和叶片光合特性的影响。结果表明,在短期(6 d)淹水条件下皇竹草形态没有明显变化,而长期(21 d)淹水导致皇竹草茎长出大量须根、叶片出现失绿;淹水条件下皇竹草叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均低于对照,叶绿素荧光Fv/Fm、Fo、Fm下降明显,叶绿素含量减少;干旱条件下,皇竹草叶片逐渐出现枯黄,且随着干旱程度的加深,叶绿素荧光Fv/Fm、Fo、Fm降低,叶绿素含量减少。

除草剂阿特拉津胁迫对皇竹草生长的影响(英文)

[目的]研究阿特拉津对皇竹草生长的影响。[方法]通过盆栽试验,研究了5个阿特拉津浓度(20、50、100、200、500mg/kg)下皇竹草(Pennisetum hydridum)株高、生物量、根冠比和叶绿素含量的变化。[结果]结果表明,低浓度的阿特拉津(20、50mg/kg)对皇竹草株高、生物量均无显著影响;中等浓度的阿特拉津(100、200mg/kg)显著降低了皇竹草的生物量,分别降低了34.1%和36.4%,而对株高无显著影响;高浓度的阿特拉津(500mg/kg)对皇竹草生物量和株高均有显著降低的效应,最大降幅分别为40.6%和20.0%;各浓度的阿特拉津对皇竹草根冠比和叶绿素含量影响不显著。[结论]皇竹草对阿特拉津胁迫具有较强的耐受力。

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。

不同副产物基质配方对食用菌产量及品质的影响

【目的】探明皇竹草及中药渣、白酒酒糟等副产物原料在香菇和灵芝等食用菌栽培原料中应用的可行性及适宜添加量,为拓展食用菌菌材来源途径提供参考。【方法】采用单因素试验,研究皇竹草及中药渣、白酒酒糟等副产物原料替代部分香菇和灵芝生产常规配方中的栽培原料阔叶树木屑(占栽培料总量的78%),即香菇用皇竹草(20%~60%)+中药渣(5%~15%)+白酒酒糟(5%),灵芝用皇竹草(10%~50%)+中药渣(5%~25%)+白酒酒糟(5%)替代部分阔叶树木屑的不同基质配方对香菇和灵芝菌丝生长、子实体产量及品质(多糖)的影响。【结果】香菇和灵芝在不同添加副产物基质上均能正常生长,香菇和灵芝的菌丝生长速率、子实体产量和子实体粗多糖含量分别依次为4.5~8.4 mm/d、280.9~457.9 g、10.31~13.82 g/100 g和3.2~5.6 mm/d、118.5~372.4 g、1.55~2.97 g/100 g;香菇的优选配方为皇竹草30%+阔叶树木屑38%+中药渣15%+白酒酒糟5%+麦麸10%+红糖1%+石膏1%,在此条件下菌丝生长速率为6.0 mm/d,与CK差异不显著,子实体袋均产量为457.9 g,子实体粗多糖含量为13.82 g/100 g,较CK分别提高8.4%和28.7%;灵芝最佳配方为皇竹草40%+阔叶树木屑33%+中药渣10%+白酒酒糟5%+麦麸10%+糖1%+石膏1%,此时子实体袋均产量与CK相近,达368.2 g,菌丝生长速率为4.9 mm/d,子实体粗多糖含量为2.97 g/100 g,较CK分别提高14.0%和58.8%。【结论】皇竹草及中药渣、白酒酒糟等副产物可替代部分常规配方中阔叶树木屑在香菇和灵芝等食用菌栽培原料中应用,可降低香菇和灵芝的生产成本,提高生产效率及子实体品质。

碱胁迫条件下皇竹草和玉米的适应性研究

赤泥为强碱性铝工业废渣,其处置及综合利用问题突出,相关的植物修复机制的研究缺乏。通过观测不同的碱性土壤中皇竹草和玉米的生长情况及生理指标差异,探究碱胁迫下皇竹草及玉米的适应性差异及可能的机理。结果表明:植物种植后碱性土壤的pH值显著降低,经过皇竹草60d的生长后,赤泥的p H值从9.49下降到9.25。在不同的碱性土壤中,皇竹草的生长情况优于玉米,皇竹草的生长速率及其产量均显著高于同等情况下的玉米,其中产量高50%以上,表现出更强的生命力。相比于玉米而言,受到碱胁迫后的皇竹草,均会在移栽后2d左右迅速产生更多的脯氨酸和可溶性糖参与抵御胁迫,表现出更强的碱胁迫抵抗能力。因此,皇竹草能在碱性土壤下具有较强的生长及抗逆能力,可在碱性环境治理等方面推广应用。

应用皇竹草改良退化土壤的初步研究

通过对在盐碱土和污染土上种植皇竹草试验的监测,探讨其在退化土壤改良上的应用效果.试验结果表明,皇竹草能直接种植于盐碱土中,并能显著降低盐碱土的pH值,可溶性盐以及Na的含量亦显著下降达25%左右.经客土后,皇竹草能在污染土中正常生长,其对重金属微量元素Zn、Mn、Fe、Cu等有较好的吸附效果.退化土壤改良试验还显示,皇竹草能明显改善其土壤肥力,并获得可观的生物产量.因而,皇竹草可作为退化土壤改良的优良植物种类,具有广阔的应用前景.

皇竹草引栽适应性观察研究

皇竹草是多年生直立型丛生性耐刈割的禾本科牧草,在西昌市海拔1500m、1760m、2000m地区年总产鲜草分别可达2.48×105kg/hm2、1.98×105kg/hm2、1.81×105kg/hm2,日平均生长高度分别为3.26cm、3.00cm、2.85cm,结果表明:皇竹草产量高,适应性广,生长快,可在西昌市海拔1500～2000m范围内大面积推广种植。

皇竹草稀硫酸预处理研究

研究了中低温稀酸预处理对皇竹草化学组成变化、纤维素酶水解得率与总糖得率的影响,并采用扫描电镜(SEM)对皇竹草纤维结构变化进行了分析。结果表明,随着硫酸浓度的增大、温度的升高和时间的延长,半纤维素含量大幅度降低,且预处理后纤维素酶水解得率也逐渐增大。较好的预处理条件为100 g皇竹草原料,在固液比1∶5(g∶m L)条件下,用质量分数4.0%硫酸在温度110℃下,经过8 h预处理后,纤维素保留率为87.48%,半纤维素水解率为93.68%,所得固体渣经纤维素酶水解72 h后得率为86.3%(纤维素酶用量40 FPIU/g,以纤维素质量计),100 g原料可得到总糖量为54.53 g。预处理后皇竹草纤维表面和细胞壁受到破坏,表面积增大,有利于纤维素酶水解作用的进行。