黑曲霉对潮褐土镉、锌污染的原位固定修复潜力研究

采用温室盆栽试验,研究了在黑曲霉(30582)作用下油菜对潮褐土Cd、Zn复合污染胁迫的耐性及富集特征。结果表明:接入黑曲霉菌液对油菜地上部干重总体上无明显影响,且降低了油菜对土壤Cd、Zn的吸收量。加入黑曲霉菌液后,油菜地上部和地下部Cd含量较对照最高分别降低了31.60%,37.82%;地上部和地下部Zn含量较对照处理最高分别降低了35.12%,35.74%;土壤有效态Cd、Zn含量显著减少,较对照最高分别降低了30.51%,39.64%。综上,黑曲霉有效地降低了污染土壤中Cd、Zn的生物有效性,对土壤中低浓度重金属污染的原位固定表现出较佳的效果,具备应用于修复Cd、Zn污染土壤的潜力。     

两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例(0,1%,2%,4%)玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤p H值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.4~1.66个单位,较玉米炭处理土壤p H值多升高了0.25~1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.33~1.52个单位,较玉米炭土壤p H值多升高了0.3~1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。     

不同价态硒缓解小油菜镉胁迫的生理机制

【目的】 硒有利于提高植物对环境胁迫的抗性,缓解植物受到的非生物胁迫。研究不同价态硒对小油菜缓解重金属镉胁迫的影响,可为治理农田土壤重金属镉污染提供参考。 【方法】 采用盆栽试验,选取三种价态硒,分别为硒代甲硫氨酸 Se (–2)、亚硒酸钠 Se (+4) 和硒酸钠 Se (+6),硒浓度均为 1 mg/kg,设置镉胁迫浓度 0、低浓度镉 (2 mg/kg) 和高浓度镉 (5 mg/kg),共计 12 个处理,采用原子吸收光谱法测定植物的镉含量,分析调查了对小油菜生长及生理特性的影响。 【结果】 未加外源镉时,与对照 (CK₀) 相比,各价态 Se 均能显著促进小油菜生长,且 Se (–2) 处理对小油菜生物量、株高、根长的促进效果优于无机硒 Se (+4) 和 Se (+6) 处理;低浓度镉胁迫下,与对照 (CK₂) 相比,经 Se (–2) 和 Se (+4) 处理后,小油菜地上部镉含量分别降低 13% 和 5%,而 Se (+6) 处理却增加了 25%;在高镉胁迫下,与对照 (CK₅) 相比,经 Se (–2) 和 Se (+4) 处理后,小油菜根部及地上部镉含量降幅可达 13%～41%,而 Se (+6) 处理后,小油菜根部及地上部镉含量分别增加了 38% 和 17%。当存在镉胁迫时,施用 Se (–2) 和 Se (+4) 处理可有效提高植物体内超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 和过氧化氢酶 (CAT) 等酶的活性,增加小油菜叶片内抗坏血酸 (AsA) 和还原型谷胱甘肽 (GSH) 的含量,但Se (+6) 降低了其抗氧化酶的活性,减少了小油菜叶片中 AsA、GSH 的含量。 【结论】 在镉胁迫下,Se (–2) 在促进小油菜生长、抑制镉在小油菜体内的积累及增强小油菜生理特性方面的作用均优于 Se (+4) 和 Se (+6)。因此,Se (–2) 处理最能有效缓解小油菜镉胁迫,Se (+4) 次之,Se (+6) 却增加了镉对小油菜的胁迫作用。      

添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（TrichodermaasperellumL．）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO,提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放;培养30d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3．9％-10．7％,水溶态砷以As（V）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76．5％-90．4％;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（p〈0．05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7．0％-11．1％。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（〈30d）不会构成大的影响。     

