铜对三叶草土壤酶系统的影响

通过盆栽实验研究了重金属Cu污染对植物（三叶草） 土壤酶（脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶）系统的影响.结果表明,随着Cu浓度增加,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均逐渐减小,与Cu浓度有高度相关性,蔗糖酶>多酚氧化酶>脲酶>过氧化氢酶.在处理浓度不变情况下,酶活性随时间而变化,且呈现低Cu浓度（<500 mg·kg^-1）时4种酶活性均有所上升,而Cu浓度增高（500～3 000 mg·kg^-1）时各酶活性逐渐下降的趋势.统计分析表明,在每一梯度浓度上,4种酶在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组内均存在显著差异性(P<0.01),与植物受重金属Cu污染时的生长情况一致.随着Cu浓度增加,土壤pH值逐渐下降,而电导率上升;同一Cu浓度下的pH值和电导率均随时间呈缓慢上升趋势,统计分析显示,二者在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组内均存在显著差异性(P<0.01).土壤pH值和电导率与4种土壤酶活性有高度相关性,多酚氧化酶>蔗糖酶>过氧化氢酶>脲酶.这4种酶同时可作为检测土壤环境质量的指标.     

铜陵铜矿区凤丹根际和非根际土壤酶活性

对铜陵铜矿区凤丹根际和非根际土壤酶活性特征进行了研究.结果表明,凤丹根际土壤各种酶活性显著大于非根际土壤.凤丹非根际土壤过氧化氢酶、磷酸酶和脲酶活性能敏感地反映土壤重金属复合污染状况;根际环境对土壤酶活性的影响表现为: 磷酸酶＞脲酶＞过氧化氢酶＞蔗糖酶＞多酚氧化酶,影响率分别为131.562%、92.492%、87.557%、59.673%34.076%;土壤各种酶活性与重金属复合污染程度呈显著负相关,相关系数均-0.868以上,表现出重金属复合污染对土壤酶活性的抑制效应.凤丹可有效地改善土壤环境,提高土壤各种酶的活性.     

重金属污染区土壤酶活性变化——以福建龙岩新罗区特钢厂污水灌溉区为例

从福建龙岩新罗区特钢厂污灌区农田采集土壤,测定土壤基本理化性质及脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性和Cu、Cd、Pb、Zn含量,探讨重金属污染和土壤性质对土壤酶活性的影响.结果表明:4种全量或有效态重金属与土壤脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著或极显著负相关;土壤pH与碱性磷酸酶活性呈极显著正相关,粉粒含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关.经通径分析,重金属污染刺激了脲酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性,但对碱性磷酸酶活性的影响较小.有效态Cu、Cd、Pb、zn对过氧化氢酶活性的直接影响并不大,但通过间接途径抑制了过氧化氢酶活性.土壤理化性质对5种土壤酶活性的影响较大,碱解氮直接抑制了脲酶活性;全磷直接刺激了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,并通过有效磷刺激了纤维素酶活性;有效磷直接刺激了纤维素酶活性,直接抑制了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性;全钾直接抑制了碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性;速效钾通过有效磷刺激了纤维素酶活性;土壤颗粒组成明显影响多酚氧化酶和过氧化氢酶活性.5种酶活性与土壤Cu、Cd、Pb、Zn含量之间的关系不明确,因此其活性不是指示土壤Cu、Cd、Pb、Zn污染的良好指标.     

五节芒定居对尾矿砂重金属形态、微生物群落功能及多样性的影响

选择尾矿砂裸地和4个五节芒(Miscanthus floridulus)定居地(RI、RII、RIII和RIV)为样地, 分别研究了五节芒定居对尾矿砂重金属形态转化和微生物功能参数的影响。结果表明: 五节芒自然定居显著地提高了尾矿砂碳酸盐结合态和硫化物-有机物结合态重金属比例(p＜0.05), 降低了尾矿砂残渣态重金属的比例(p＜0.05)。土壤微生物群落的纤维素分解作用、酚转化作用、固氮作用、氨化作用、硝化作用、有机磷转化作用、功能多样性、4类不同碳源(碳水化合(CH)、聚合物(PL)、胺类化合物(AM)和杂合物(ML))均随着五节芒自然定居显著提高(p＜0.05)。而氨基酸(AA)的利用强度却显著下降(p＜0.05)。典范相关分析(CCA)表明: 土壤微生物功能参数的总体变化与土壤碳酸盐结合态和硫化物-有机物结合态重金属的含量呈显著正相关, 与残渣态重金属含量呈显著负相关。该研究结果表明, 五节芒定居不仅促进了尾矿砂重金属朝着沉淀态和螯合态方面转化, 而且还显著地改善了尾矿砂微生物群落的功能发挥。因而, 五节芒在重金属矿业废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

