微生物入侵影响因素研究进展

探明生物入侵的影响因素能够有效防治生物入侵,减少其对生态系统的破坏,但现有的入侵研究主要集中于动植物入侵,对微生物入侵关注较少。本文综述了外来微生物自身属性、入侵地生物和非生物状况以及外来种和土著种之间差异等对微生物入侵的影响,比较了微生物入侵与动植物入侵、微生物定殖之间的差别,提出了今后需要进一步加强的研究内容。外来微生物入侵受其自身种系、形态、大小等特性,入侵地生物多样性、天敌、有效资源等生物或非生物因子,以及外来-本地种谱系距离、生态位差异、相对适应性差异等三方面因素共同影响,但不同因素之间的关联度、交互性及相对贡献仍不清楚。外来微生物入侵过程与动植物入侵过程、微生物定殖过程有诸多类似之处,但同时也存在不少差异。今后,需加强研究外来微生物独特性状(如:持留状态和群体感应等)对其入侵影响,关注微生物进入新环境的存活数量、扩散范围和影响程度,加强利用定殖研究中常用的微生物作为入侵物种验证经典入侵理论,以及注重观察全球变化下外来微生物的入侵趋势和区分微生物在不同入侵阶段的主要影响因素。     

历史因素对土壤微生物群落与外来细菌入侵间关系的影响

群落的组成和结构如何影响其可入侵性一直是入侵生态学的研究热点。然而关于群落可入侵性和群落特征间关系的认知却很不统一。采用交叉互换的试验方法,首先将野外采集的两种长期不同施肥土壤(有机肥和化肥)进行灭菌并回接已方和对方的土壤悬液,研究土壤环境(历史非生物因素)和土壤微生物群落(历史生物因素)对重建土壤微生物群落特征的相对贡献。随后将用红色荧光蛋白标记的青枯菌作为外来种接入重建的土壤中,探究不同土壤微生物群落特征对外来细菌存活数量(前期入侵潜力)和存活时间(后期入侵潜力)的影响。结果表明,历史生物因素对重建土壤的原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比等群落特征和外来细菌的存活数量有影响;历史非生物因素对土壤微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性等群落特征以及外来细菌入侵土壤后总的存活时间有影响;外来细菌入侵前期状况仅与原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比相关,而入侵后期的状况则仅与微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性相关。总之,外来细菌在土壤中各时期的入侵潜力和土著微生物群落特征的相关性主要取决于二者是否由同种历史影响因素控制。本研究对于阐明生物群落结构与群落可入侵性之间关系,及指导土壤外来病原菌的防控均具有重要意义。     

根分泌物在污染土壤生物修复中的作用

对根分泌物在植物根际微生态环境中 ,通过土壤 植物 微生物系统协同作用高效修复重金属和有机污染土壤的环境过程与机理进行了综述。根分泌物在重金属污染土壤植物修复中的作用主要表现在活化污染区重金属元素 ,使固定态转化为植物可吸收态 ,大大提高了重金属的植物有效性 ,通过植物的超积累作用 ,降低土壤中重金属污染物的含量 ;此外 ,根分泌物也可以和重金属形成稳定的螯合体 ,降低他们在土壤中的移动性 ,起到固定和钝化作用。对于有机污染物 ,根分泌物一方面为根际的微生物提供了丰富的营养和能源 ,使植物根际的微生物数量和代谢活力比非根际区高 ,增强了微生物对环境中的有机污染物的降解能力 ;另一方面植物根分泌到根际的酶系统可直接参与有机污染物降解的生化过程 ,提高降解效率。并对此领域今后研究工作的方向做了探讨     

镧对水稻根质膜透性和根分泌物中几种营养离子含量的影响

通过水培实验,研究了系列浓度La在不同处理时间内对水稻根质膜透性和根分泌物中几种营养离子含量的影响。结果表明,La在低浓度时(≤50μg·ml^-1),可以稳定细胞膜,减少电解质外渗率,在此浓度下,根系分泌物中K^+、Ca^2+、P和H^+的含量比对照低,La的浓度升高(100～400μg·ml^-1),随着处理时间的延长,电解质外渗率呈现短时间抑制,长时间促进的规律．La在高浓度时(c≥500μg·ml^-1),即使短时间的处理,也会使根细胞原生质膜破坏,电解质外渗率提高．此时根分泌物中K^+、Ca^2+、P和H^+含量均比对照高．由此可以得出在水培条件下,La^3+≤50μg·ml^-1对水稻生长是安全的。     

