重庆溶溪锰矿区土壤重金属污染评价及植物吸收特征

对重庆溶溪锰矿尾渣堆积区土壤、优势植物以及周边农田土壤的重金属含量(Mn、Cd、Cu、Zn和Pb)进行测定分析,并以重庆市土壤背景值为评价标准,应用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明:该锰矿尾渣堆积区土壤中Mn、Cd、Cu、Zn和Pb的平均含量分别为48382.5、3.91、79.97、131.23和80.68 mg/kg,受到Mn、Cd的严重污染,Mn为强或很强生态危害,Cd为极强生态危害,而Cu、Zn、Pb为轻微生态危害,各尾矿渣堆积区的综合潜在生态危害指数(RI)均远大于720,为极强生态危害。对优势植物重金属含量的分析显示,绝大部分植物地上部Mn、Cd含量都超出正常范围的上限值,而Cu、Zn和Pb含量基本都在正常范围内;根据植物对重金属的吸收特征,将植物分为三类:将重金属主要累积于地上部分的富集型,如垂序商陆(Phytolacca americana L.)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium Linn.),适用于重金属复合污染土壤的植物修复;将重金属主要累积于根部的根部囤积型,如芒(Miscanthus sinensis Anderss.)和乌蕨(Stenoloma chusanum Ching);重金属含量较低的规避型,如黄花蒿(Artemisia annua L.)、长波叶山蚂蝗(Desmodium sequax Wall.)及钻形紫苑(Aster subulatus Michx.);后两种类型的植物可种植在重金属污染严重且使用价值相对较低的矿山废弃地上,同时规避型植物对于研究植物的重金属排斥机理具有重要价值。溶溪锰矿区周边农田土壤主要受到Cd的严重污染,Cd为很强或极强生态危害。     

锰对外生菌根真菌生长、养分吸收、有机酸分泌和菌丝体中锰分布的影响

外生菌根真菌对于酸性和锰污染土壤的植树造林和生态恢复有重要作用。采用液体培养方法,以大白菇Rd Fr(Russula delica Fr.)、彩色豆马勃Pt 715(Pisolithus tinctorius 715)、土生空团菌Cg Fr(Cenococcum geophilum Fr.)和厚环粘盖牛肝菌Sg Kl S(Suillus grevillei(Kl.)Sing)为供试对象,研究了Mn2+对外生菌根真菌生长、养分吸收、有机酸和氢离子分泌的影响,以及锰在菌丝细胞内外的分布情况。结果表明:在0—800 mg Mn2+/L的培养液中,Mn2+对Rd Fr生长无显著影响;低浓度的Mn2+刺激Sg Kl S生长,中、高浓度无抑制作用;但大幅度降低Pt 715和Cg Fr的生物量,说明Rd Fr和Sg Kl S抗(耐)锰的能力较强。在Mn2+胁迫下,供试菌株的氮、钾含量和吸收量显著降低;含磷量和吸收量,以及草酸和柠檬酸的分泌速率因菌株不同而表现出多样性,说明在减轻Mn2+毒的过程中,磷酸盐(或聚磷酸盐)对Mn2+固定作用和有机酸的络合作用因菌株不同而异。但是,Mn2+显著降低Rd Fr和Sg Kl S的氢离子分泌速率,菌丝和原生质中的含Mn量显著低于敏感性菌株,说明降低Mn2+的活性和减少吸收可能是外生菌根真菌抗(耐)Mn2+的重要机制。此外,菌丝吸收的Mn2+绝大部份存在于质外体,少量进入细胞,前者是后者的5.23—9.21倍,说明原生质膜是外生菌根真菌防御Mn2+进入细胞的重要屏障。     

