在交换吸附的过程中,根细胞附近的土壤溶液中的阳离子和阴离子减少

问 :现行高级中学《生物》(必修 )教材第 57页最后两行“在交换吸附的过程中 ,根细胞附近的土壤溶液中的阳离子和阴离子减少了……”为什么会如此呢 ?答 :根细胞与土壤溶液发生交换吸附时 ,根细胞膜上的 H 交换土壤溶液中的阳离子 ,HCO-3 交换土壤溶液中的阴离子。在土壤溶液中存在如下化学平衡 :H HCO-3 H2 CO3 CO2 H2 O　随着 H 、HCO-3 不断进入土壤溶液 ,平衡向右移动 ,CO2 不断逸出土壤溶液。这样根细胞附近的土壤溶液中的矿质元素离子不断被吸附到根细胞表面 ,通过主动运输进入根细胞内 ;进入土壤溶液中的 H 和 HCO-3 又…     

根际环境中铅的形态转化

用根际箱试验研究了红壤植麦和植稻后根际中Pb的形态转化 ,讨论了与Cd复合处理对Pb形态的影响 .结果表明 ,Pb在红壤根际、非根际的主要形态为酸解态 +碳酸盐态、交换态和铁锰氧化物结合态 .交换态Pb都是根际 >非根际 ;不同Pb处理浓度和Pb Cd交互作用都对Pb的形态分布产生影响 ,小麦根际随加入Cd浓度增大 ,根际交换态Pb和铁锰氧化物结合态Pb下降 ;水稻根际交换态Pb与Cd复合处理浓度密切相关 ,5mgCd·kg-1复合处理 ,根际交换态Pb的活化较单元素弱 ,10mgCd·kg-1复合处理 ,根际交换态Pb的活化较单元素要强 .     

根际环境中铅的形态转化

用根际箱试验研究了红壤植麦和植稻后根际中Pb的形态转化,讨论了与Cd复合处理对Pb形态的影响.结果表明,Pb在红壤根际、非根际的主要形态为酸解态+碳酸盐态、交换态和铁锰氧化物结合态.交换态Pb都是根际>非根际;不同Pb处理浓度和PbCd交互作用都对Pb的形态分布产生影响,小麦根际随加入Cd浓度增大,根际交换态Pb和铁锰氧化物结合态Pb下降;水稻根际交换态Pb与Cd复合处理浓度密切相关,5mgCd·kg^-1复合处理,根际交换态Pb的活化较单元素弱,10mgCd·kg^-1复合处理,根际交换态Pb的活化较单元素要强.     

玉米根际土壤中铜形态的动态变化

采用根垫法研究玉米根际土壤形态动态变化。结果表明：玉米生长过程中根际土壤铜形态发生显著变化。植物生长前期交换态和碳酸盐结合态铜含量逐渐增加,随后增加量减少。植物生长后期根际交换态和碳酸盐结合态铜含量低于非根际土壤。这种变化主要由根际环境变化与植物吸收引起。与根限土壤中铜形态变化,特别是交换态铜含量变化关系密切的因素包括土壤溶解性有机碳、pH和土壤微生物。随着植物生物量的增加,对铜的吸收速率不断增加,导致根限土壤中有效态铜的先增后减。     

降雨隔离和温度增加对杉木幼林土壤可溶性碳氮的影响

土壤可溶性碳氮在森林土壤碳循环和养分循环中起到重要作用,因其对气候变化高度敏感且可被微生物直接利用.本研究通过在2年生杉木人工林内设置隔离50%降雨处理(P)、增温5 ℃+隔离50%降雨处理(WP),利用张力测渗计野外原位收集土壤溶液,研究降雨和温度变化对不同深度土壤可溶性碳氮浓度的影响.结果表明: 降雨和温度变化没有改变土壤可溶性有机碳(DOC)浓度的季节变化,土壤溶液DOC浓度在10月最高.降雨和温度变化增加了不同土层土壤溶液DOC浓度,60 cm处增加量最大,与对照相比,P和WP处理土壤溶液DOC浓度的增加幅度分别为30.4%～88.7%和32.8%～137.6%,10 月的差异值最大,对照土壤溶液DOC浓度随土壤深度增加而降低,但降雨和温度变化后各土层间土壤溶液DOC浓度没有显著差异.WP处理土壤溶液NO₃^--N浓度大幅增加,增加幅度为221.1%～931.0%.在未来全球变化背景下,亚热带地区降雨减少将增加土壤通透性和细根向深层土壤的生长,促进土壤微生物活性和有机质分解,可能增加本地区土壤有机碳氮淋溶流失,而温度增高将加剧碳氮流失风险.     

