碱蓬浮床对海水养殖尾水的修复效果

[目的]利用碱蓬浮床对富营养化、高盐碱的海水养殖尾水进行修复,为治理严重的海洋环境问题提供新的方法。[方法]通过设计一种兼具物理、化学、生物协同作用的新型组合式碱蓬(Suaeda salsa)浮床,研究其对富营养化海水养殖尾水中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸钾指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_4~+-N)的去除效果,并与传统浮床进行对比。[结果]组合式浮床对TN,NH_4~+-N,TP,COD_(Mn)的去除率分别为62.14%,93.94%,73.05%和60.91%,较传统浮床去除率分别提高了27.36%,21.27%,19.51%,12.43%。[结论]组合式浮床对富营养化、高盐碱的海水养殖尾水具有明显的修复能力。     

小叶碱蓬和白麻土壤—叶片生态化学计量学特征对不同盐生境的响应

[目的] 分析干旱区盐生植物生境土壤与叶片生态化学计量特征在不同盐生境下变化趋势及主要限制因子,为研究干旱区盐生植物生长发育过程中养分限制因子和适应机制提供基础研究资料,同时为荒漠植物的生态保育和恢复提供参考。[方法] 选取艾比湖湿地国家级自然保护区稀盐盐生植物小叶碱蓬(Suaeda microphylla)和拒盐盐生植物白麻(Apocynum pictum),测定其生境土壤pH值、含水量、盐分、速效磷、铵态氮、有机碳、全氮、全磷以及植物叶片有机碳、全氮、全磷,分析两种植物叶片与生境土壤生态化学计量特征的关系,探究植物叶片生态化学计量特征的土壤限制因子。[结果] ①随着盐分增加,两种植物生境土壤磷下降,有机碳、氮及化学计量比呈上升趋势,土壤养分含量受盐渍化程度影响显著; ②两种植物叶片氮受土壤盐分影响显著,随盐分降低呈下降趋势,与土壤氮含量的变化趋势一致,叶片N/P平均值均小于14,表明研究区两种植物均受土壤氮含量限制; ③RDA分析表明,影响小叶碱蓬叶片生态化学计量的主要因子为土壤pH值(p=0.034)、含水量(p=0.002),而白麻主要受土壤磷(p=0.002)、铵氮(p=0.048)影响。[结论] 不同类型盐生植物在土壤—植物生态化学计量特征耦合关系上存在差异。稀盐盐生植物小叶碱蓬主要受土壤pH值、含水量的影响,拒盐盐生植物白麻主要受土壤磷、铵态氮含量影响。     

2种植物浮床对含抗生素养殖废水的净化效果

[目的]探讨湿地植物种类、浮床覆盖面积和处理时间3个因素对含抗生素养殖废水净化效果的影响,为高效利用湿地植物浮床技术去除养殖废水中的传统污染物和抗生素提供依据。[方法]分别利用巴拉草(Brachiaria mutica)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis Lam. var.brevifolius)构建了植物浮床,每种植物浮床设置了20%,40%,60%这3个水面覆盖面积,监测了植物浮床在不同处理时间对养殖废水中的化学需氧量(COD)、氮磷和磺胺嘧啶的净化效果。[结果]各处理水质各指标随着运行时间持续变好:pH值变中性;溶解氧(DO)含量增加;氧化还原电位(ORP)上升;COD,氨氮(NH_3-N),总氮(TN),总磷(TP)和抗生素磺胺嘧啶(SDZ)浓度持续降低;不同植物种类对水体pH值和ORP值,DO和COD的含量无显著影响,但显著影响水体营养盐的去除;巴拉草浮床对水体中NH_3-N,TN和TP的去除效果优于短叶茳芏浮床;两种植物对SDZ的去除效率相当;总体上,60%的覆盖面积更加有利于水体中污染物的去除,但不利于DO扩散。[结论] 60%覆盖面积的巴拉草浮床,在运行47 d时,去除养殖废水中COD(88%),NH_3-N(97%),TN(89%),TP(94%)和SDZ(43%)的效果最好。     