长期垄作稻田腐殖质稳定碳同位素丰度(δ13C)分布特征

研究了四川盆地丘陵区连续16年垄(宽垄)作稻田土壤稳定碳库腐殖质组分的稳定碳同位素(δ13C)分布特征.结果表明:稻田土壤有机碳含量为宽垄作>垄作>水旱轮作.腐殖质碳以胡敏素为主,占土壤碳含量的21%～30%,提取碳以胡敏酸为主,分别占土壤有机碳和腐殖质的17%～21%和38%～65%.土壤有机碳的δ13C值介于-27.9‰～-25.6‰,20～40cm和0～5 cm土壤有机碳δ13C值之差约为1.9‰.土壤胡敏酸δ13C值比土壤有机碳低1‰～2‰,更接近于油菜和水稻秸秆及根系的δ13C值.土壤富里酸δ13C值分别较土壤有机碳和胡敏酸高2‰和4‰.耕作层和犁底层胡敏素δ13C值分别介于-23.7‰～-24.9‰和-22.6‰～-24.2‰,δ13C值的变化反映了耕层中腐殖质的新老混合现象.各有机组分δ13C值递减顺序为:胡敏素>富里酸>土壤有机碳>稻草(油菜)残体>胡敏酸.长期水稻种植有利于增加土壤有机碳含量,同时,耕作方式影响土壤腐殖质δ13C在耕作层和犁底层中的分布格局.     

自生固氮菌活化土壤无机磷研究

以土壤为磷源,通过液体培养试验研究了5株自生固氮菌(Azotobacter sp.)对土壤无机磷的活化利用.结果表明,自生固氮菌能释放大量的氢离子,使液体培养基的pH大幅度降低,氢离子的浓度至少提高58倍以上.自生固氮菌分泌有机酸的种类与数量因菌株不同而异,这些有机酸包括甲酸、乙酸、草酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸等,其中均能分泌草酸和苹果酸.在接种自生固氮菌的液体培养基中,全磷含量显著高于不接种的液体培养基,土壤无机磷总量则显著降低.由于土壤是培养基磷的唯一来源,故自生固氮菌促进了土壤无机磷的溶解释放.相关分析表明,培养基的pH值与土壤无机磷总量呈极显著正相关(r=0.959**,n=6),与液体培养基中的无机磷和全磷呈显著或极显著负相关(r =-0.850*;r=-0.918**,n=6),说明自生固氮菌分泌的氢离子可能是溶解土壤无机磷的原因之一.接种自生固氮菌显著降低土壤钙磷,土壤中的铁磷、铝磷和闭蓄态磷的降幅因菌株不同而异,其原因可能与有机酸分泌的数量和种类有关.     

大花斑叶兰种子无菌萌发及快繁技术研究

对大花斑叶兰（Goodyera biflora）成熟种子无菌萌发、原球茎分化及根诱导进行了研究。结果表明：黑暗或弱光照培养有利于大花斑叶兰种子萌发,而较强的光照对形成健壮的原球茎有利;1/2MS＋NAA0.2mg/L培养基较为适合大花斑叶兰种子的萌发;MS＋KT1.0mg/L＋NAA0.5mg/L＋活性炭2.0g/L对原球茎增殖形成类原球茎有较好效果;1/2MS＋6-BA2.0mg/L＋NAA0.5mg/L＋2.0g/L活性炭对根诱导效果较为理想。     

干湿交替条件下三峡水库消落带土壤汞形态变化

对三峡水库消落带干湿交替条件下土壤汞赋存形态变化、影响因素和生物可利用性进行了模拟研究.结果表明: 干湿交替条件下土壤汞会发生形态转化和释放,总汞含量逐渐降低,两次“淹水-落干”后总汞含量降低了28.9%.土壤中不同汞形态所占比例分别为:水溶态汞(Hg-w)6.1%～16.8%;交换态汞(Hg-e)5.8%～12.9%;碳酸盐结合态汞(Hg-c)4.5%～17.7%;腐植酸结合态汞(Hg-h)12.5%～29.9%;有机质结合态汞(Hg-o)5.3%～12.8%,残渣态汞(Hg-r)34.5%～51.6%.土壤中汞形态以残渣态(Hg-r)为主,干湿交替条件下其所占比例有降低的趋势,腐植酸结合态汞(Hg-h)则逐渐增加,生物可利用态汞(Hg-w、Hg-e、Hg-c和Hg-h之和)总体呈增加趋势,易被水生生物利用并进入食物链,可能会增加水库生态系统的汞生态风险.     

