常见重金属在翅碱蓬(Suaeda heteroptera)根际沉积物系统季节迁移变化

应用原子吸收光谱法(AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对翅碱蓬-根际沉积物系统常见重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)总量和不同化学形态含量进行了季节跟踪测定。结果表明,系统中Cu、Zn、Pb和Cd环境化学行为呈现显著季节变化。从化学形态上看,根际沉积物中Cu和Pb在生理周期内均以残渣态为主,有机结合态在夏季和秋季达较高值。Zn在生理周期内均以交换态为主且随季节变化明显,碳酸结合态和铁锰结合态随季节变化不明显。Cd以残渣态为主,交换态在春季达最高。从总量上看,根际沉积物中的Cu、Zn、Pb的总量在夏季和秋季具有较高值。从系统迁移情况看,植物对Cu和Pb吸收量均为冬季>春季>秋季>夏季,且大部分限制于地下;其体内分布除秋季Pb为根>叶>茎外,其它时期均为根>茎>叶。Zn吸收量为秋季>夏季>冬季>春季,且绝大部分被吸收至地上。Zn吸收和分布取决于根际沉积物生物有效含量;总之,春季植物体重金属向根际沉积物迁移。夏季和秋季,Cu、Pb和Cd由根际沉积物向植物体迁移变化并不明显,而Zn正好相反。4种元素在冬季均为根际沉积物向植物体内迁移。

翅碱蓬(Suaeda heteroptera)根际与非根际沉积物常见重金属总量及化学形态变化

原子吸收光谱法和等离子光谱法分别研究了潮滩盐沼植物翅碱蓬(Suaedaheterop-tera)根际与非根际(根上部和根下部)沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd的总量和化学形态。结果表明,从总量来看,不同潮滩沉积物中4种重金属次序均为Zn>Pb>Cu>Cd,但同一元素随潮滩位置变化明显,尤以中潮滩差异最显著,重金属总量明显大于其他两个潮滩(低潮滩和高潮滩),特别是根际沉积物中的重金属总量远高于非根际沉积物总量,其比值分别为Cu3·4—4·2倍,Zn2·2—2·7倍,Pb3·2—3·3倍。同一潮滩均表现为根际沉积物>根上部>根下部。Cd含量相对较低,其变化不明显。从化学形态看,沉积物重金属表现为环境直接影响态(交换态和有机结合态)、环境间接影响态(碳酸盐态和铁锰氧化物态)和稳定态(残渣态)。与非根际沉积物相比,根际沉积物中重金属的化学形态发生了显著的变化,Cu和Pb以稳定态为主,其次为环境间接影响态,环境直接影响态最低;Zn与上述2种金属不同,以环境直接影响态含量最高(可交换态是有机结合态的7倍),其次分别为环境间接影响态(主要是碳酸盐结合态)和稳定态。实验结果表明,由于特异根圈效应,一方面该植物使可迁移形态的Cu和Pb在根际逐步得到矿化,使其生物可利用性降低;另一方面使Zn的生物可利用性提高,促进了植物对Zn的吸收利用。

盘锦红海滩湿地农药残留研究

为了解盘锦红海滩湿地生态系统水体和土壤中农药残留对翅碱蓬退化的影响,于2018、2019、2020年在红海滩风景区A、B、C、D、E、F、G不同监测站位采集水样和土壤样品,对农药的种类及含量进行调查和监测,并初步探讨主要农药残留对湿地翅碱蓬生长的影响。研究结果显示,2018年水体中共有14种农药被检出,其中禾草敌、毒草胺、速灭磷和特丁硫磷的检出率较高。各监测站位土壤中总农药的检出量均比水体中高,土壤中共有11种农药被检出,其中莠去津、扑灭津、西草净和扑草净的检出率较高;2019年水体中共有8种农药被检出,从时间分布来看,7月农药检出量最高,3、4、5月农药检出量稍低;2020年水体中共有7种农药被检出,土壤中有2种农药被检出,水体中西草净含量最高,土壤中莠去津含量最高。因此推测监测站位的翅碱蓬退化现象极有可能是由农药引起的。