混合浮床对南海湖湿地富营养化水体修复的作用

[目的]探究植物的交互作用对生态浮床去除N,P效率的影响,为后期南海湖湿地规模化建设提供理论依据。[方法]在自然开放水域条件下,选取适合于北方生长的3种挺水植物水葱、千屈菜、风车草为浮床植物,以高密聚乙烯空心塑料基盘为植物载体,建立单一种植与交叉混合种植两种浮床体系,在南海湖湿地保护区进行为期90 d的水质处理,研究植物生长特性及浮床净化效果。[结果] 10月份收割时,混合浮床中水葱和风车草的分蘖数分别达26和30株,生物量(鲜重)分别为1.43和1.98 kg/株。风车草浮床N累积量最好,达110.6 g/m~2,水体TN去除率34.9%。混合浮床P累积量最好,达26.02 g/m~2,水体TP去除率43.3%。[结论]植物的交互作用对植株的分蘖繁殖有一定促进作用,但不改变植物自身N,P吸收能力,植物体对N,P的累积量受生物量影响较大,3种植物在混合浮床中的整株N,P累积量要高于单植物浮床,混合浮床可作为针对南海湖富营养化水体修复的浮床形式推广使用。     

硝态氮对盐胁迫下囊果碱蓬幼苗根系生长和耐盐性的影响

在溶液培养条件下,设计了4个盐分（1,150,300或450 mmol/L NaCl）和3个氮素（0.05,5或10 mmol/L NO3--N）水平,研究了盐、氮及其互作对囊果碱蓬（Suaeda physophora Pall.）幼苗的离子吸收、氮营养状况、根系形态特征及耐盐性的影响。结果表明,与低盐或低氮相比,增加盐分或氮水平显著增加了囊果碱蓬根部的干重、根系的侧根长、表面积、总吸收面积和活跃吸收面积;且这些根系的形态指标与地上部的离子及氮的累积存在显著的正相关。高盐胁迫下增加氮营养,显著增加了地上部Na+、NO3-、有机氮的含量和硝酸还原酶的活性;降低了Cl-和K+的含量。高盐胁迫下,硝态氮的增加促进了囊果碱蓬幼苗根系的生长,增加了地上部有机氮、NO3-和Na+的累积,改善了植株的营养状况和渗透调节,从而提高了囊果碱蓬的耐盐能力。     

河北省滨海盐碱地土壤与盐生植物养分特征的研究

对滨海盐碱地土壤和植物样品分析结果表明,生长不同盐生植物的土壤含盐量不同,以生长白刺(Nitraria sibirica Pall.)的土壤含盐量最高,达18.5 g/kg,盐地碱蓬(Suaeda salsa L.Pall.)次之,柽柳的最低。盐生植物的生长改变了土壤养分特征,4种生长盐生植物的土壤养分含量均高于光板地,土壤有机质含量增加44％以上,生长木本盐生植物白刺、柽柳(Tamarix chinensis Lour.)的土壤养分含量高于生长草本盐生植物碱蓬、碱茅(Puccinellia distans Jacq.Parl.)的土壤,且不同盐生植物养分特征不同,白刺、柽柳N和P含量均高于盐地碱蓬、碱茅,K含量则与植物耐盐特性有关。     

浮床香根草对富营养化水体氮磷去除动态及效率的初步研究

采用浮床种植香根草技术初步研究了香根草对富营养化水体中主要养分氮、磷元素的去除动态及效率.试验结果表明,浮床香根草技术是一种潜在的利用植物修复富营养化水体的有效途径,这为发展利用浮床陆生植物治理富营养化水域提供了新的科学依据.     

