干旱和半干旱地区灌木下土壤“肥岛”研究进展

世界许多干旱、半干旱地区草地生态系统逐渐被灌木生态系统取代,这种取代过程的发展是由灌木冠幅下土壤中“肥岛”的形成和灌木的扩散相互作用直接造成的,这种“肥岛”的形成和灌木的扩散之间的反馈作用能够改变该系统中的植被组成、结构和土壤养分分布格局,从而改变该生态系统的结构和功能,文中从“肥岛”的概念和形成机制出发,对“肥岛”现象形成的原因、“肥岛”现象的研究意义、研究方法、灌木扩散与“肥岛”之间的相互关系及生物对“肥岛”的响应进行了总结,并分析了“肥岛”研究中应注意的问题,希望为中国干旱、半干旱区域土地退化的成因和过程以及植被恢复的研究提供一些参考。     

荒漠植物“肥岛”效应对土壤养分空间分布的影响

为探究古尔班通古特沙漠2种灌木不同空间位置“肥岛”效应,以该沙漠优势灌木——准噶尔无叶豆（Eremosparton songoricum）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）为研究对象,以灌木根部为中心按20（A）、60（B）、100（C）、140 cm（D）向外延伸设置样点,每个样点按3个土层深度（0<h≤5 cm、5 cm<h≤10 cm、10 cm<h≤20 cm）进行土壤取样,分析在不同空间位置处土壤养分含量及富集情况。结果表明：（1）准噶尔无叶豆与沙拐枣均存在“肥岛”效应,且不同物种、空间位置的土壤养分含量差异显著（P<0.05）。2种植物的土壤养分在不同空间分布中的变化趋势相同,即在水平方向上,随着距灌丛中心距离的增加而逐渐减少。其中准噶尔无叶豆在D处的土壤有机质（SOM）、速效氮（AK）和全氮（TN）质量分数较A处分别平均下降了58.16%、52.94%和68.18%。沙拐枣在D处的土壤SOM、AK、TN质量分数和电导率较A处分别平均下降了61.38%、13.33%、69.23%和21.81%。在垂直方向上,2种植物的土壤SOM、AK和TN均表现为表层土壤养分含量最高,且随着土层深度的增加呈现递减趋势。沙拐枣的土壤AK、pH和硝态氮（N-）质量分数显著高于准噶尔无叶豆（P<0.05）。（2）2种灌木的土壤SOM、AK、TN和全磷（TP）的富集率均呈现一致的变化趋势,即随着灌丛中心向外土壤养分富集率逐渐降低,且随着土层深度的增加土壤养分富集率呈递减趋势。（3）不同空间位置土壤养分的富集率与植株株高、冠幅有较显著的相关性（P<0.05）,准噶尔无叶豆和沙拐枣的株高、冠幅与土壤SOM、TN、N-富集率均呈显著性正相关关系。总体来说,2种植物均呈现出了“肥岛”效应,土壤养分在不同空间分布中有明显的空间异质性,不同植物对土壤养分的富集能力不同,形成的“肥岛”效应也不同,具有明显的物种效应。     

氰化物污染的植物修复可行性研究

氰化物是目前世界范围内最常使用的提取黄金和白银等贵重金属的沥滤剂,其对自然生态环境的污染和破坏以及对人畜和其它生物的毒性作用是众所周知的.本试验用一自行设计的生物反应器来观察黄豆(Glycine max(L)Merr.)和玉米(Zea mays L.)对氰化物污染土壤的原位修复的可能性.室温条件下(23.0～26.0℃),低浓度的氰化物污染液对(≤45.5 CN mg·L^-1)二种测试植物的生长没有产生任何毒性作用;而在高浓度的氰化物试验组(≥91.0 CNmg·L^-1),二种测试植物的生长都出现了明显的滞长现象(生长率下降大于10%),但没有观察到其它毒性反应.同时二种测试植物的叶片细胞用来测定植物细胞线粒体中的氰丙氨酸合成酶(β-cyanoalanine synthase)转化氰化物的潜力.实验是在一封闭的玻璃器皿(100mL)中进行的(100mL的氰化钾溶液中加入1.5g(鲜重)植物的叶片,氰化钾溶液的浓度大约1.0 CNmg·L^-1).在为期28 h的时间内,水溶液中超过90%的氰化物被植物的叶片去除;黄豆和玉米的的叶片细胞对氰化物去除率分别测定为4.43mg CN·kg^-1(鲜重)·h^-1和3.42mg CN·kg^-1(鲜重)·h^-1.本实验结果表明,植物对氰化物污染的土壤原位修复方法是一种可行的和有效的选择.     