不同生物修复组合对石油污染的修复效应

为探究不同生物修复组合对土壤石油污染的去除效果,该研究采用室内污染暴露实验,分析了不同生物修复体系对土壤总石油烃的降解率和正构烷烃、多环芳烃2种石油烃主要成分的变化规律。结果表明,翅碱蓬单独处理组虽表现出一定的石油污染修复能力,但翅碱蓬+石油降解菌和翅碱蓬+石油降解菌+沙蚕处理组合对土壤总石油烃的降解率分别提高了12.71%和26.85%,表明联合生物修复可以更好地促进石油烃降解。翅碱蓬+降油细菌+沙蚕处理组中正构烷烃和多环芳烃组分的降解率均高于其他生物修复。多生物联合修复表现出对高碳原子数烷烃和芳烃良好的修复能力。研究结果证实,多生物联合修复组合对土壤石油污染的修复效果优于生物单独处理组,这为利用多生物联合修复组合开展滨海滩涂石油污染提供了一定的理论基础。

低磷胁迫下翅碱蓬生长特性及脂肪酸含量的变化机制

为了研究低磷条件对盘锦滨海湿地优势物种翅碱蓬的影响,本文探究了不同无机磷酸盐浓度处理下翅碱蓬生理指标、光合色素、丙二醛(MDA)及不同组织脂肪酸含量的变化。结果表明,翅碱蓬株高、茎长、茎粗、叶片数量、株重均与施磷浓度呈显著正相关,MDA含量与施磷浓度呈显著负相关(P<0.05)。叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量先降低后升高。低磷条件会影响翅碱蓬根部脂肪酸C18:2n6与C16:0的相互转化;叶片中多不饱和脂肪酸相对含量降低,中长链脂肪酸相对含量升高,茎中脂肪酸则无明显变化。本文分析翅碱蓬植被退化与磷含量的关系为盘锦辽河口湿地修复治理及翅碱蓬保护提供依据。

β-环糊精强化盐地碱蓬修复石油烃污染土壤

针对土壤石油烃污染日益严重的问题,研究了β–环糊精对盐地碱蓬修复的强化效果。结果显示,β–环糊精缓解了石油烃污染物对盐地碱蓬的生长抑制作用,植物的株高以及生物量有不同程度的增加。随着β–环糊精的加入直链烷烃和多环芳烃(PAHs)的生物富集系数(BCF)分别提高了54.2%~89.7%和56.8%~98.4%。随着环糊精加入植物修复作用显著增强,石油烃污染物消散率增加,最高可达50.4%。通过实验室模拟探究了β–环糊精对植物修复的强化作用,为环糊精辅助修复土壤石油烃污染物提供了有价值的信息。

不同浓度石油胁迫处理下翅碱蓬的转录组分析

为探究翅碱蓬响应石油胁迫的分子机制,本试验设置5个处理组:空白对照组、丙酮对照组、低浓度胁迫组(0.4 mg·L^(-1))、中浓度胁迫组(0.8 mg·L^(-1))和高浓度胁迫组(1.2 mg·L^(-1)),通过水培方式将翅碱蓬植株培养12 d后,对植株进行全转录组测序。结果表明,与空白对照组(A)进行对比,丙酮对照组(B)共获得1027个差异表达基因,其中上调基因448个,下调基因579个;与丙酮对照组进行对比,低浓度胁迫组(C)共得到522个差异表达基因,中浓度胁迫组(D)共得到1027个差异表达基因,高浓度胁迫组(E)共得到632个差异表达基因。对KEGG富集通路以Q≤0.05为标准进行进一步筛选发现,翅碱蓬响应丙酮胁迫主要涉及植物病原相互作用、植物激素信号转导和MAPK信号通路;响应石油胁迫下毒性效应的途径主要涉及乙醛酸和二羧酸代谢、碳代谢和精氨酸、脯氨酸代谢。综上,石油胁迫不利于翅碱蓬的生长代谢,其中丙酮作为石油助溶剂对植物也产生了负面影响。同时植物也通过自身机制应对胁迫,包括去除活性氧(ROS)、调节激素水平和调节相关氨基酸含量等。试验结果可望为深入研究翅碱蓬响应石油胁迫的分子机制提供数据参考。