盐胁迫下囊果碱蓬和陆地棉硝态氮低亲和吸收速率的差异及其生理分析

采用常规离子耗竭方法,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)为对照,在不同Cl-和NO3--N营养状况下,研究了盐生植物囊果碱蓬(Suaeda physophora Pall.)NO3-低亲和吸收动力学特征,探讨了盐胁迫下囊果碱蓬NO3-高效吸收的调控机制。结果表明:两种植物NO3-的低亲和吸收动力学呈线性吸收,且囊果碱蓬NO3-的净吸收速率和硝酸还原酶的活性显著高于陆地棉,说明囊果碱蓬具有较高的氮需求;10 mmol L-1KNO3预处理2 h后,囊果碱蓬和陆地棉地上部全氮的含量分别增加30.6%和36.8%;NO3-的净吸收速率分别降低了46.6%和45.5%,说明两种植物氮的吸收受到体内氮营养的负反馈调节;NaCl长期胁迫30 d显著抑制NO3-的吸收,陆地棉NO3-的净吸收速率下降幅度显著高于囊果碱蓬,而根系Cl-的含量显著高于囊果碱蓬;NO3-的净吸收速率与植物根系Cl-的含量呈显著性负相关,说明囊果碱蓬根系拒Cl-的能力显著高于陆地棉;NaCl或KCl短期胁迫2 h对囊果碱蓬NO3-的净吸收速率没有显著影响,但陆地棉NO3-的净吸收速率分别降低了43.8%和37.5%。研究结果证明了盐胁迫下囊果碱蓬NO3-的高效吸收与植物内部的高氮需求和Cl-的累积有关,而培养介质中Cl-的浓度对NO 3-的低亲和转运系统影响较小。     

两种盐生植物在南北疆地区的适生性及吸盐能力

为了摸清盐生植物在南北疆改良盐碱地的实际应用效果,更好地利用盐碱植物,在南北疆地区进行田间试验,研究了两种盐生植物在新疆南北疆盐碱地的适应性及吸盐能力。结果表明,盐生植物在南疆的成活率明显高于北疆;而盐地碱蓬成活率明显要高于海篷子;北疆种植的盐生植物其植物体内的总含盐量明显高于南疆种植的盐生植物,其中盐地碱蓬高出约55%,海篷子高出约46%。由此可以看出,盐地碱蓬和海篷子更适合于南疆地区生长,而在北疆环境两种盐生植物吸盐能力均强于南疆环境,海蓬子吸盐能力明显强于盐地碱蓬。     

富营养化水体中芦苇和菖蒲浮床氮净化能力比较研究

以小兴凯湖水为原水配制不同富营养化程度的污水,比较了芦苇和菖蒲浮床系统对TN的去除效果,分析了植物根系特征和植物吸收氮总量与氮去除效率和速率之间的关系,研究氮去除的主要途径和主要影响因素。结果表明,芦苇和菖蒲浮床对TN均有较强的净化能力,在TN浓度分别为9．63、4．58mg·L^-1的污水中,芦苇浮床对TN的平均去除率分别为91．5％和84．2％,菖蒲浮床的去除效率分别为89．9％和82．8％,植物吸收对氮去除的贡献率为36．4％～77．1％。两种污水中,芦苇浮床在生长末期前2d对TN的平均去除速率分别为4．20、1．77mg·L^-1·d^-1,显著高于菖蒲浮床的1．75、1．04mg·L^-1·d^-1。两种植物的根系总长度、表面积和体积3个指标均与TN去除速率呈正相关关系（R≥0．826,P〈0．01）,根系发达程度是影响TN去除速率的主要因素。     

鱼稻共生条件下陶粒载体水稻浮床提高细菌活性及多样性

以轻质陶粒为主要原料开发出一种新型生物浮床载体,并通过种植水稻构建了陶粒载体水稻浮床对池塘水环境进行修复。研究了陶粒载体水稻浮床对精养池塘的水质净化作用,并采用Biolog-ECO技术分析了陶粒载体水稻浮床对池塘浮游细菌碳源代谢模式和多样性的影响。结果显示,试验组池塘水中总氮(TN)、总磷(TP)和亚硝态氮(NO2–-N)等水质指标在8月份显著低于对照组,高锰酸盐指数(IMn)在8月份和10月份显著低于对照组。试验组池塘浮游细菌群落代谢活性(AWCD)、Shannon指数和丰富度指数在8月份显著高于对照塘,Shannon均匀度指数在10月份显著高于对照塘。浮床种植水稻产量达到5 900 kg/hm~2。结果表明陶粒载体水稻浮床在具备一定生产性能基础上,降低了精养池塘水中氮磷营养水平,改变了精养池塘浮游细菌群落碳源利用模式,并提高了池塘浮游细菌群落代谢活性和功能多样性。结果可为应用陶粒载体水稻浮床调控池塘水环境提供理论指导。     

