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）。     

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。     

铜尾矿库区土壤与植物中重金属形态分析

对铜陵铜尾矿区土壤和植物中重金属形态进行了研究.结果表明,尾矿库区种植地极端贫瘠,有机质含量仅2.6～.8 g·kg^-1,而土壤Cu、Cd、Pb、Zn含量皆高于对照土壤,其中Cu含量达809.30～1 39.4 mg·kg^-1,Cd含量达3.2～6.3 mg·kg^-1,达到对照土壤30～60倍.结缕草和三叶草体内重金属含量与土壤重金属交换态及有机结合态含量成正相关,与碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态成显著或极显著负相关,与矿物态含量相关性不显著.在两种优势植物中,Cu、Zn、Pb均以活性较低的醋酸提取态、盐酸提取态和残渣态为主;Zn在根系和茎叶中,NaCl提取态占有较大比例,而Cd均以NaCl提取态为主.     

铜处理下节节草耐性机制的探讨

通过盆栽试验研究了外源铜胁迫下节节草对铜的耐性机制。结果表明节节草具有较强的解毒功能,可通过多种途径提高植物对铜的耐受性。钝化根系土壤中Cu2＋的生物有效性,降低土壤中交换态铜含量,阻止过量Cu2＋进入体内;细胞壁及残渣、含核糖蛋白体的细胞溶质部分是结合铜的主要部位,进一步降低了进入体内的铜含量;进入体内的Cu2＋以沉淀或螯合蛋白的形式存在,显著降低铜离子的生物有效性和毒性;SOD和POD在铜处理下节节草细胞活性氧防御机制中起关键作用。     

硫对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响研究进展

生源要素硫在土壤中的化学循环不仅会直接影响土壤重金属元素的环境行为,也可通过调控植物根际微环境间接影响植物对重金属元素的吸收累积.土壤中的硫被植物根吸收后在植株中合成的有机硫化合物如植物螯合素(PCs)和金属硫蛋白(MTs)可与重金属形成毒性较低的络合物,构成植物重金属解毒的重要机制之一.我国部分土壤缺硫现象严重,为保证作物高质高产,硫肥的使用逐渐被重视,而硫与重金属的交互作用机制也逐渐成为研究热点.本文综合相关研究,介绍了硫在土壤中的生物化学转化,探讨了土壤硫的化学转化对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响,并对今后硫在土壤重金属控制的应用提出展望.
     

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。     

稻草和紫云英对土壤外源铜的形态及生态效应的影响

研究稻草和紫云英对红壤和潮土中外源铜的形态及其对水稻有效性的影响,结果表明稻草和紫云英均显著降低了交换铜的含量,提高了紧有机结合态和无定形氧化铁结合态铜的含量,交换态铜含量与土壤ｐＨ值及有机态铜含量呈显著负相关,稻草和紫云英显著地抑制了水稻根对铜的吸收,但在一定程度上促进了根铜向茎叶及茎叶铜向谷粒迁移,稻草显著降低了低糙米中铜的含量,紫云英降低潮土处理糙米中铜的含量但对红壤处理的糙米的铜含量则没有     

冶炼厂污灌区土壤铜和锌污染与土壤酶活性

通过对冶炼厂污灌区土壤和水稻中Cu、Zn含量分析以及土壤酶活性的测定,研究了距冶炼厂不同距离土壤Cu、Zn含量状况、水稻对它们的吸收和分配以及土壤酶活性的变化.结果表明,冶炼厂造成了周围农田土壤的Cu、Zn污染,其中Cu污染较严重,距离冶炼厂100 m处的全量和提取态Cu分别为182.4和81.91 mg·kg^-1,是对照的10.3和3倍.污灌区水稻各器官Cu、Zn的分布规律是,Cu:根＞茎叶＞米;Zn:茎叶＞根＞米.Zn在水稻体内的移动能力大于Cu,Cu主要累积在水稻根部,根可作为一种屏障阻碍Cu向地上部分迁移,使地上部分免受其害.水稻茎叶Cu含量和土壤中Cu的浓度密切相关.对蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性测定表明,脲酶活性变化最显著,其活性与土壤中Cu的浓度显著相关,建议用脲酶活性作为污灌区Cu污染指标.     