重金属污染区土壤酶活性变化

从福建龙岩新罗区特钢厂污灌区农田采集土壤,测定土壤基本理化性质及脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性和Cu、Cd、Pb、Zn含量,探讨重金属污染和土壤性质对土壤酶活性的影响.结果表明： 4种全量或有效态重金属与土壤脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著或极显著负相关;土壤pH与碱性磷酸酶活性呈极显著正相关,粉粒含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关.经通径分析,重金属污染刺激了脲酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性,但对碱性磷酸酶活性的影响较小.有效态Cu、Cd、Pb、Zn对过氧化氢酶活性的直接影响并不大,但通过间接途径抑制了过氧化氢酶活性.土壤理化性质对5种土壤酶活性的影响较大,碱解氮直接抑制了脲酶活性;全磷直接刺激了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,并通过有效磷刺激了纤维素酶活性;有效磷直接刺激了纤维素酶活性,直接抑制了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性;全钾直接抑制了碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性;速效钾通过有效磷刺激了纤维素酶活性;土壤颗粒组成明显影响多酚氧化酶和过氧化氢酶活性.5种酶活性与土壤Cu、Cd、Pb、Zn含量之间的关系不明确,因此其活性不是指示土壤Cu、Cd、Pb、Zn污染的良好指标.     

五节芒定居对尾矿砂重金属形态与微生物的影响

在浙江三门尾矿砂堆积地上按定居程度选择4个五节芒（Miscanthus floridulus）定居样地,同时以尾矿砂裸地为对照样地,分别研究了五节芒定居对尾矿砂重金属（铅、锌、铜和镉）形态转化、尾矿砂微生物参数以及二者之间关系的影响。结果表明：五节芒自然定居显著地提高了尾矿砂碳酸盐结合态和硫化物-有机物结合态重金属的含量（P<0.05）,降低了尾矿砂阳离子交换态、铁-锰氧化物结合态和残渣态重金属含量（P<0.05）;除了微生物呼吸熵显著下降（P<0.05）、生物量碳熵不规则变化以外,其他尾矿砂微生物参数均随着五节芒自然定居而显著提高（P<0.05）;典范相关分析表明,尾矿砂微生物参数的总体变化与尾矿砂碳酸盐结合态和硫化物-有机物结合态重金属的含量呈显著正相关（R²=0.9874,0.9939）,而与尾矿砂阳离子交换态、铁-锰氧化物结合态和残渣态重金属含量呈显著负相关（R²=0.9972,0.9964,0.9949）。     

黄河三角洲滩地不同造林模式的土壤酶活性

 该文对东营市垦利县柽柳（Tamarix chinensis）林、枣（Ziziphus jujuba）园、 旱柳（Salix matsudana）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、白蜡（Fraxinus chinensis）林、桑（Morus alba ）园土壤酶活性及其与土壤化学性质和土壤微生物的关系进行了分析。结果表明：在土壤空间上,脲酶和 过氧化物酶活性随土层的增加而减小,多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性在土层之间变化不明显。过氧化氢 酶与脲酶和多酚氧化酶显著相关,脲酶与多酚氧化酶呈负相关。不同造林模式对土壤过氧化氢酶和过氧化 物酶影响不大,对脲酶和多酚氧化活性有显著的影响。各种造林模式增加了脲酶的活性,均高于柽柳林; 减小了多酚氧化酶的活性,除刺槐林外,均显著低于柽柳林;而造林模式对过氧化物酶和过氧化氢酶的影 响较小。土壤酶活性与土壤养分有一定的相关,其中脲酶与全氮、有机质显著正相关,与速效氮正相关; 多酚氧化酶与速效钾正相关,而过氧化氢酶与全氮、速效磷和有机质呈负相关,与土壤pH值相关性不显著 ;与微生物的相关系数不大,其中脲酶与固氮菌、纤维素分解菌显著正相关,与细菌正相关;多酚氧化酶 与固氮菌和细菌负相关;过氧化氢酶与固氮菌显著负相关,与纤维素分解菌负相关。脲酶和多酚氧化酶可 以作为滩地土壤质量评价的指标。     