修复剂对镉污染盐渍化土壤植物修复效率的影响

目前,重金属污染盐渍化土壤已成为世界性的环境问题,利用盐生植物进行修复具有良好的环境与经济效益,但如何提高盐生植物修复效率的研究尚较少。采用盆栽试验方法,通过向土壤中施加氯化钠和氯化镉溶液分别模拟无污染非盐渍化土壤(Cd0S0)、NaCl型盐渍化土壤(Cd0S4)、重金属Cd污染土壤(Cd3S0)、重金属Cd污染NaCl型盐渍化土壤(Cd3S4),研究施加乙二胺四乙酸(EDTA)和生物质炭对盐地碱蓬生长、离子平衡、Cd和Na⁺吸收的影响。结果显示,与Cd0S0相比,Cd0S4处理盐地碱蓬地上部干物质量显著增加115.5%~341.7%;与Cd0S4相比,Cd3S4处理盐地碱蓬地上部干物质量显著降低62.8%~84.4%,生物质炭使Cd3S0处理盐地碱蓬总干物质量显著增加328.6%。与Cd0S0或Cd3S0相比,Cd0S4和Cd3S4处理盐地碱蓬地上部及根部K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺、P/Na⁺显著降低;生物质炭显著增加了Cd3S0处理盐地碱蓬地上部P/Na⁺和根部K⁺/Na⁺、P/Na⁺。与Cd0S4相比,Cd3S4处理盐地碱蓬地上部和根部Na⁺浓度显著增加32.5%~94.5%,而盐地碱蓬地上部和根部Na⁺含量显著降低21.3%~90.9%;与Cd3S0相比,Cd3S4处理盐地碱蓬地上部Cd浓度和含量分别显著增加135.8%~223.6%和132.4%~471.5%。施加EDTA和生物质炭使Cd3S4处理盐地碱蓬地上部Na⁺浓度显著增加38.6%、56.0%,Na⁺含量增加199.6%、289.3%,Cd含量显著增加133.4%、173.4%。研究表明,在Cd污染NaCl型盐渍化土壤中施用EDTA和生物质炭可促进盐地碱蓬地上部对Cd和Na⁺的吸收积累,有助于提高植物修复效率,可为重金属污染盐渍化土壤修复提供基础数据和科学依据。     

甘肃省夏河地区影响冬虫夏草种群分布的土壤理化因子调查

[目的]对甘肃省夏河地区冬虫夏草分布的土壤理化因子进行分析,为保护冬虫夏草生境,实现其野生资源可持续利用及半人工培养提供科学依据。[方法]采用样方法研究土壤理化因子对冬虫夏草分布的影响。[结果]在不同深度层次的土壤中,pH值、全氮、全磷、速效磷和速效钾的差异不显著,土壤含水量、有机质、土壤水解氮、和全钾的差异极显著;5—10cm土壤中,土壤含水量、pH值、全磷极显著影响冬虫夏草分布,虫草数量最多,虫体形态表征也最好;第1主成分中全磷是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的重要因子,在第2主成分中,pH值是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的重要因子,第3主成分中,土壤含水量是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的重要因子。[结论]冬虫夏草对土壤层、土壤含水量、土壤酸碱性和全磷等土壤因子条件有着严格的要求,影响冬虫夏草分布的土壤理化因子次序为:APpH值WC(土壤含水量)TKTNOM(有机质)HN(水解氮)TPAK。     

