苯并[α]芘对不同修复潜力羊茅属植物的根系分泌物中几种低分子量有机物的影响

根系分泌物是植物与土壤间进行物质交换和信息传递的重要载体, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 也是构成根际微生态特征的关键因素。根系分泌物与有机污染物的植物修复密切相关, 研究胁迫条件下不同修复潜力植物间根系分泌物的释放特征有助于揭示植物修复的内在机制。该文借助根际袋土培试验研究了苯并[α]芘(BaP)胁迫下5种羊茅属(Festuca)植物根系不同生长期(30-70天)几种低分子量有机物的分泌特征。结果表明: 1) BaP浓度在10.25-161.74 mg·kg^-1范围内时, 待试植物能有效地促进土壤中BaP的去除, 其修复潜力依次为苇状羊茅(F. arundinacea) > 草原羊茅(F. chelungkiangnica) ≥ 毛稃羊茅(F. rubra subsp. arctica) ≥ 贫芒羊茅(F. sinomutica) > 细芒羊茅(F. stapfii)。2) BaP胁迫增强了植物根系对可溶性糖的分泌: 随着胁迫强度的增大、胁迫期的延长, 其分泌量变化呈“先升后降”趋势。3) BaP胁迫促进了植物根系低分子量有机酸的释放, 植物的修复潜力越大, 有机酸高峰值出现时的胁迫浓度越高; 组成成分较稳定, 草酸、乙酸、乳酸和苹果酸为主要组分(>97.34%), 在修复潜力较强植物的根系分泌物中检测出微量的反丁烯二酸。4) BaP胁迫对氨基酸种类影响不大, 但对分泌量影响较大。其中, 苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸的分泌量随BaP胁迫强度的增强而剧增; 脯氨酸、羟脯氨酸和天冬氨酸近乎以加和效应甚至协同效应的形式参与植物对BaP胁迫的应激反应: 参与应激组分的分泌量随胁迫强度的增强而剧增, 植物的修复潜力越强, 参与的组分越多。可见BaP胁迫下, 5种羊茅属植物根系分泌物中几种低分子量有机物的释放特征与植物自身的修复潜力有关: 修复潜力越强, 释放量越多且成分也越复杂, 并呈现出较强的环境适应性及生理可塑性。     

绿化植物的生活型对边坡植被物种多样性及护坡性能的影响

为了探讨绿化植物生活型构成对边坡植被物种多样性及护坡性能的影响, 揭示生活型构成-群落特征-物种多样性-生态系统功能间的内在联系, 借助三物种组装实验, 分别构建以草本、灌木或乔木为主体的草本型(HHX_i)、灌木型(SSX_i)、乔木型(AAX_i)或草-灌-乔混合型(HSA)配置模式的实验小区, 对实验区内边坡植被的群落特征、护坡性能进行持续4年的生态监测。结果表明: (1)边坡植被的物种丰富度与绿化植物生活型构成有关, AAX_i的物种丰富度总体高于其他模式, 呈AAX_i > SSX_i > HSA > HHX_i趋势。(2)不同配置模式边坡植被的群落盖度不一样, 年际间差异显著: 建坪初期(2010-2011年), HHX_i的群落盖度远高于其他模式, HSA次之, AAX_i最低; 2012-2013年间, HSA的群落盖度最高, HHX_i次之, AAX_i最低。(3)边坡植被的Shannon-Wiener指数、Pielou指数与绿化植物生活型构成有关, 其变化规律与群落盖度类似: 建坪初期, HHX_i的多样性水平远高于其他模式, 呈HHX_i > HSA > SSX_i > AAX_i趋势; 之后, 呈HSA > HHX_i > SSX_i > AAX_i趋势。(4)边坡植被的护坡性能与群落内的物种多样性密切相关: 多样性水平越高, 护坡性能越强。可见, 在生态护坡过程中, 绿化植物生活型构成对提高边坡植被物种多样性、改善护坡性能至关重要。     

乡土植物生活型构成对川渝地区边坡植被水土保持效益的影响

乡土植物灌木化建植是高速公路边坡防护的重要生态模式。为了探讨生态恢复过程中乡土植物的生活型构成对边坡植被水土保持效益的影响,揭示乡土植物生活型-物种多样性-生态系统功能间的偶合关系,借助3个物种配置试验,于2009年4月构建了以草本、灌木或乔木为主体的草本型、灌木型、乔木型绿化配置及草-灌-乔混合型试验区。自建植次年(2010年)起,对试验区进行持续5a生态监测。结果表明:1)边坡植被的物种丰富度与乡土植物的生活型有关,呈现乔木型灌木型草-灌-乔混合型草本型趋势;2)植被的物种多样性(Shannon-Wiener指数、Pielou指数)与乡土植物生活型构成及建植年限有关:建植后第1、第2年,多样性水平呈草本型草-灌-乔混合型灌木型乔木型变化趋势;自建植后第三起(2012—2014年),呈草-灌-乔混合型草本型灌木型乔木型波动;3)植被的水土保持性能(径流系数、侵蚀模数)与群落的物种多样性密切相关:多样性水平越高,水土保持性能越强。可见,乡土植物的生活型构成对提高边坡植被的物种多样性、改善生态性能至关重要。     

蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用

采用盆栽试验法,研究了蚯蚓(Pheretima hupeiensis)在植物修复芘污染土壤中的作用。结果显示,试验浓度(20.24-321.42 mg/kg) 范围内,蚯蚓活动促进了芘污染土壤中修复植物黑麦草(Lolium multiforum)黑麦草的生长,其根冠比明显增大。添加蚯蚓72 d后,种植黑麦草的土壤中芘的去除率高达60.01%-86.26%,其平均去除率(74.66%)比无蚯蚓活动的土壤-植物系统(64.55%)提高10.11%,比无植物对照组(18.24%)提高56.42%。各种生物、非生物修复因子中,植物-微生物交互作用对芘去除的平均贡献率(51.75%)最为突出,比无蚯蚓活动时(44.94%)提高6.81%。说明蚯蚓活动可强化土壤-植物系统对土壤芘污染的修复作用。     

沿阶草(Ophiopogon japanicus)对土壤中菲芘的修复作用

采用盆栽试验法,研究沿阶草对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示:在试验浓度范围(0～322mg · kg-1)内,植物-微生物系统对芘、菲的去除效果明显.种植沿阶草60d后,菲、芘去除率分别为77.58%～96.3%、65.25%～83.25%;平均去除率分别比对照1(加0.1%NaN3)高82.27%、72.73%,比对照2(无NaN3)高43.26%、46.27%.沿阶草能吸收积累土壤中的菲和芘,根部和茎叶部菲、芘含量随土壤中菲、芘浓度的提高而增大;生物浓缩系数随土壤中菲、芘含量的增加而减小,且根部大于茎叶部、芘大于菲.修复过程中,非生物因子、植物积累、植物代谢对菲、芘的去除率分别为6.61%、0.157%、6.54%和3.18%、1.21%、5.72%;微生物降解、植物-微生物间的交互作用对菲、芘的去除率分别为39.01%、26.47%和36.57%、39.34%.说明植物-微生物交互作用、微生物降解作用是土壤中菲、芘去除的主要原因.     

先锋种丰富度对边坡植被群落特征及其护坡效益的影响

乡土植物灌木化建植是高速公路边坡防护的重要途径。以成渝高速(G85)永川段为例,以西南地区两种典型的边坡绿化初始配置"慈竹(Neosino calamus affinis)+野牛草(Buchloe dactyloides)"、"棉槐(Amorpha fruticosa)+紫羊茅(Festuca rubra)"为基础,分别与马棘(Indigofera pseudotinctoria Mats.)、黄荆(Vitex negundo)、狗牙根(Cynodon dactylon)、芒(Miscanthus sinensis)等路域优势种以不同方式组合,研究一定立地条件下初始绿化植物(先驱植物)的丰富度对边坡植被群落生长发育、早期演替行为及护坡性能的影响。结果表明:1)先驱植物丰富度可直接影响边坡植被的成坪时间、生物量积累:相同建植条件(边坡条件、播种密度等)下,先锋种种类越多,成坪时间就越短,被积累的生物量也越多;2)先锋种数量与群落的生物多样性水平有关(R20.954):相同演替阶段内,先锋种越多,群落的多样性水平(如物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou指数)则越高;3)群落中物种多样性水平与植被的护坡性能密切相关(R20.998):多样性水平越高,植被的蓄水、保土能力越强,边坡内径流系数、土壤侵蚀模数越小。可见,在边坡条件、播种密度等建植条件与建植措施一致的情形下,提高初始绿化植物的物种数可有效改善边坡植被的护坡性能。     

刈割后两种不同体型植物的补偿式样对比研究

对比了两种不同体型植物燕麦(Avena sativa)和油菜(Brassica campestris)在不同施肥水平下的刈割反应特点。结果表明:对于燕麦而言,在不施肥条件下,3个时期的轻度刈割处理与对照相比,其生物量、总生物量、果重、果数等都有增加,但只有某些指标出现超补偿;在施肥条件下,各种刈割处理后均没有发生超补偿。并且无论施肥与否,分蘖期与拔节期的补偿指数均高于抽穗期的补偿指数。可以认为,不施肥条件下营养期轻度刈割处理较有利于燕麦的补偿生长。对于油菜而言,花蕾期轻度刈割处理后植物补偿指数最大,且施肥条件下的补偿指数高于不施肥条件下的补偿指数。比较两种植物在不同资源下补偿反应的特点,可认为因休眠芽位置及其活动方式不同而所造成的体型差异对植物的补偿反应式样有很大影响。