船舶溢油后海岸带生物的修复模拟

为减少船舶溢油事故对海岸带生物造成的污染,尽快恢复原有的生态环境,在实验室条件下,以人工制备的石油污染沉积物模拟海上溢油后石油污染的海岸带,以石油降解菌、双齿围沙蚕(Nereis succinea)和翅碱蓬(Suaeda heteroptera)为修复主体,进行生物修复试验。设计石油与沉积物的质量比为1.5 g/kg,设置石油降解菌组、沙蚕-石油降解菌组、翅碱蓬-石油降解菌组和沙蚕-翅碱蓬-石油降解菌组等4种生物修复处理组,并设置空白组进行对照。试验结果表明:进行修复试验60 d,各生物修复组总石油烃的去除率均显著高于空白组(显著性水平P<0.05),其中沙蚕-翅碱蓬-石油降解菌组的修复效果最好,总石油烃的去除率为44.5%;各生物修复组总石油烃去除速率均在修复试验16~30 d内最快,在修复试验31~60 d内总石油烃去除速率明显下降。

模拟氮磷沉降对翅碱蓬生长及氮、磷含量的影响

氮磷沉降增加可对植物生长、养分储存等生态策略产生影响。以翅碱蓬(Suaeda heteroptera)为研究对象,采用室内盆栽方法,实验设计6个氮梯度和6个磷梯度,选用氯化铵水溶液模拟氮沉降、磷酸二氢钠水溶液模拟磷沉降,研究了翅碱蓬生长及氮磷含量对模拟氮磷沉降的响应。结果表明:模拟氮磷沉降促进了翅碱蓬生长,显著增加了株高与干重;模拟磷沉降对翅碱蓬植株株高和干重的促生长影响强于模拟氮沉降;翅碱蓬植株株高与干重表现为异速生长关系,模拟氮沉降条件下表现为正异速生长关系,模拟磷沉降下表现为负异速生长关系;模拟氮磷沉降对翅碱蓬植株氮含量无显著影响(p>0.05),但增加了植株磷含量;模拟氮磷沉降对翅碱蓬生长发育的负面影响有待进一步研究。因此,在翅碱蓬湿地生态修复过程中需要对养分添加作用进行充分考虑。

潮滩植物翅碱蓬对Cu、Zn、Pb和Cd累积及其重金属耐性

以辽宁盘锦双台子河口潮滩湿地生态系统一种常见土著植物翅碱蓬(Suaedaheteroptera)作为研究对象,分析了Cu、Zn、Pb和Cd在该植物体内的累积分布、迁移规律并对其重金属的耐性进行了初步的探讨。结果表明,其对Cu、Zn、Pb和Cd四种重金属在不同潮滩均有比较明显的累积效应,累积量均表现为Zn >Pb >Cu >Cd ,而累积吸收系数分别达到4.7、4.6、3 .1和4.9,生物富集吸收系数分别为0 .97、1.73、0 .41和2 .2 3 ;研究结果还表明,由于该植物对上述四种重金属有一定的选择吸收耐性,其累积在植物的不同部位存在明显的差异,其中Cu表现为根>茎>叶,Zn表现为叶>根>茎,Pb表现为根>叶>茎,Cd表现为根>茎≈叶,而迁移效率表现为Zn >Cu >Cd >Pb。

翅碱蓬对滩涂湿地沉积物中重金属Cu、Pb的累积吸收

以中国北方滩涂湿地优势种植物翅碱蓬Suaeda heteroptera Kitag为研究对象,以滩涂湿地沉积物为供试环境,通过盆栽试验研究了不同含量的重金属Cu(0、100、200、400 mg/kg)和Pb(0、200、400、600mg/kg)对沉积物理化性质和翅碱蓬生物量的影响。试验在直径为10 cm的塑料花盆中进行,每天用盐度为15的稀释海水浇灌两次,翅碱蓬共栽培28 d,试验结束时测定翅碱蓬体内和沉积物中重金属的含量,并分析翅碱蓬对Cu和Pb的吸收规律和蓄积特征。结果表明:Cu和Pb均会抑制翅碱蓬的生长,但Pb含量为600 mg/kg的处理组中翅碱蓬的生物量有增加趋势,说明其在高浓度Pb胁迫下具有较强的耐Pb毒性能力;翅碱蓬各部位对Cu、Pb的蓄积顺序均为地下部分>地上部分,并且随着沉积物中重金属含量的增加,翅碱蓬体内的Cu、Pb含量也增加。