菊芋根系分泌物改良滨海盐土的微生物机制

[目的] 探究菊芋在滨海盐土改良过程中的作用机制,分析菊芋和碱蓬根系分泌物的组分差异,明确土壤微生态环境的变化规律,进一步为盐土改良提供理论依据。[方法] 以种植菊芋和自然碱蓬植被为样地,对菊芋和碱蓬的根系分泌物进行对比分析,研究在根系分泌物作用下土壤微生物数量,微生物量碳氮,微生物群落结构以及土壤酶活性的变化,从而系统地阐明根系分泌物介导下盐土改良的微生物机制。[结果] 菊芋根际土壤中含有果糖（2.343×10^-3 g/kg）、葡萄糖（4.235×10^-3 g/kg）、蔗糖（2.670×10^-3 g/kg）,分别是碱蓬根际土壤的9.28,1.52和2.43倍。而菊芋根际与非根际中的果糖含量存在显著性差异（p<0.05）,其根际中含量为非根际的12.02倍。菊芋土壤还含有低聚果糖（蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖）,而碱蓬土壤中未检测出低聚果糖。除糖类外,菊芋根系分泌物还含有烷烃、酚、醛、酯、有机酸、醇、酮、酰胺,其组分较碱蓬土壤更为复杂且某些组分为菊芋特有〔1-氯—十八烷、正十六烷酸、2-甲基-Z-4-十四碳烯、十二酮、（Z）-9-十八碳酰胺、苯丙酸十六烷基酯等〕。功能性根系分泌物（如低聚果糖、果糖、十六烷、十八烷酸等）为根际微生物提供碳源、氮源和营养元素的同时,使菊芋根际土壤中微生物数量显著增加（p<0.05）,土壤微生物量碳、氮显著高于碱蓬土壤（p<0.05）,其值分别是碱蓬土壤的1.95和1.6倍,且菊芋根际的微生物量碳、氮约为非根际的1.69和1.50倍,优势菌群（变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门）所占比重达到90%,土壤有益菌群（Actinobacteria和Acidobacteria）的相对丰度显著增加（p<0.05）,土壤生物活性提升。此外,菊芋根际特有的分泌物（十六烷、烯醛等）,抑制了病原菌的生长,优化了微生物群落结构。除过氧化氢酶外,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸活性显著提高（p<0.05）,其活性分别是碱蓬土壤的1.83,1.88和3.30倍。[结论] 种植菊芋后,通过根际分泌物介导,改善土壤微生物群落结构与功能,增加土壤酶活性,使土壤生物活力得以整体提升,与原生植被碱蓬相比,降低了土壤含盐量,起到了改良盐土的作用。     

盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构及其功能

盐地碱蓬作为生物改良盐碱地的理想材料,其根际土壤微生物对土壤改良发挥着重要作用。为了深入探索环渤海滨海盐碱地碱蓬根际土壤细菌群落结构组成及其功能,采用Illumina Misep高通量测序平台对环渤海地区滨海盐碱地盐地碱蓬根际土壤和裸地土壤进行测序。从16个样本中获得有效序列734 792条, 4 285个OTUs,归属于41门、100纲、282目、400科、892属、1 577种。盐地碱蓬根际土壤细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯曲门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻细菌门(Cyanobacteria)、髌骨细菌门(Patescibacteria、浮霉菌门(Planctomycetes)组成。Alpha多样性计算结果表明,盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构多样性高并与裸地土壤间差异显著;LEfSe(LDAEffectSize)分析发现,盐地碱蓬与裸地差异指示种明显不同。PCoA与相关性Heatmap表明,盐地碱蓬、速效氮、速效钾、速效磷、电导率是影响土壤细菌目类水平群落组成的主要因子。PICRUSt(Phylogenetic InvestigationofCommunitiesbyReconstructionofUnobserved States)分析表明微生物群落在新陈代谢等40个功能方面盐地碱蓬根际土壤比裸地土壤高。本研究表明盐地碱蓬覆盖能够降低土壤盐分,增加土壤养分,对土壤细菌群落多样性及其功能有积极作用。     