模拟增温对川西亚高山两类针叶林土壤酶活性的影响

采用开顶式生长室(open top chamber,OTC)模拟增温,同步监测了亚高山人工针叶林和天然针叶林表层土壤温、湿度的变化,以及模拟增温初期土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的变化.结果表明：在整个生长季节中,OTC使人工林和天然林5 cm土壤日平均温度分别增加0.61 ℃和0.56 ℃,10 cm体积含水量分别下降4.10%和2.55%;模拟增温增加了土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.增温与林型的交互作用对土壤脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响,而对转化酶和多酚氧化酶影响不显著.增温对过氧化氢酶活性的影响与季节变化相关.在各处理下,天然林土壤酶活性显著高于人工林.土壤酶活性季节动态与土壤温度有着较大相关性,而与土壤水分季节变化关系不明显.模拟增温易于增加土壤酶活性,但增温效应和林型、酶种类和季节变化有一定关系;亚高山针叶林土壤酶活性主要受控于土壤温度,而与土壤水分关系不大.     

模拟增温对川西亚高山西类针叶林土壤酶活性的影响

采用开顶式生长室(open top chamber,OTC)模拟增温,同步监测了亚高山人工针叶林和天然针叶林表层土壤温、湿度的变化,以及模拟增温初期土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的变化.结果表明:在整个生长季节中,OTC使人工林和天然林5 am土壤日平均温度分别增加0.61 oC和0.56 ℃,10 am体积含水量分别下降4.10%和2.55%;模拟增温增加了土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.增温与林型的交互作用对土壤脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响,而对转化酶和多酚氧化酶影响不显著.增温对过氧化氢酶活性的影响与季节变化相关.在各处理下,天然林土壤酶活性显著高于人工林.土壤酶活性季节动态与土壤温度有着较大相关性,而与土壤水分季节变化关系不明显.模拟增温易于增加土壤酶活性,但增温效应和林型、酶种类和季节变化有一定关系;亚高山针叶林土壤酶活性主要受控于土壤温度,而与土壤水分关系不大.     

松材线虫对马尾松林土壤微生物生物量及酶活性的影响

以感染松材线虫病的马尾松林土壤作为研究对象,探索不同程度松材线虫病感染对马尾松林土壤理化性质、微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明:随松材线虫病危害程度的加重,总碳、总磷、总钾、可溶性有机碳、铵态氮、硝态氮、有效磷和含水量呈现升高趋势,而p H、Ca、Mg、可溶性有机氮、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)显著降低;同时,蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和多酚氧化酶酶活性随着感染程度的加重而趋于下降,而酸性磷酸酶和蛋白酶活性则显著升高。结果表明:土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶4种酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总磷、总钾、有效磷、总碳等理化指标呈显著负相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg、Ca含量呈显著正相关;酸性磷酸酶和蛋白酶酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总钾呈显著正相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg和Ca呈显著负相关;另外,MBC和MBN与酸性磷酸酶或蛋白酶呈显著负相关,而MBC和MBN与蔗糖酶、纤维素酶或多酚氧化酶呈显著正相关;因此,松材线虫的侵染改变了松林土壤的理化性质,引起土壤微生物群落结构、生物量和土壤酶活性的变化,这些指标可用于指示和评价松材线虫侵染对土壤质量的影响。     

铜尾矿污染区土壤酶活性研究

对浙江省哩浦铜尾矿污染区土壤酶活性进行了研究,结果表明,尾矿区及其周边土壤环境受到不同程度的Cu、Zn、Pb、Cd污染,从尾矿库中心到外围重金属污染程度逐渐减轻,而土壤酶活性则不断提高,其中以脱氢酶和脲酶活性增加最明显,回归分析表明,单一脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶以及蛋白酶活性与重金属复合元素含量之间存在显著线性关系,主成分分析结果显示,尾矿区土壤酶信息系统的第一、二主成分方差贡献率之和达98．24％,以第一、二主成分建立了两个土壤总体酶活性指标,并用此指标对各供试样本进行空间分类,其结果与以重金属含量为依据的划分结果基本吻合,可见,采用酶活性构筑的土壤信息系统的总体酶活性来表征矿区土壤的重金属污染状况是可行的。     

藏中矿区重金属污染土壤的微生物活性变化

微生物几乎参与土壤中的一切生物及生物化学反应,土壤微生物活性可较敏感地反映土壤中生化反应的方向和强度,是探讨重金属污染生态效应的有效途径之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤酶活性、基础呼吸、代谢商(qCO2)和可矿化N的影响。结果表明,矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,使得土壤酶活性、可矿化N受到抑制,基础呼吸和qCO2则受到刺激。逐步多元回归分析表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染条件下,矿区土壤重金属复合污染对土壤微生物活性的影响是复杂的;主成分分析表明,土壤总体微生物活性指标能较好地反映拉屋矿区土壤重金属复合污染状况,可作为藏中矿区土壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