印度梨形孢诱导油菜抗旱性机理的初步研究

印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种根部内生真菌,能够促进许多植物的生长,提高作物的产量,而且还能诱导植物产生对生物或非生物胁迫的抗性.为了研究印度梨形孢对油菜(Brassica napus L.)抗旱性的影响,本研究用20％的聚乙二醇6000(PEG)对有印度梨形孢定殖和无印度梨形孢定殖的油菜植株进行模拟干旱胁迫处理,分析两者在受干旱胁迫后丙二醛(MDA)含量、相对电导率大小、脯氨酸(Pro)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性以及干旱相关基因表达水平的差异.结果表明,接种印度梨形孢的油菜植株叶片中MDA含量和相对电导率均显著低于未接种印度梨形孢的油菜植株;Pro含量显著高于未接种印度梨形孢的油菜植株,在PEG处理后的第72小时,接种印度梨形孢的油菜叶片中Pro含量是未接种印度梨形孢的油菜的1.3倍;SOD、POD和CAT活性明显高于未接种印度梨形孢的油菜植株,PEG处理后的第24小时SOD、POD和CAT活性分别是对照油菜的1.17、1.38和1.27倍.RT-PCR分析表明,干旱胁迫下有印度梨形孢定殖的油菜叶片中编码合成脂质转运蛋白的基因575表达上调,PEG处理后的第9小时其表达量是对照的3.2倍.本研究研究结果表明印度梨形孢提高油菜对干旱胁迫的抗性与MDA含量、质膜透性、Pro含量、抗氧化酶活性和干旱相关基因的表达相关,印度梨形孢可能是通过提高油菜整体抗氧化能力、维持细胞生物膜完整性和细胞内渗透压以及降低膜脂的过氧化水平,从而增强了油菜对干旱胁迫的抗性.本研究初步明确了印度梨形孢提高油菜抗旱性的作用与部分机理,为深入研究印度梨形孢提高油菜的抗逆性作用及其机理提供基础资料.     

菠菜硝态氮累积和还原与植株生长的关系

通过盆栽试验,以两个硝态氮含量差异显著的菠菜品种为供试材料,在不同生长时期,测定了叶柄、叶片干重、水分含量、硝态氮含量及叶片内源和外源硝酸还原酶活性,研究菠菜硝态氮累积和硝酸还原酶活性的动态变化及其与植株生长变化的关系。结果表明,随生长期后移,叶柄、叶片及地上部干重和水分含量先增加而后降低,硝态氮含量则持续降低,低硝态氮累积品种S9的下降更为明显,出苗后52d和62d地上部分别降低了100%和89.7%;叶片内源和外源酶活性则随植株生长量增加而增加,高硝态氮累积品种S4增加（379%和199%）更明显,之后该品种酶活性随植株生长量降低而显著下降,品种S9却显著增加,分别为121%和288%。生长前期,品种S4硝态氮含量、干重增长速率及内源、外源酶活性均显著高于品种S9,内源/外源酶活性比值却明显低于后者;生长后期,除外源酶活性和内源/外源酶活性比值外,品种间差异均不明显。因此,生长前期高累积品种硝态氮含量降低较少,主要原因可能是其内源/外源酶活性比值（70.7%）较低,生长后期该品种的内源/外源酶活性比值（98.2%）显著增加后,硝态氮含量迅速下降进一步证明了这一推测。综合上述结果可知,内源/外源酶活性比值更能揭示植株生长变化引起的品种间硝态氮含量变化差异。     

青霉菌对桃树铅胁迫的缓解效应

为了解青霉菌对植物吸收重金属元素铅的影响,把从土壤里分离到的具有铅富集能力的青霉菌（Penicillium Inordinate Arenicolasp.）接种到铅污染不同程度的土壤里,采用盆栽的方法观察这个菌株对毛桃（Prunuspersica L.Batsch）和大久保桃（Prunuspersica L.Batschcv.Okubao）铅胁迫的缓解效应。结果表明：（1）在接种青霉菌的土壤里生长的毛桃和大久保桃的根、茎、叶中铅累积量均比未接种青霉菌的低,茎叶中铅的分配率比未接种青霉菌的低;（2）接种青霉菌相对增加桃苗株高、叶绿素含量、硝酸还原酶及超氧化物歧化酶活性,降低叶片的细胞膜透性;随着土壤中铅胁迫强度的增加,接种青霉菌对增加桃树株高及改善叶片生理特性的效应递减;（3）两个桃树品种的上述生理性状受铅胁迫的影响及青霉菌的缓解效应存在品种间差异。     