盐地碱蓬生长对滨海重盐碱地的改土效应

盐地碱蓬是滨海盐碱地生态系统群落演替中的先锋物种,也是植被建设的重要植物。为探究盐地碱蓬对滨海盐碱地的改土效应以及作用机制,通过滨海平原盐碱地原生盐地碱蓬群落土壤调查,结合室内土柱种植试验,研究了盐地碱蓬生长对滨海盐土土壤结构、土壤水分入渗特征及土壤盐分分布的影响,比较了盐地碱蓬通过植株吸收盐分和通过改善土壤结构促进盐分淋洗对滨海盐碱地降盐、改土的效果。结果表明:1)盐地碱蓬生长对滨海盐土土壤结构有明显的改善效果,野外生长盐地碱蓬的0～20cm土层土壤容重显著低于裸地,而土壤孔隙度显著高于裸地地块;室内土柱种植盐地碱蓬降低了各层土壤容重,平均降低6.16%;增加了各层土壤孔隙度,增加1.59%～5.15%。2)盐地碱蓬生长显著提升了滨海盐土土壤水分入渗性能。野外入渗试验结果显示,相同入渗时间内,生长盐地碱蓬的土壤累积入渗量、初始入渗率及稳定入渗率分别是裸地的3.6倍、2.5倍和3.0倍。室内土柱模拟试验结果显示,盐地碱蓬处理土壤的初始入渗率为0.08mm·min?1,是裸地处理的2.6倍;稳定入渗率为0.03mm·min?1,是裸地处理的3.0倍。3)盐地碱蓬的生长明显降低了土壤含盐量,盐地碱蓬收获后,野外调查试验和室内土柱试验中裸地处理0～40cm土层土壤含盐量分别降低2.67%和12.98%,而盐地碱蓬处理分别降低12.08%和49.28%。野外调查和室内土柱试验中,盐地碱蓬植株移走的盐量分别占总脱盐量的5.60%和2.26%,淋洗脱盐量分别占总脱盐量的94.40%和97.74%。以上结果表明,滨海重盐碱地种植盐地碱蓬具有明显的降低土壤含盐量的作用,这种作用除植株吸收带走部分盐分外,更重要的是通过盐地碱蓬的生长改善了土壤结构、加速了土壤水分入渗、促进了土壤盐分的淋洗。     

海水养殖废水浇灌下不同盐生经济植物生理特征及其比较

采用大田试验,研究了无施肥条件下海水浇灌(对照)、1∶1海水养殖废水(1∶1养殖废水处理)、全海水养殖废水(全养殖废水处理)处理以及施肥条件下海水浇灌(施肥处理)对海蓬子和碱蓬植株生长与生理特性的影响。结果表明:1∶1养殖废水处理的植株地上部干重(DW)显著高于对照,但全养殖废水处理植株地上部DW低于对照;施肥处理植株地上部DW明显高于所有对照和其他处理,随着生育期的延长,上述效应愈加明显,尤其体现在碱蓬植株上。与施肥处理相比,两配比养殖废水灌溉抑制了2种植物生长,降低了植株地上部氮磷(NP)含量、叶绿素含量(CHL)含量和可溶性蛋白(SP)含量,并随养殖废水配比上升而降低越显著;相反,2种植物细胞相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量却随着养殖废水配比的上升而升高,碱蓬的上升比海蓬子更为明显。与对照相比,1∶1养殖废水不同程度提高了2种植物DW、CHL含量、植株地上部NP含量、内肽酶、羧肽酶、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性以及SP和游离氨基酸(FAA)含量;并且,随着养殖废水配比的上升,2种植物以上各指标却不同程度地下降。综上所述,1∶1养殖废水处理可有效促进2种植物叶绿素合成,提高SOD、POD活性,降低MDA积累量,减少细胞膜受损,进而加快植株生长,增加NP吸收。2种植物相比,碱蓬对海水养殖废水浓度的生理响应较海蓬子敏感。1∶1养殖废水处理可很大程度上替代肥料的施用,从而降低环境污染。