水分驱动半干旱区河流沉积物/土壤厌氧绳菌群落的空间异质性

【背景】厌氧绳菌纲、目、科及属是海洋沉积物和湿地土壤中优势的微生物类群,但关于特定水分梯度下河流沉积物/土壤厌氧绳菌群落是否存在空间异质性及核心环境驱动力等问题尚不明晰。【目的】阐明蒙古高原半干旱区河流系统水生、湿生、旱生环境梯度下厌氧绳菌群落的空间异质性及环境驱动力,探明干旱胁迫下萎缩型河流湿地复湿过程中厌氧绳菌群落的指示作用。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序及相关性和变异权重分析等方法研究河流系统水分梯度下沉积物/土壤厌氧绳菌群落不同种群的组成、丰度、分布及其环境驱动力。【结果】厌氧绳菌群落15个种群主要分布在水生及湿生环境,由水分、氨氮、砂粒及pH正向驱动,由盐度、全氮、全磷、粉粒和黏粒等负向驱动(Uncultured_us15由砂粒和氨氮负向驱动及粉粒和盐度正向驱动除外);9个和6个厌氧绳菌种群分别由总有机碳正向和负向驱动。变异权重分析表明水分、氨氮、盐度、有机碳、pH分别解释了厌氧绳菌群落空间变异的64.8%、8.9%、7.5%、2.2%、1.7%。【结论】蒙古高原半干旱区厌氧绳菌群落存在明显的空间异质性,偏好高水砂、高氨、高pH等水生和湿生环境,不耐受盐度和营养偏高的旱生环境,由水分核心驱动,可能为自养异养混合的游离型氨氧化细菌,是干旱胁迫下萎缩型河流湿地水分恢复过程的重要指示生物。     

栓皮栎人工林灌木层植物多样性的空间分布及其与光环境的关系

采用地统计学方法,对栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林2种林分类型灌木层植物物种多样性空间异质性及其与光环境的关系进行研究.结果 表明:栓皮栎纯林灌木层植物Shannon(H)、Simpson(Ds)、Margalef(Ma)物种多样性指数均显著小于栓皮栎-侧柏混交林.栓皮栎纯林灌木层植物物种多样性指数的变程和空间自相关距...     

N、P、K肥对香根草修复土壤镉、锌污染效率的影响

通过盆栽试验研究在30 mg/kg镉(Cd)污染土壤条件下N[CO(NH2)2:100、200、300 mg/kg土]、P(P2O5:50、100、200 mg/kg土)和K(KCl:100、200、300 mg/kg土)处理对香根草修复土壤Cd和锌(Zn)污染效率的影响。结果表明:3种N处理能促进香根草地上部生长,而且显著提高地上部特别是叶的Cd和Zn含量,导致其修复效率成倍显著增加;200 mg/kg K处理显著提高Zn修复效率,但300 mg/kg K和50、200 mg/kg P处理却显著降低Cd、Zn修复效率。因此,为改善香根草对较贫瘠土壤中Cd、Zn污染的修复效率,应对香根草适施N肥,并控制或者不施P、K肥为佳。     

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作.本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合.的修复方法,着重介绍了重金属超富'集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs)的合成.生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点.     