pH对不同富集能力植物根际土壤溶液中镉形态的影响

为了解不同p H对土壤溶液中Cd形态分布的影响,采用Visual MINTEQ 3.0模型和阳极溶出伏安法(ASV)研究土壤p H分别为4.0、5.5、7.0和8.5时镉超富集植物东南景天和非富集植物垂盆草根际土壤溶液中Cd的形态分布。模型计算结果表明:随着p H的升高,2种植物土壤溶液中Cd2+的比例均逐渐减小,其中东南景天根际土壤溶液中Cd2+占总溶解性Cd的比例为46.1%~3.2%,垂盆草为60.9%~9.9%;当土壤p H≥5.5时,土壤溶液中Cd形态主要以有机络合态(Cd-DOM)为主;2种植物相比,4个p H水平下垂盆草土壤溶液中Cd2+比例均高于东南景天,但东南景天中有机络合态Cd所占比例较大。基于ASV法的测定结果表明:东南景天土壤溶液中电活性Cd占总溶解性Cd的比例从最小(p H 8.5时)的5.5%到最大(p H 4.0时)的79.6%,而垂盆草的变化范围为11.8%~86.7%;电活性Cd的测定结果与Visual MINTEQ 3.0模型计算结果显著相关(R2=0.80),从而互相验证了实验测量和模拟计算的可靠性。     

湿地植物根表的铁锰氧化物膜

湿地植物根系具有泌氧能力 ,使其根表及根际微环境呈氧化状态。因而 ,土壤溶液中一些还原性物质被氧化 ,如 Fe2 ,Mn2 ,形成的氧化物呈红色或红棕色胶膜状包裹在根表 ,称为铁锰氧化物膜。铁锰氧化物膜及其根际微环境是湿地植物根系吸收养分和污染物的门户 ,势必会影响这些物质的吸收。主要综述了铁锰氧化物膜的形成和组成 ,以及根表形成的氧化物膜的生态效应 ,也就是氧化物胶膜对植物根系吸收外部介质中的养分及污染物质——重金属离子的影响     

大气C02浓度升高对稻田土壤溶液中阴离子浓度的影响

利用中国稻/麦轮作FACE(Free-Air Carbon Dioxide Enrichment)试验平台,研究了 大气CO2浓度升高对稻季各生育期耕层土壤溶液中Cl-、CO2-3、HCO-3、SO2-4、NO-3和溶解无机磷(DIP)等阴离子浓度的影响,探讨了稻田生态系统土壤元素地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应.结果表明:大气CO2浓度升高降低了土壤溶液SO2-4浓度,提高了HCO-3浓度,与5 cm处相比,其在15 cm处的影响程度更大;大气CO2浓度升高有增加土壤溶液NO-3和溶解无机磷(DIP)的趋势;对CO2-3和Cl-未表现出明显的规律性影响.文章还分析了大气CO2浓度升高对土壤溶液阴离子浓度产生影响的可能机理.     