德兴铜矿尾矿重金属污染对土壤中微生物多样性的影响

【目的】为更好地了解重金属污染与微生物多样性之间的相互作用关系,以江西德兴铜矿4#尾砂库为研究对象,采集野外实地样品共16件进行分析(包括尾砂样品以及周围农田和菜地土壤样品)。【方法】一方面对样品中可培养异养细菌进行平板计数,一方面采用变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)对样品中可培养和不可培养微生物分子生态多样性进行研究;同时采用PCA(Principle component analysis)方法分析样品理化性质、重金属及主要元素与可培养细菌数量及微生物多样性之间的相互关系。【结果】元素分析结果表明该尾矿区样品受到不同程度重金属Cu、Cd、Zn、Ni、Pb和Cr的污染;可培养异养细菌在尾砂样品中数量最少,在菜地和农田土壤样品中有明显增加;多样性指数(Shannon-Weaver index H)计算结果发现H最大值出现在距离尾矿中等距离、重金属浓度在中等程度的样品中。PCA分析结果表明可培养异养菌数量与理化性质如有机碳、有机质、含水率等相关性较大,重金属影响不明显;而多样性指数H除与上述理化性质相关性较大外,还受到重金属Ag、Zn、As、Pb、Ni、Cr等的影响,而在样品中含量普遍比较高的重金属如Cu、Cd等并不成为影响微生物多样性的主要因素。【结论】从这些长期受重金属污染的野外实地样品来看,以上结果说明不同重金属浓度对微生物多样性的影响可能并不是实验室研究的简单的线性关系。     

铜官山铜尾矿库植被及土壤酶活性研究

通过野外调查和实验分析,对铜官山铜尾矿库的植被状况和土壤酶活性进行了研究．结果表明,铜宫山铜尾矿库自然定居的高等植物有34种,隶属于16个科33个属,多为1—2年生草本植物,主要隶属于菊科、禾本科和豆科,蔗类植物节节草在尾矿库中也具有较大优势．尾矿库植被形成了节节草+白茅群落、狗牙根+白茅群落及芦苇群落等小群落,但仍以单种植物组成的斑块零散分布为主．对尾矿库土壤酶活性的研究表明,3种土壤酶活性和尾矿库的植被状况具有较强的相关性,且3种酶活性与其相关性表现为脲酶＞蔗糖酶＞过氧化氢酶．建议用脲酶活性作为废弃地复垦的一个指示指标。     

十八河铜尾矿库坝面细菌群落时空动态及其驱动力

群落多样性的维持机制是群落生态学研究的热点问题.尾矿库作为人工原生裸地,土壤重金属含量较高,随着恢复年限的延长,土壤理化性质发生变化,是研究土壤微生物群落多样性驱动机制的理想场地.本研究在调查十八河尾矿库土壤因子、植物群落多样性和土壤细菌群落多样性的基础上,探究了局域小尺度下细菌群落结构和多样性的驱动机制.结果表明: 尾矿库土壤养分含量随恢复年限的延长显著提高,并具有一定的季节变化,不同恢复年限土壤养分含量的季节动态存在差异.细菌群落的Shannon多样性和丰富度指数随恢复年限呈显著增加趋势,群落稳定性逐步提高;而其季节变化受到植物群落的影响,在不同恢复年限下具有一定的差异.RDA分析显示,环境因子对土壤细菌群落多样性有决定作用.结构方程模型分析表明,土壤养分(TC、TN、NO₃^--N、NO₂^--N)含量、植物群落多样性和土壤酶活性共同驱动该铜尾矿库土壤细菌群落的构建过程.     