不同草田轮作方式对土壤微生物和土壤酶活性的影响

10 a生苜蓿翻耕后,与马铃薯、玉米、高粱、谷子和荞麦进行草田轮作,对各轮作方式的土壤微生物数量和土壤酶活性进行测定和分析。结果表明：6-10月,土壤微生物总量呈先增加后减少的变化规律,细菌与放线菌数量呈先增加后减少的变化规律,真菌则呈增加的变化规律;同一时期不同草田轮作方式土壤微生物数量差异显著（P<0.05）,作物轮作方式的土壤微生物数量高于作物连作方式。土壤脲酶活性随着时间变化呈现先增加后降低的趋势,碱性磷酸酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性则呈现增加的趋势,玉米、高粱参与轮作方式的土壤酶活性高于作物连作方式及谷子、马铃薯参与轮作的方式。脲酶活性与微生物数量呈正相关（r=0.386）;草田轮作能提高土壤微生物数量和土壤酶活性。     

五节芒定居对尾矿砂微生物群落结构的影响

根据五节芒(Miscanthus floridulus)定居盖度(0、17%、41%、71%和89%),选择了5个尾矿砂研究样地,并分析了尾矿砂微生物群落结构动态及其与土壤理化特性、重金属含量和植物生物量的关系.结果表明:随着五节芒在尾矿砂上的定居,除pH以外,尾矿砂的有机碳、总氮、总磷、NH4+、-N、NO3--N、速效磷的含量、团聚体稳定性和最大持水量均显著性提高,而土壤重金属总量与DTPA可提取量均显著性下降.主分量分析表明,随着五节芒定居,尾矿砂微生物群落总体结构发生了显著变化,其中革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、放线菌、菌根菌(16:1ω5c和20:3ω3)、藻类脂肪酸含量以及微生物群落多样性(香农-维纳指数)均显著提高,并且与一些土壤理化特性,如NO3--N、速效磷、团聚体稳定性、土壤全氮和五节芒地上、地下生物量存在着显著或极显著正相关关系.仅有革兰氏阴性细菌和菌根菌脂肪酸含量分别与DTPA-铜呈显著负相关.     

生物结皮对铜尾矿废弃地土壤微生物量及酶活性的影响

生物结皮是铜尾矿废弃地自然原生演替的最初阶段.本研究以铜陵杨山冲铜尾矿库和铜官山新铜尾矿库为对象,采用熏蒸浸提和化学分析法研究了两尾矿库不同类型生物结皮下土壤微生物量C、N及脱氢酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶活性.结果表明：铜尾矿废弃地上的生物结皮能够显著提高表层尾矿中的微生物量和土壤酶活性,其中藻类结皮对土壤微生物量C、N的影响高于藓-藻混合结皮,藓类结皮的影响最小;随着土壤生物结皮类型的变化,土壤微生物区系也随之变化;各类生物结皮下表层尾矿中土壤酶活性无显著差异.相关分析表明,碱性磷酸酶活性与土壤微生物量、脱氢酶和脲酶活性呈显著正相关,但与土壤pH呈显著负相关.此外,藓类植物假根能够显著提高藓类结皮假根层的微生物量和酶活性.     

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。     

自然演替过程中铜尾矿土壤酶活性的变化

铜陵矿区堆放了大量不同时期的铜尾矿,形成大量铜尾矿废弃地,其中的大部分铜尾矿废弃地处于自然生态恢复状态。并形成典型的原生演替系列。为探讨废弃地自然生态恢复中不同演替阶段植物群落变化与土壤酶活性变化的关系,对铜陵3处不同时期弃置的尾矿废弃地进行了调查。随着自然生态系统演替的进行,尾矿中土壤酶活性逐步提高,维管植物群落下尾矿中土壤酶活性〉隐花植物结皮下尾矿中土壤酶活性〉裸地处土壤酶活性;位于植物群落下的尾矿废弃地中脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性从表层至下层逐渐降低。不同植物群落对尾矿中土壤酶活性影响有很大差异,位于木贼群落下的尾矿中几种土壤酶的活性高于位于白茅群落和中华结缕草群落下的尾矿中酶的活性。相关分析表明,土壤酶活性与有机质、总N表现出显著的正相关。     

狮子山铜尾矿植物对铜的吸收及土壤特的影响

我国铜矿储藏丰富,铜矿开采带来巨大经济利益的同时,也对生态环境造成极大的破坏,这种恶劣的环境严重阻碍了植物的定居,但是自然界物种繁多,总有一些植物能适应这种环境而生存下来.本文通过对狮子山优势植物吸收和积累铜的分析,发现这些植物均能富集较多的铜,在土壤铜含量很高的情况下,依然生长旺盛,没有出现受害症状,成为尾矿上的优势种,并形成了单优群落或多优小群落.这些植物的存在改变了土壤的理化特性,降低了土壤中的重金属的含量,提高了土壤的全N、全P、全K和有机质含量,一定程度上改善了土壤的不良环境,在尾矿的植被恢复和土壤修复中起着非常重要的作用.     