大气CO_2浓度升高对稻田土壤溶液中阴离子浓度的影响

利用中国稻/麦轮作FACE(Free-Air Carbon Dioxide Enrichment)试验平台,研究了大气CO2浓度升高对稻季各生育期耕层土壤溶液中Cl-、CO32-、HCO3-、SO42-、NO3-和溶解无机磷(DIP)等阴离子浓度的影响,探讨了稻田生态系统土壤元素地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应。结果表明:大气CO2浓度升高降低了土壤溶液SO42-浓度,提高了HCO3-浓度,与5cm处相比,其在15cm处的影响程度更大;大气CO2浓度升高有增加土壤溶液NO3-和溶解无机磷(DIP)的趋势;对CO32-和Cl-未表现出明显的规律性影响。文章还分析了大气CO2浓度升高对土壤溶液阴离子浓度产生影响的可能机理。     

菌根植物根际环境对污染土壤中Cu、Zn、Pb、Cd形态的影响

采用根垫法和连续形态分析技术,分析了生长在污灌土壤中菌根小麦和无菌根小麦根际Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ的形态分布和变化趋势。结果表明,下对照土壤相比,菌根际土壤中交换态Ｃｕ含量显著增加,交换态Ｃｄ呈减少的趋势;与非菌根际相比,Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ的有机结合态在菌根根际中显著增加,而４种测定金属２的碳酸盐态和铁锰氧化态都没有显著改变,该结果表明,植物根系能影响根际中金属形态的变化,且菌根比无菌根的影响程度大     

石灰性土壤上植物根际中Fe,Mn的形态分布及其与植物吸收的关系

研究了石灰性土壤上５种作物品种根际微生态环境中Ｆｅ、Ｍｎ的形态分布．结果表明,交换态Ｆｅ（ＥＸ－Ｆｅ）、碳酸盐结合态Ｆｅ（ＣＡＲＢ－Ｆｅ）、无定形氧化铁（ＡＯ－Ｆｅ）和交换态Ｍｎ（Ｅ－Ｍｎ）、碳酸盐结合态Ｍｎ（ＣＡＲＢ－Ｍｎ）在根际土壤中都呈现明显的累积．各品种根际中的累积量有较大差异．相关分析表明,黄潮土上植株含Ｆｅ量、吸Ｆｅ量与根际土壤ＡＯ－Ｆｅ含量呈显著正相关．根际有效态Ｆｅ累积不仅是根际ｐＨ作用的结果,与根系分泌物对难溶性Ｆｅ活化有关．根际有效态Ｍｎ累积则受到根际土壤Ｅｈ的影响．     

温度条件对麦田土壤溶液养分浓度的影响

本文用实测资料分析了温度对麦田土壤溶液养分浓度的影响。研究表明,在农田土壤水分不亏缺的条件下,温度与麦田土壤溶液浓度呈正相关关系。随着太阳辐射增强,温度升高,土壤溶液中NO_3-N浓度增大,到14:00—15:00时,出现极大值。土壤溶液中钾浓度的高峰期基本是在中午温度高的时刻,低峰期在夜晚和午前10:00—11:00左右。10:00—11:00时的低值,可能与根系的同化吸收有关。土壤溶液养分浓度日较差大,光合面积增长快,营养生长旺盛。     

对根吸收矿质元素过程的实验探讨

根对矿质元素的吸收原理是极其复杂的,一般需经过交换吸附和主动运输两个基本过程。笔者在高中《生物》实验三的基础上,引入了用钒酸盐处理根后作对照的实验,试图不仅探索根吸收矿质元素的交换吸附过程,更进一步探索根吸收矿质元素的方式——主动运输。此项实验原理是...     

淹水-控温模式下砷污染水稻土溶液中砷形态的变化

以水稻种植区的砷污染土壤为研究对象,采用高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用分析测试系统,研究了不同培养温度(5、27和50℃)对灭菌和不灭菌的土壤淹水后其溶液中砷赋存形态变化的影响.结果表明:在土壤溶液中检测到的砷形态只有无机三价砷(AsⅢ)、无机五价砷(Asv)和有机的二甲基砷(DMAv),未检测到单甲基砷(MMAv)的存在;在不同控温条件下随淹水时间的延长,AsⅢ逐渐转变为砷的主要赋存形态,平均比例约为64％;Asv次之,约占35％,DMAv的含量相对最低,约占1％;土壤灭菌与否对土壤溶液中五价砷的水平没有明显影响,但明显影响了五价砷的还原和促进了无机三价砷的甲基化,并且灭菌的促进效果随着淹水及培养时间的延长而逐渐降低;50℃、淹水23 d时,灭菌土壤溶液中DMAv浓度最高,为23.7 ng·mL-1,这说明灭菌土壤中残留的某些嗜热微生物成为优势菌群并促进了土壤溶液中砷的甲基化.结合水稻生长的实际环境条件对该研究结果进行分析,培养温度27℃淹水23 d后不灭菌的自然土壤溶液中砷浓度处于较低水平,因此在砷污染的水稻种植区建议采用短周期干湿交替的水分管理模式,在保障产量的情况下可尽量降低土壤溶液中砷的水平.     