重庆溶溪锰矿区土壤重金属污染评价及植物吸收特征

对重庆溶溪锰矿尾渣堆积区土壤、优势植物以及周边农田土壤的重金属含量(Mn、Cd、Cu、Zn和Pb)进行测定分析,并以重庆市土壤背景值为评价标准,应用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明:该锰矿尾渣堆积区土壤中Mn、Cd、Cu、Zn和Pb的平均含量分别为48382.5、3.91、79.97、131.23和80.68 mg/kg,受到Mn、Cd的严重污染,Mn为强或很强生态危害,Cd为极强生态危害,而Cu、Zn、Pb为轻微生态危害,各尾矿渣堆积区的综合潜在生态危害指数(RI)均远大于720,为极强生态危害。对优势植物重金属含量的分析显示,绝大部分植物地上部Mn、Cd含量都超出正常范围的上限值,而Cu、Zn和Pb含量基本都在正常范围内;根据植物对重金属的吸收特征,将植物分为三类:将重金属主要累积于地上部分的富集型,如垂序商陆(Phytolacca americana L.)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium Linn.),适用于重金属复合污染土壤的植物修复;将重金属主要累积于根部的根部囤积型,如芒(Miscanthus sinensis Anderss.)和乌蕨(Stenoloma chusanum Ching);重金属含量较低的规避型,如黄花蒿(Artemisia annua L.)、长波叶山蚂蝗(Desmodium sequax Wall.)及钻形紫苑(Aster subulatus Michx.);后两种类型的植物可种植在重金属污染严重且使用价值相对较低的矿山废弃地上,同时规避型植物对于研究植物的重金属排斥机理具有重要价值。溶溪锰矿区周边农田土壤主要受到Cd的严重污染,Cd为很强或极强生态危害。     

Mine tailing disposal sites: contamination problems,remedial options and phytocaps for sustainable remediation

Mining practices and the absence of proper mine land reclamation has led to heavy metal contaminated sites with serious impact on the ecosystems and risk for human health. The origin of the contamination is often associated to mine tailing deposits because they are a source of the acid mine drainage (AMD). These areas are devoid of vegetation due to the harsh soil conditions that prevent the rooting of plant species. The remediation of these areas followed by revegetation is necessary to suppress the generation of the AMD and its negative effects on the ecosystems. Conventional remediation technologies for heavy metal contaminated sites are usually not applicable because of the high cost associated with chemicals and energy requirements, as well as the long treatment time to remediate large areas. In this study, the use of phytocapping for the remediation of mine tailing deposits and abandoned mine areas is reviewed. Phytocapping is cost effective, environmentally friendly and has multifunctional role against various problems of mine tailings: it provides erosion control, landscape rehabilitation, enhances the soil properties for further colonization of other more demanding vegetal species, reduces the leachability of metals downwards the groundwater, and favors the immobilization of metals forming less bioavailable species. The most critical step in phytocapping is the developing of the first vegetative cover because of the biotoxicity of the mine soil and mine tailings. Several amendment materials can be used to ameliorate soil conditions creating a favorable environment for the rooting of plants, as well as serving as a source of nutrients. Local plant species with fast growing are preferable because their adaptation to the soil and climate conditions favors their self-propagation.     

芒属植物重金属耐性及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力

芒属植物重金属耐性强,并且是重要的能源植物,其在矿山废弃地植被恢复中的应用备受关注.芒属植物对多种重金属耐性强,但不属于重金属超累积植物.目前的研究认为,根系代谢能力强、根际存在多种共生微生物及抗氧化和光合作用能力强是芒属植物重金属耐性强的重要原因,但更为全面的耐性机理需要深入研究.芒属植物在矿山废弃地植被恢复的应用潜力大,可以清除土壤重金属、改善土壤性质和促进生物多样性发展.本文总结分析了芒属植物生物学特性、重金属耐性特点、机理及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力,提出了应用芒属植物进行矿山废弃地植被恢复的基本思路,并对芒属植物的重金属耐性机理及应用的未来研究方向进行展望,以期为利用芒属植物开展矿山废弃地植被恢复提供借鉴.     

不同土壤生境下斑茅对重金属的富集特征

为了筛选Cu、Zn、Pb、Cd多重金属离子的富集植物,对不同土壤生境(铜铁矿、钨矿、铅锌矿和无矿场污染)的优势种斑茅(Saccharum arundinaceum(Retz.)Jeswiet)对Cu、Zn、Pb、Cd离子富集情况进行了调查。结果表明,斑茅对Cu、Zn、Pb、Cd离子有富集优势并以Cu富集显著,斑茅根系土壤与斑茅地上部Cu含量存在相关性(P<0.05),斑茅对Pb和Cd的富集与转运存在极显相关性(P<0.01);在强酸、多金属污染弃耕农田土壤中,斑茅不仅符合Cu超富集植物的特征,而且其对Zn、Pb和Cd3种重金属的富集系数和转运系数均>1。在Cd、Cu、Pb和Zn均低于国家土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)的弃耕农田中,斑茅对Cu、Zn和Cd的富集系数均>1。研究表明,斑茅可以作为Cu、Zn、Pb、Cd多金属污染土壤的富集植物进行人工修复。