干旱半干旱区地下水埋深对沙地植物土壤系统演变的驱动作用综述

在干旱半干旱生态脆弱区,地下水是限制植物种类组成、数量和生长发育的关键因素之一。近年来由于气候变化与土地利用强度的增加,我国北方普遍出现以极端气候变化、地表水体萎缩和地下水位下降为特征的生态过程,对区域生态系统安全和可持续发展构成严重威胁。而有关干旱半干旱区地下水埋深变化驱动退化植被恢复和稳定性维持方面的系统研究尚存不足。系统总结了地下水埋深变化分别对植物、土壤产生的影响及其三者间相互作用关系,比较分析了前人的研究成果,归纳总结了地下水埋深变化的驱动作用和影响因素,以及干旱半干旱区地下水埋深变化对植物土壤系统影响的预测模型研究,以期为今后应对地下水埋深变化制定生态保护策略提供理论指导依据。对本研究做了展望。     

重金属污染土壤的植物修复技术

土壤受重金属污染的状况在国内外都相当严重,传统的重金属污染土壤的修复技术存在许多难以克服的缺陷;近年来,一种运用植物来去除有毒重金属的新兴修复技术(植物修复技术)给这一问题提供了良好的解决途径,该技术被认为是一种低成本有效的“绿色”技术.但其主要缺点是修复周期较长,筛选、培育超积累植物以及提高土壤中重金属的生物有效性是提高植物吸收效果、缩短修复周期的关键.本文就超积累植物的筛选、转基因超积累植物及螯合剂强化植物吸收等热点问题的研究进展作了介绍,并对我国当前植物修复技术研究工作的重点提出了建议.     

用转基因植物修复重金属污染的土壤

将新的性状转入高生物量植物中,以此开发高效的转基因植物修复系统,用于重金属污染的土壤修复是一项具有广阔应用前景的技术.大量实验表明,将细菌、真菌、动物、人类及植物本身与重金属脱毒相关的基因转入高生物量植物,异源表达产物可介导转基因植物耐受和高积累重金属及类似物.综述了这方面的研究进展.     

Effect of simultaneous establishment of Sedum alfredii and Zea mays on heavy metal accumulation in plants

Land application of biosolids to improve agricultural productivity is a cost-effective approach for resource recovery. Unfortunately, municipal biosolids often contain high concentrations of heavy metals, including zinc and copper. In this study, a co-cropping technique was investigated using a known zinc hyperaccumulator, Sedum alfredii with a grain crop, Zea mays. After a 3-mo growth trial, the results indicate that when Z. mays is co-cropped with S. alfredii, heavy metals accumulated in the grains were significantly reduced when compared to monoculture cropping. Co-cropping improved the growth of both plant species. In addition, the biosolids maintained stable pH, N-P-K concentrations, germination potential, and water content after the plant treatment, regardless of the plant species used in the trial. In conclusion, co-cropping with hyperaccumulators may be an effective approach to reducing the risk of contaminant uptake in edible crops.     

重金属污染土壤的湿地生物修复技术

生物修复技术是近年来发展起来的一种有前途的污染治理技术,重金属的湿地植物稳定技术和植物萃取技术等植物修复技术是一研究热点;同时,针对微生物对重金属的生物积累、生物转化及生物修复作一分析,重金属的生物修复生理机制及其提高富集效率的条件作一综述,以期推动国内这一国际热点领域的研究。     

Phytoremediation of Oil-Sludge–Contaminated Soil

The aim of this research was to select plant species that could be effective in the phytoremediation of a former oil-sludge pit. Seven crop plants (Triticum aestivum L., Secale cereale L., Avena sativa L., Hordeum vulgare, Sorghum bicolor L. Moench, Panicum miliaceum L., and Zea mays L.), five wild grasses (Lolium perenne L., Bromopsis inermis, Agropyron cristatum L., Agropyrum tenerum L., and Festuca pratensis Huds.), and three legumes (Medicago sativa L., Trifolium pratense L., and Onobrychis antasiatica Khin.) were screened for phytotoxicity, including the assessment of germination, shoot biomass, and root biomass, in a pot experiment. The estimation of oil-sludge degradation in the root zone of the tested plants showed that rye accelerated cleanup most effectively, degrading all of the main contaminant fractions in the oil sludge by a total of 52%. Although alfalfa had a lower phytoremediation potential than did rye, it maintained large numbers of soil microorganisms, including polycyclic aromatic hydrocarbon degraders, in its rhizosphere. Rye and alfalfa were chosen for a large-scale study to remediate an oil-sludge pit on the grounds of a petroleum refinery. Remediation monitoring confirmed the effectiveness of rye: the oil-sludge content decreased consistently for 3 years and remained low in comparison with the results from other plant species.     