双台子河口国家自然保护区红海滩景观退化机制研究

双台子河口国家自然保护区的红海滩景观由生长在潮间带的天然翅碱篷(Suaeda heteroptera)群落形成,是世界上数量最大的黑嘴鸥(Larus saundersi)的觅食和繁殖场所。近年来,由于翅碱篷群落大面积萎缩,黑嘴鸥数量急剧减少。通过现场监测和实验模拟,对潮间带翅碱蓬群落的生态学特性和红海滩景观退化机制进行了研究。潮间带翅碱篷是一种非常特殊的植物群落,只生长在特定标高的有周期性潮汐作用的滩涂上,过高或过低均不能生长。潮汐是保证翅碱篷在高盐度潮间带正常生长的重要自然力,可以及时洗脱翅碱篷排出体外的大量盐分,避免盐分结晶形成盐鞘使植物受害死亡。研究发现,潮间带翅碱篷群落退化的原因是由于滩涂因泥沙沉积抬升,潮位降低造成的,而拦海坝的修筑是导致滩涂快速升高的直接原因。采取必要的工程措施,翅碱篷群落是可以人工恢复的。

松嫩平原两种碱蓬群落土壤种子库通量及幼苗死亡的分析

角碱蓬和翅碱蓬都是１ａ生耐碱性较强的藜科植物。在松嫩平原碱化草甸２个固定的单优碱蓬群落上壤中有活力种子的数量动态和种群动态的研究结果表明：土壤种子库存量在尚未萌发输出以前为最大，角碱蓬群落为２２２６０位／ｍ￣２，翅碱蓬群落为３７２３０粒／ｍ￣２．整个生长季均有种子输出，２群落的种子库存率随着时间呈渐近形式规律地下降。现存植株数量角碱蓬种群以５月上旬最大，为１９４８０株／ｍ￣２．翅碱蓬则在４月上旬最大，为２４４３０株／ｍ￣２。幼苗累积死亡率随着时间角碱蓬种群呈Ｌｏｇｉｓｔｉｃ曲线形式增加，翅碱蓬种群呈单分子曲线形式增加。

石油对翅碱蓬生长及生理特性的影响

通过盆栽试验,测定不同石油浓度下翅碱蓬的生长生理指标及土壤中石油含量的变化,研究石油对翅碱蓬萌发、生长、生理特性和抗氧化酶系统的影响及翅碱蓬对土壤中石油的降解。结果表明,随着石油含量的升高,翅碱蓬种子发芽率、苗高、苗重和苗中叶绿素、粗蛋白含量逐渐下降,电导率上升,石油浓度在5000mg.kg-1以上,影响显著。石油对翅碱蓬糖的合成有明显抑制作用。当石油浓度为1000~5000mg.kg-1时,翅碱蓬抗氧化酶能够快速、长效地提高活性来抵御逆境,使其不受到伤害或减轻伤害,可溶性蛋白保持在高水平;当石油浓度达到10000mg.kg-1时,抗氧化酶系统迅速作出反应,酶活性急剧提高,但因毒性超出了其可以承受的范围,而无法维持较长时间,随后会降至对照组以下,同时可溶性蛋白也急剧下降,仅为对照组的9。石油浓度为1000~5000mg.kg-1时,石油去除率在63.53~83.21,达到10000mg.kg-1时,则下降到40.14。

盐沼植物翅碱蓬根际沉积物常见重金属分布及生物可利用性

翅碱蓬(Suaedaheteroptera)根际沉积物中四种常见重金属(Cu、Zn、Pb和Cd)的总量次序为Zn>Pb>Cu>Cd,且随潮滩变化明显。重金属总量在根际沉积物中高于非根际沉积物,尤以中潮滩差异最显著。对根际沉积物重金属5种化学形态(交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态和残渣态)分析发现,Cu、Pb均以残渣态为主,其次为碳酸盐结合态,可交换态为最低;Zn以可交换态为主,其次分别为碳酸盐结合态和残渣态,最低为铁锰氧化物结合态和有机态。基于生物可利用性,上述5种形态可以分为活性态(包括交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态)和残渣态两大类。研究发现,根际沉积物化学形态转化趋势与元素性质有关,Cu、Pb由活性态向残渣态转化,生物可利用性降低;Zn由残渣态向活性态转化,生物可利用性升高。

翅碱蓬内生细菌鉴定及耐盐促生作用研究

对盐生植物翅碱蓬的根、茎、叶组织进行分离,纯化,得到内生细菌79株,经形态学和理化特征鉴定并结合16S rDNA片段测序分析,表明这些内生细菌分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、盐单胞菌属(Halomonas)和泛菌属(Pantoea)。通过考察所分离到细菌对异缘植物小麦盐分胁迫下种子萌发率和幼苗生长的促进作用,筛选出2株能够显著提高小麦耐盐性的内生芽孢细菌SE48和SE4。150mM NaCl胁迫条件下,SE48和SE4处理小麦的干重分别增加43.6%和36.8%;甚至在300mM NaCl胁迫条件下,SE48仍能使小麦幼苗干重增加18.5%。这表明翅碱蓬的内生细菌可望用于宿主耐盐性的提高及盐碱地土壤的开发利用。