紫色土区坡耕地不同种植模式对土壤渗透性的影响

以裸地为对照,研究紫色土区坡耕地不同种植模式对土壤渗透性的影响.结果表明:6种种植模式土壤渗透性表现为枇杷＞柠檬＞香根草植物篱+玉米＞新银合欢植物篱+玉米＞黄花＞玉米＞裸地;各种植模式土壤渗透性均随土壤深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;土壤渗透性与土壤非毛管孔隙、总孔隙度、初始含水率、有机质含量和土壤持水量呈显著正相关,与土壤容重呈显著负相关;通用经验模型对各种植模式土壤入渗过程的拟合效果最好,而Kostiakov方程不适于描述该流域土壤水分的入渗过程.     

栝楼雌雄植株的光合作用和蒸腾作用特性

对栝楼雌雄植株生长发育关键时期的光合作用和蒸腾作用进行研究.结果表明:在营养生长阶段,栝楼雄株的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均大于雌株;雄株比雌株提前22 d进入生殖生长阶段,当雄株进入生殖生长阶段后,其光合速率、蒸腾速率和气孔导度均大于雌株,但水分利用效率略小于雌株;当雌株进入生殖生长阶段后,其蒸腾速率和气孔导度大于雄株,而光合速率和水分利用效率显著小于雄株.气候因子对栝楼生长发育的影响主要是在营养生长和生殖生长初期,栝楼生长发育后期对气候因子的响应程度减弱.较高的温度和较低的湿度有利干栝楼的生长发育,光照可提高栝楼尤其是雄株的光合速率.进入生殖生长后,雄株的光合速率随光照的增强显著增加,而雌株的光合速率增加不显著;随气温的升高,雄株的蒸腾速率显著提高,雌株的光合速率极显著提高.     

DGGE技术在森林土壤微生物多样性研究中的应用

微生物在森林土壤物质转化中扮演着重要角色,与森林的林型、土壤理化性质存在着密切关系.森林土壤微生物多样性及其变化在一定程度上反映了土壤环境的生产力和稳定性,对表征森林演替,土壤生态修复等有重要意义.变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术测定微生物多样性具有快捷、高效和可重复性高等优点.简要介绍DGGE技术的原理,分析这一技术的局限性和优化方法.重点以实例说明该技术在森林土壤微生物多样性研究中的应用现状,展望该技术的发展前景,以期能为今后这一领域的研究提供科学依据.     

水分胁迫对太阳扇扦插苗形态和生理特征的影响

采用持续干旱和淹水处理,测定太阳扇的叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量和抗氧化酶体系等指标的变化,分析太阳扇对不同程度水分胁迫响应特征的差异及形成的机制.结果表明:水分胁迫初期(5 d)内,太阳扇受害指数和大部分生理生化指标与对照差异不显著;随着干旱胁迫强度的增加和时间的延长,太阳扇产生较严重的伤害直至最后死亡,其受害指数、脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性均急剧上升,叶绿素含量明显减少,而丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量呈先减少而后增加的趋势;淹水胁迫下,太阳扇可溶性糖和叶绿素含量呈先下降到实验后期有所上升,丙二醛和可溶性蛋白含量呈降-升-降的趋势,SOD、POD活性实验初期增加然后有所减少,CAT活性和脯氨酸含量均呈持续上升趋势;持续干旱和淹水胁迫对太阳扇形态和生理特征造成严重影响,太阳扇对淹水胁迫的响应不及干旱胁迫,持续干旱对扦插苗伤害较大,太阳扇基本丧失自我调节适应不良环境的能力.