草酸对土壤胶体与矿物表面酶的吸附及活性影响

采用平衡批处理法,研究了模拟根系分泌物——草酸溶液的浓度、pH对酸性磷酸酶在针铁矿、高岭石及黄棕壤和砖红壤胶体(<2 μm)上的吸附及比活的影响.结果表明,针铁矿对磷酸酶的吸附量受草酸浓度的影响较小,其它供试胶体对蛋白的吸附量随草酸浓度的升高,一般表现为先急剧降低（0～5 mmol·L^-1）,之后逐渐升高到与对照相当或略低.这与草酸在土壤胶体和矿物表面的配位形态及其对载体表面的电荷改变、溶解有关.草酸体系中,供试胶体对磷酸酶的吸附顺序为针铁矿黄棕壤>高岭石>砖红壤.酶在草酸体系中的最大吸附点位一般出现在蛋白的等电点（IEP）和供试胶体的PZC之间,而酶在草酸体系中被固定到供试胶体上之后,其最适比活点随胶体类型的不同而没有变化或有所高移.     

农田生态系统中除草剂阿特拉津的环境行为及其模型研究进展

阿特拉津是世界范围内广泛使用的除草剂,在曾经使用阿特拉津的国家的地下水、河流和湖泊中已经检测到阿特拉津的残留,长期暴露在该有机污染物的环境中,势必对动物的生殖与繁衍及人体的健康产生不良影响。介绍了阿特拉津国内外的研究情况,着重评述了阿特拉津的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解、生态毒理学评价以及模型对其环境行为的描述,目的旨在帮助理解田间阿特拉津迁移机制及其如何污染地下水。农田生态系统中阿特拉津的迁移规律决定其环境行为,它是进行环境和健康风险评价的基础,目前应用较多的迁移模型是经典的对流-扩散方程,该模型已广泛运用于水-土系统中化学物质的迁移,且室内模拟的实验结果能较好解释田间现象,因此,开展阿特拉津在稳定流场饱和/非饱和室内土柱中的混合置换实验及批量平衡吸附实验,可获得反映阿特拉津迁移的穿透曲线特性及阿特拉津吸附性能的分配系数,结合数学模型拟合阿特拉津在土壤中非平衡迁移曲线,用拟合参数预测不同深度土壤中阿特拉津浓度变化和累积淋溶量动态规律,应该是今后研究工作的重点。     

畜禽粪便堆肥的理化腐熟指标及其红外光谱

选择新鲜的牛粪、猪粪和鸡粪为堆肥原料,通过室内模拟直接堆肥试验,研究堆肥过程理化参数变化、种子发芽指数以及腐熟物红外光谱特征.结果表明: 堆肥过程温度变化明显,牛粪出现一次堆肥高温阶段,鸡粪和猪粪各两次,堆肥温度超过50 ℃以上时间均大于10 d,温度可以最直观地表征堆肥的腐熟程度.堆肥过程中pH值变化幅度较大,其中猪粪的pH值从6.63上升至7.74,鸡粪从7.73上升至8.66,牛粪则先从7.86上升至8.36再下降至7.52;有机碳含量逐渐降低,牛粪、猪粪和鸡粪分别下降23.3%、28.2%和31.7%;堆肥过程中,牛粪、猪粪和鸡粪的铵态氮含量分别下降87.8%、73.6%和79.7%,硝态氮含量分别增加至堆肥前的56.81、6.49和4.85倍,铵态氮/硝态氮均下降至2以下.温度、pH值、有机碳含量和铵态氮/硝态氮能较好地反映3种粪便高温堆肥的腐熟程度,且与种子发芽率相关性较高(P≤0.05).红外光谱分析表明,在堆肥过程中,牛粪和猪粪的脂肪族、多糖类物质减少,芳香结构化增强,腐殖化程度增加;鸡粪则相反.在建立理化指标体系的同时,应兼顾物质结构的稳定性.     

土壤中六氯苯的老化特征及其在蚯蚓体内的富集规律

采用室内模拟试验,研究了不同土壤中六氯苯的老化特征及其在蚯蚓体内的生物富集规律. 结果表明：六氯苯在不同土壤中的老化过程呈现出先快后慢的二阶段特征,即在初始的60 d内,六氯苯老化速率较快, 随后老化趋势减缓.六氯苯在土壤中的老化作用主要发生在与土壤初始接触的60 d内,其老化速率呈现水稻土>红壤>潮土的规律.六氯苯在蚯蚓体内的生物富集量和生物富集系数也随着老化时间的延长而逐渐降低. 虽然六氯苯在土壤中的可提取态含量随着老化时间延长而下降,但在蚯蚓体内有较高的生物富集量(457.6～984.3 ng·g^-1)和一定的生物富集能力(生物富集系数BAF在3.74～6.35),仍会对土壤生态安全构成潜在威胁.     

研究植物根系分泌物的方法

文章对植物根系分泌物的定义、组成、分类、影响因素和分泌部位,根系分泌物的收集、分离及鉴定方法进行了概述,并对此问题的今后研究方向作了展望。