珊瑚树（Viburnum odoratissinum）对污染土壤中镉的耐受和富集特征

通过温室盆栽试验,研究珊瑚树对土壤中镉(Cd)的耐受和富集特征。研究结果表明,珊瑚树对污染土壤中Cd具有较强的耐受能力。培养56 d内,土壤中Cd含量对珊瑚树生物量影响不明显;随着培养时间的延长(105—203 d),珊瑚树的生长明显受到土壤中Cd的抑制作用。与对照处理(土壤中Cd含量为3.6 mg/kg)相比,培养154 d后,土壤中Cd含量为24.6 mg/kg处理下珊瑚树叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和丙二醛(MDA)含量没有明显变化;培养203 d后,土壤中Cd含量为24.6mg/kg处理下珊瑚树叶片中类胡萝卜素和MDA含量无明显变化,但叶片中叶绿素a和叶绿素b含量明显受到抑制,从而导致珊瑚树叶片的生长明显受到抑制(P0.05)。培养203 d后,珊瑚树对土壤中Cd的富集系数和转运系数均大于1,表明珊瑚树对土壤中Cd具有一定的富集和转运能力。上述结果表明,珊瑚树对Cd污染土壤具有一定的生态修复潜力。     

重金属超富集植物及植物修复技术研究进展

植物修复技术（Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术,重金属超富集植物（hyperaccumulator)及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域,目前虽已有Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn等超富集植物发现的报道,但尚无一例报道来自于中国,中国具有广袤的国土面积、丰富的植物类型和多种（处）古老的矿山开采与冶炼场所,在中国开展超富集植物的寻找,研究与开发工作,将会有重要突破,并具有重要的理论与实践意义,本文拟就国内外在这一领域的研究进展作一简要综述。     

石油污染土壤修复植物的根-土界面微生物特征

选取沈抚灌区的主要修复植物蓖麻为实验材料,分析了蓖麻根区土壤、根际土壤、根面、根内4个层面上细菌和真菌的数量,优势菌种的生理生化特征,及细菌菌株生长营养类型,揭示了根-土界面微生物区系特征与石油污染土壤生物修复的关系.结果发现：修复植物根-土界面上,细菌数量为根际>根面>根内,真菌数量为根内>根面>根际,根面细菌与真菌数量均处于根际与根内区域微生物数量之间;修复植物蓖麻根面区域优势细菌种类最多,根内区域优势真菌种类最多;根际与根内的优势细菌具有较强的降解大分子物质的能力;根面细菌在营养需求分类上可归为氨基酸需求菌群.     

汞污染土壤植物修复中转基因技术的应用

汞是一种全球性污染物.随着工业的发展、汞矿开采的加速,土壤汞污染日益严峻,给生态环境和人类生活带来了严重的威胁.因此,汞污染土壤的修复问题受到了广大学者的关注.针对受污染的土壤修复问题,植物修复技术具有成本低和不会给环境带来新的危害等特点.本文对目前国内外汞污染土壤修复植物修复技术的研究进行了综述,介绍了转基因技术在汞污染土壤中的应用,探讨了转基因技术在环境治理和环境修复中潜在的应用价值.     

低放核素污染土-水介质的植物修复研究进展

植物修复技术是利用植物根系吸收水分和养分的过程来吸收和转化土壤和水体中的污染物,以期达到清除,修复和治理的目的,是用于对土壤-水体中重金属和放射性核素污染清除的生态技术.本文就放射性核素的来源、污染现状、植物对放射性核素的积累筛选以及对污染土壤的修复研究进行综述,以明确植物修复技术在改善环境中的作用,为进一步筛选超积累植物并探讨植物对放射性核素污染的修复机理提供参考.     

石油污染土壤植物-微生物修复研究进展

依据国内外近10年来有关石油污染土壤生物修复研究的成果,综合阐述了石油污染土壤的植物修复、微生物修复及植物-微生物联合修复方法研究,重点讨论植物-微生物联合作用,主要包括植物根际微生物、根分泌物以及菌根对石油污染物降解的影响,提出了污染土壤原位修复中需要重视的问题.