阿拉善荒漠灌木根际中、微量元素含量特征

探讨了阿拉善干旱荒漠区霸王、白刺、红砂、沙冬青、沙木蓼、梭梭和驼绒藜7种旱生灌木根际与非根际土壤Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu的含量特征.结果表明:(1)除梭梭根际pH值高于非根际之外,其余6种灌木根际土壤均表现出不同程度的酸化作用.(2)7种灌木根际全钙和交换性钙的含量均低于非根际.除沙木蓼和驼绒藜外,其余5种灌木根际全镁含量均高于非根际,白刺的富集率最高,为43.04%;除沙木蓼外,其余灌木根际交换性镁的含量均有所富集,梭梭的富集率最高,为26.52%.(3)7种灌木根际全铁、全锰、全锌含量总体上小于非根际,但是根际有效铁、有效锰、有效锌含量均大于非根际,表现出明显的富集效应,沙木蓼根际有效铁、有效锰、有效锌的富集率最高,分别为:29.76%、20.92%、86.99%.(4)沙木蓼根际全铜和有效铜含量略高于非根际.梭梭根际全铜含量低于非根际,但梭梭根际有效铜含量却有富集的趋势.其余五种灌木根际全铜和有效铜含量均低于非根际.(5)根际及非根际土壤各养分性状之间,存在复杂的相关性.     

淹水-控温模式下砷污染水稻土溶液中砷形态的变化

以水稻种植区的砷污染土壤为研究对象,采用高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用分析测试系统,研究了不同培养温度(5、27和50 ℃)对灭菌和不灭菌的土壤淹水后其溶液中砷赋存形态变化的影响.结果表明： 在土壤溶液中检测到的砷形态只有无机三价砷(As^Ⅲ)、无机五价砷(As^V)和有机的二甲基砷(DMA^V),未检测到单甲基砷(MMA^V)的存在;在不同控温条件下随淹水时间的延长,As^Ⅲ逐渐转变为砷的主要赋存形态,平均比例约为64%;As^V次之,约占35%,DMA^V的含量相对最低,约占1%;土壤灭菌与否对土壤溶液中五价砷的水平没有明显影响,但明显影响了五价砷的还原和促进了无机三价砷的甲基化,并且灭菌的促进效果随着淹水及培养时间的延长而逐渐降低;50 ℃、淹水23 d时,灭菌土壤溶液中DMA^V浓度最高,为23.7 ng·mL^-1,这说明灭菌土壤中残留的某些嗜热微生物成为优势菌群并促进了土壤溶液中砷的甲基化.结合水稻生长的实际环境条件对该研究结果进行分析,培养温度27 ℃淹水23 d后不灭菌的自然土壤溶液中砷浓度处于较低水平,因此在砷污染的水稻种植区建议采用短周期干湿交替的水分管理模式,在保障产量的情况下可尽量降低土壤溶液中砷的水平.     

根对矿质元素离子的交换吸附现象的对比研究

本文以洋葱、小麦、玉米、蚕豆根为实验材料,以０１％亚甲基蓝为染色剂,分别以０１％、１％、１０％浓度的ＮＨ４Ｃｌ和ＣａＣｌ２为离子交换溶液,进行了不同植物根系材料,交换溶液不同种类与浓度的对比研究。结果发现,用小麦、玉米、蚕豆根作实验材料比用传统的洋葱根作实验材料效果更为明显,其中以蚕豆根最好,其次为小麦根。实验结果还表明,同浓度的ＣａＣｌ２比ＮＨ４Ｃｌ作交换溶液效果更好,适当提高交换溶液浓度实验效果也增强     

碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响

镉是土壤环境中对土壤质量有着极其重要影响的污染物之一,低含量下就能对人体和动物产生危害.镉在土壤中的有效态既决定了它的生物有效性及对环境的危害程度,又是人们对受污染土壤进行治理和修复的基础.作为盐化土壤中的典型组分,无机盐不可避免对镉的有效态及生物有效性等地球化学行为产生明显影响.研究了碱性土壤盐化过程中无机盐阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉影响.研究方法为:以钠盐为例,实验研究了碱性土壤盐化过程中无机盐阴离子对土壤中镉有效态的影响;通过油菜种植试验,分析了无机盐阴离子对土壤中镉生物有效性的影响.研究结果表明,土壤盐化过程中,土壤溶液中Cl-浓度较低时,土壤中镉的有效态含量随Cl-浓度增加而增大,但当土壤中Cl-/Cd的比值大于100∶1时,土壤中镉的有效态含量达到最大值.土壤溶液中SO42-含量对土壤中镉有效态含量的影响不明显;随着土壤溶液中HCO3-含量的增加,土壤中镉的有效态含量明显减少.由于Cl-、SO42-是土壤溶液中的主要成分,随着盐度的增加,镉的有效态含量增加.油菜种植试验显示,当土壤中Cl-的含量增加时,土壤中镉的有效态含量增加,有利于植物对镉的吸收,因此油菜中镉的含量随土壤中Cl-的含量增加而增加,但当土壤有效态含量超过2 mg/kg后,油菜吸收镉已经达到最大.随着土壤溶液中SO42-浓度的增加,油菜中镉含量基本不变;土壤溶液中HCO3-的含量增加,植物中镉的含量随土壤中HCO3-含量增加而减少.这些特征与土壤镉有效态变化相吻合.通过各种措施控制土壤盐度和调节阴离子类型和含量,有利于降低土壤中镉的有效态含量,减轻镉的活化;农业生产中适当调整无机肥料的种类,可以减少农作物对镉的吸收.     

镉与豆磺隆复合胁迫下小麦根－土界面镉形态的变化

通过根际箱试验,研究了Cd与豆磺隆复合胁迫下小麦根 土界面Cd形态变化的空间和时间效应.在空间上将根－土界面(0～5 mm)细化到1 mm,在时间上将取样时间分为14、21、28、35和42 d,并将小麦体吸收的Cd与根 土界面各形态Cd作相关分析,从而得出影响小麦体生长的Cd形态.结果表明,在小麦不同的生长时间内,可交换态Cd表现出的空间效应明显不同.在小麦生长的第14天,根－土界面可交换态Cd大体上由根中心区(6.186 mg·kg^-1)向根外区(6.482 mg·kg^-1)逐渐增加;从小麦生长第21天到42天,根-土界面可交换态Cd呈现出由根中心区到某一层升高,之后又由该层到土体下降的趋势.根-土界面各层碳酸盐和铁锰结合态Cd向可交换态Cd转化的趋势由根中心区向根外区逐渐减弱,而向残留态Cd转化的趋势逐渐加强,有机结合态Cd浓度变化在近根区较大.碳酸盐结合态Cd、铁锰结合态Cd、有机结合态Cd浓度随时间而逐渐下降;残留态Cd浓度则表现出明显的上升趋势.相关分析表明,近根层的可交换态Cd和有机结合态Cd是小麦能直接利用的两种Cd形态.豆磺隆对可交换态Cd含量变化以及碳酸盐和铁锰结合态Cd的转化有明显影响.     

对“观察根对矿质元素离子的交换吸附现象”实验的一点看法

对“观察根对矿质元素离子的交换吸附现象”实验的一点看法高中《生物》中关于“观察根对矿质元素离子的交换吸附现象”的实验，其中有一操作步骤是将染成蓝色的根分成两等份，分别浸泡到盛有蒸馏水和．＄量ＣａＣＩ。溶液的小烧杯中，结果表明。浸泡到Ｃａｐｅ溶液中的根...