双台河口翅碱蓬生长与根、茎、叶碳、氮的分配

生物个体生长过程是其同化作用和异化作用过程中物质和能量吸收、转运、储存、排出平衡的综合结果,体现了生物对其生存环境的适应。对采集于双台河口潮滩湿地的翅碱蓬(Suaeda heteroptera)进行株高和根、茎、叶碳、氮含量测定的结果显示,以AIC_C和adj-R^2为准则选择的翅碱蓬株高生长模拟方程为Logistic方程。采用多模型推断确定的双台河口翅碱蓬平均理论渐近株高H_∞为(38.11±2.59)cm。翅碱蓬根、茎、叶碳含量分别为(37.92±4.40)%、(39.98±3.12)%、(28.27±3.41)%;氮含量分别为(0.68±0.35)%、(0.94±0.31)%、(1.26±0.19)%。仅根碳、氮含量与株高间呈显著负相关生长关系。翅碱蓬根碳、氮相对含量分别为97.8±2.1、90.2±9.2,与株高(8.1—36.6 cm)相比,翅碱蓬根碳、氮积累可能受到了环境条件限制。

翅碱蓬栽培对原油污染土壤理化性质的影响

为研究植物对原油污染土壤的生物修复作用,以中国北方滩涂优势种植物翅碱蓬Suaeda heteroptera为试验对象,将其在含不同原油浓度(0、4000、8000、12 000、16 000、20 000 mg/kg)的土壤中进行盆栽试验,测定翅碱蓬栽培前后土壤的p H、总有机碳(TOC)、全氮、全磷含量和脱氢酶活性,分析翅碱蓬对原油污染土壤理化性质的影响。结果表明:翅碱蓬能够降低偏碱土壤的p H值,使之趋近中性,能使土壤TOC值略升高,使脱氢酶活性明显提高,全氮含量明显升高,而低浓度原油试验组土壤全磷含量基本正常。研究表明,翅碱蓬对轻度原油污染土壤有较好的修复功能。

翅碱蓬体内重金属在不同生长期的分布与迁移

研究了盐沼植物翅碱蓬体内Cu、Zn、Pb和Cd总量在不同生长期的变化.结果表明,幼苗期和生长期表现为Zn>Cu>Pb>Cd,花期和果期表现为Zn>Pb>Cu>Cd.Cu和Pb含量均为果期>幼苗期>花期>生长期,且果期和幼苗期分别达到最高值和次高值;Zn为花期>生长期>果期>幼苗期,且花期和生长期分别达最高值和次高值;Cd为果期≈幼苗期>花期>生长期.重金属在植物体内分布和迁移效率分析表明,除Pb在花期分布表现为根>叶>茎外,Cu和Pb分布在整个生理周期均表现为根>茎>叶,且大部分在地下;Zn幼苗期为根>茎>叶和果期为茎>根>叶外,其他时期均为叶>茎>根,且大部分迁移至地上;而Cd各个时期均表现为根>茎>叶.

水培翅碱蓬对重金属吸收的研究

由于人类活动以及工业化的迅速发展,滩涂湿地正在遭受前所未有的污染和破坏,其中重金属污染是主要污染问题之一。生物修复技术是近年发展起来的新型环境污染治理方法,它在去除污染的同时还具有较高的环保价值,因此受到人们的广泛关注。以中国北方滩涂湿地的优势种植物翅碱蓬(Suaeda heteroptera kitag)为研究对象,通过测定翅碱蓬体内重金属的含量,分别探讨了翅碱蓬对单一Cu、Zn、Pb、Cd及Cu和Zn、Pb和Cd混合重金属的吸收规律、翅碱蓬不同部位对Cu的积累特性。实验结果表明,翅碱蓬对Cu、Zn、Pb、Cd的最大吸收速率分别为31、101、34、62mg/(kg.d);Cu的存在,促进了翅碱蓬对Zn的吸收,翅碱蓬各部位对Cu的积累量大小为根>茎>叶。