节节草（Hippochaete ramosissimum）对Cu的吸收和积累

通过野外样品分析和室内栽培实验,研究了Cu在节节草(Hippochaete ramosissimum)体内和根细胞内的积累、分布及赋存形态.结果表明,铜尾矿区和室内盆栽的节节草对铜均以根系积累为主,根系中Cu含量最高分别可达1309,1339.75 mg·kg-1;滞留率平均分别为84 98%,97.30%.节节草根细胞各组分中,仅细胞壁(F1)和含核糖核蛋白体的细胞溶质(F4)中的铜含量与Cu处理浓度呈极显著正相关(rF1=0.98,rF4=0.98,p＜0.01);且细胞壁中的铜占大多数,为总量的45%～70%.此外节节草根、茎中Cu赋存形态存在差异,在其根部主要以醋酸提取态和盐酸提取态形式存在,占总量的60%～80%,且两形态的Cu含量均与土壤Cu浓度呈极显著的正相关(rHAC=0.99,rHCl=0.98,p＜0.01);而茎部铜均以NaCl提取态为主;水溶态铜含量在其根部和茎部所占比例均相对较低.节节草可能通过根部截留和细胞壁沉积的方式,以及使体内的Cu2 形成难溶性、活性低的化合物来降低过量的Cu对其的毒害.节节草对Cu具有较强的耐性和较高的积累能力,在Cu污染土壤修复上有着广阔的应用前景.     

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(<00 mg·kg^-1)时4种酶活性均有所上升,而Cu浓度增高(00～3 000 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.     

两种污泥连续施用对潮土重金属含量及酶活性的影响

采用盆栽土培试验,研究了工业污泥(化工厂底泥)及城市污水处理厂剩余污泥中重金属存在的形态与含量,以及两种污泥连续施用对潮土重金属含量及酶活性的影响。结果表明,两种污泥中的重金属主要是以非交换态存在,城市污水处理厂剩余污泥中总的重金属含量比工业污泥低,而重金属的有效性比工业污泥高;污泥的施用能增加潮土中脲酶的活性,多酚氧化酶及中性磷酸酶的活性与污泥的施用量有一定相关性,并与土壤中交换态Zn、Cu含量呈一定负相关,土壤多酚氧化酶及过氧化氢酶活性可作为土壤中重金属Zn污染的指示指标;污泥的施用有提高潮土中交换态Cu、Zn及Pb含量的趋势。     

3种木本植物在铅锌和铜矿砂中的生长及对重金属的吸收

通过盆栽试验评价3种木本植物紫穗槐、桤木和黄连木修复铅锌矿和铜矿尾矿的潜力。结果表明,150d后3种植物在矿砂中都能生长,其中黄连木在铅锌矿砂中生长受到明显抑制,桤木的叶绿素含量显著降低。3种植物的根系发育在2种矿砂中没有受到显著抑制。重金属在3种植物组织中的含量为17.66 -55.36 mg/kg (铜)、2.67-196.00 mg/kg(铅)、58.93-333.67 (锌,铅锌矿砂)和49.20-199.33(锌,铜矿砂)。3种植物的生物富集系数(BCF)和转移系数(TF)值都小于1。60d后,桤木和黄连木叶片的叶绿素荧光参数与对照相比没有显著变化,PSⅡ的最大量子产量有下降的趋势。重金属胁迫后显著增加Mg、Fe、Cu在功能叶的含量,显著地降低Mn的含量。因此可利用固氮植物紫穗槐在尾矿区造林和修复。     

嫁接对铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物特性和酶活性的影响

采用盆栽试验方法,研究了嫁接（以黑籽南瓜为砧木）对铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物生物量、微生物种群数量和土壤酶活性的影响.结果表明： 铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）含量显著下降,基础呼吸和代谢熵显著上升,但嫁接黄瓜根际土壤MBC和MBN含量显著高于自根黄瓜,而基础呼吸和代谢熵则显著低于自根黄瓜.铜胁迫下,根际土壤放线菌和自生固氮菌的数量显著下降,真菌数量显著上升,而细菌数量变化不显著;嫁接黄瓜根系土壤细菌、放线菌、自生固氮菌的数量显著高于自根黄瓜,而真菌数量显著低于自根黄瓜.嫁接黄瓜根际土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性在铜胁迫下显著高于自根黄瓜.试验结果证明嫁接使铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物环境和酶活性得到了改善和提高,从而提高了黄瓜植株对铜胁迫的抵抗力.