外源ABA提高甘蓝型油菜抗镉胁迫能力和氮素生理利用效率

  【目的】  植物脱落酸 (ABA) 可调节植物生长、种子休眠和叶片衰老，还可对非生物胁迫作出反应。比较添加外源ABA前后镉 (Cd) 胁迫下甘蓝型油菜的生理反应，可深化对脱落酸提高作物抗性和氮素生理利用效率作用机理的认识。  【方法】  供试甘蓝型油菜品种为814号，试验设3个处理:正常培养 (CK)、10 μmol/L CdCl₂ (Cd) 和5 μmol/L ABA + 10 μmol/L CdCl₂ (A + Cd)。在处理4天后，观察甘蓝型油菜表型，测定脯氨酸及丙二醛 (MDA) 含量、Cd含量、硝酸盐和铵盐含量以及硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性等相关指标。  【结果】  与Cd处理相比，A + Cd处理甘蓝型油菜新叶SPAD值提高了1.1倍，根部脯氨酸含量增加了29.0%，MDA 含量降低了48.3%。外源ABA的添加会抑制甘蓝型油菜对Cd的吸收，降低甘蓝型油菜地上部和地下部Cd含量，减小Cd对甘蓝型油菜的毒害作用，影响甘蓝型油菜对NO₃–的吸收，降低油菜体内的总氮含量。与Cd处理相比，A + Cd处理甘蓝型油菜根部NR活性显著提高82.8%，更多的NH₄+分配到了地上部，地上部GS活性升高了32.1%，增强了甘蓝型油菜体内的氮同化和代谢过程，氮素生理利用效率显著提高了17.2%。  【结论】  外源ABA的添加可降低Cd的吸收量，提高氮代谢相关酶活性，促进脯氨酸的合成和降低丙二醛的生成，进而增强甘蓝型油菜对Cd的抗性，增强甘蓝型油菜体内氮同化和代谢的过程，并提高甘蓝型油菜的氮素生理利用效率。     

台湾地区红壤性水稻土速效氮磷含量对棘孢木霉菌及配施秸秆与氮肥的响应

以台湾苗栗红壤上发育的水稻土为研究对象,采用室内培养的方法,研究了棘孢木霉菌及配施秸秆与氮肥对土壤速效磷和速效氮含量的影响,以期了解棘孢木霉菌对台湾地区红壤性水稻土的培肥效果,同时为棘孢木霉菌在农业土壤肥力方面的应用提供合理依据。结果表明:(1)添加棘孢木霉菌可提高台湾地区红壤性水稻土速效磷含量0.65~1.81 mg kg~(-1),并在第35 d时达到最大值5.74 mg kg~(-1)(P0.05),明显高于秸秆和氮肥单独施用的效果。红壤性水稻土速效磷含量对棘孢木霉菌与秸秆和尿素配合施用的响应最大,增幅范围为2.09~3.37 mg kg~(-1),培养21 d时速效磷含量达到最大值8.08 mg kg~(-1)(P0.05)。(2)单独添加棘孢木霉菌对台湾地区红壤性水稻土速效氮含量没有产生有效影响,与试验预期效果不符。棘孢木霉菌及配施秸秆与两种氮肥(尿素和硫酸铵)施用对红壤速效氮含量有一定的提升影响,增幅范围分别为8.07~34.73 mg kg~(-1)和28.62~52.46 mg kg~(-1),分别在培养28 d和42 d时达到速效氮含量最大值36.88和54.57 mg kg~(-1)(P0.05)。红壤性水稻土速效氮含量对单施硫酸铵的响应最好,增幅范围为32.54~59.21 mg kg~(-1),培养35 d时速效氮含量最大值为61.06 mg kg~(-1)(P0.05)。试验成果为棘孢木霉菌及配施秸秆与氮肥应用于土壤营养改良提供理论参考。     

煤基腐殖酸对土壤砷赋存形态和小白菜生长及砷吸收分布的影响

为探讨部分煤基腐殖酸性质与土壤砷有效性的关系及其在砷污染土壤修复改良中的潜在利用性和应用方向,通过小白菜盆栽试验研究了4种煤基腐殖酸对土壤砷形态和含量及小白菜生长和砷吸收分布的影响。结果表明:6号和10号煤基腐殖酸显著降低了土壤可交换态和碳酸盐结合态砷含量,从而显著降低土壤有效砷含量,抑制砷向小白菜地上部转移和积累;特别是添加10号煤基腐殖酸土壤可交换态砷含量、有效砷含量和小白菜地上部砷总量分别比As处理降低了49.18%,42.22%和15.17%。而9号和11号煤基腐殖酸增加了土壤可交换态和碳酸盐结合态砷含量,显著增加土壤有效砷含量,对小白菜吸收砷并向地上部转移也有一定促进作用,二者土壤可交换态砷含量、有效砷含量和小白菜地上部砷总量分别比As处理增加了10.58%和5.95%,31.11%和22.22%,20.81%和17.21%。4种煤基腐殖酸对小白菜生长均有一定的促进作用,总体表现为10号6号11号9号。因此,E4/E6值小、分子量大、总酸性基含量较低的6号和10号煤基腐殖酸对土壤砷具有明显的钝化作用,可用于轻度砷污染土壤治理中抑制作物对砷的吸收和向地上部转移,实现作物安全生产;而E4/E6值大、分子量小、总酸性基含量较高的9号和11号煤基腐殖酸对土壤砷具有一定的活化作用,在中度和重度砷污染土壤的植物修复中可作为活化剂强化修复速度和效果。