多环芳烃污染土壤的植物-微生物联合修复初探

在温室盆栽条件下,通过种植紫花苜蓿单独或联合接种菌根真菌(Glomus caledonium L.)(AM)和多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用植物-微生物强化修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果。试验结果表明,接种菌根真菌和PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解。经过90天修复试验,种植紫花苜蓿接种AM、DB和DB+AM处理的PAHs的降解率分别为47.9%、49.6%、60.1%,均高于只种植紫花苜蓿的对照处理(CK)(21.7%)。另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率。同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高,这也是种植紫花苜蓿接种微生物能够有效促进土壤PAHs降解的原因。     

真菌对污染水稻土中苯并[a]芘共代谢降解研究

在恒温和恒定转速培养条件下,模拟生物泥浆反应器法,选择从石油污染土壤中分离出来的青霉菌、黑曲霉、白腐真菌等3种真菌,在添加不同浓度菲和邻苯二甲酸作为共存底物情况下,研究其对水稻土中苯并[a]芘（B[a]P）的共代谢降解。结果表明,未灭菌土壤对B[a]P有降解能力。当土壤中添加菲时,提高了B[a]P在土壤中的降解率,100 mg kg-1浓度菲处理的降解率显著高于200 mg kg-1浓度菲处理,邻苯二甲酸对B[a]P降解影响不大。灭菌土壤中的B[a]P几乎没有降解。添加菲及邻苯二甲酸均促进了青霉菌对B[a]P的降解,其中菲浓度为100 mg kg-1处理效果最显著。与灭菌土壤相比,接种黑曲霉提高了B[a]P的降解率,但添加菲与邻苯二甲酸却均抑制了黑曲霉菌对B[a]P的降解。白腐真菌能有效地降解B[a]P,但高浓度菲抑制了白腐真菌对B[a]P的降解,同时邻苯二甲酸对促进白腐真菌降解B[a]P的效果不明显。     

丛枝菌根(AM)真菌对土壤中阿特拉津降解的影响

于盆栽高粱(Sorghum,龙杂一号)条件下研究了丛枝菌根(AM)真菌根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)和摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)降解土壤中阿特拉津的效用。结果表明,阿特拉津(浓度为50 mg/kg)污染土壤中,供试AM真菌都能够侵染高粱根系形成菌根,而且GM比GI侵染效果好,最高侵染率可达到90.5%,显著提高了植株的生物量。接种AM真菌后土壤中阿特拉津的残留浓度显著低于不接种对照处理,并且接种GM比GI对阿特拉津的降解效果显著。接种GM处理的土壤中阿特拉津最高降解率达到了91.6%,其中菌根效应占22.6%。接种AM真菌的宿主植物根际土壤中微生物数量多于不接种处理,且GM优于GI处理,说明AM真菌能促进根际微生物的繁殖。此外,接种AM真菌后能显著增加土壤中脲酶活性,但对过氧化氢酶活性影响不显著。认为GM是一株比较理想的修复阿特拉津污染土壤的AM真菌。     

黑麦草对土壤中苯并[a]芘动态变化的影响

本文通过盆栽试验初步研究了黑麦草 (LoliummultiflorumLam)对污染土壤中多环芳烃苯并 [a]芘动态变化的影响。盆栽试验设计 3种苯并 [a]芘处理浓度 ,分别为 1、10、10 0mgkg-1。将苗龄为 1周的黑麦草移植于受苯并 [a]芘污染的土壤中 ,同时设置有相同的苯并 [a]芘处理浓度但不种植物的对照试验。试验在2 0m3 的控温、控光的生长室内进行 ,土壤湿度维持在田间持水量的 6 0 %。通过 12 0d的温室盆栽试验 ,观察到土壤中苯并 [a]芘的可提取浓度随着时间逐渐减少 ,种植黑麦草加快了土壤中可提取态苯并 [a]芘浓度的下降。在 1、10、10 0mgkg-1苯并 [a]芘处理浓度下 ,黑麦草生长的土壤中苯并 [a]芘的减少率分别达 82 3%、74 0 %和 5 5 9%。结果还显示 ,随盆栽时间的延长 ,黑麦草根圈土壤中多酚氧化酶含量提高 ,这可能根圈土壤中可提取态苯并 [a]芘含量降低有关。黑麦草的地上部可以积累苯并 [a]芘 ,变幅在 0 0 6～ 3 6 0mgkg-1。初步认为 ,土壤具有缓解苯并 [a]芘污染的自然本能 ,促进黑麦草生长 ,增强土壤多酚氧化酶活性 ,可提高黑麦草对苯并 [a]芘污染土壤的修复能力。     

低磷环境下接种丛枝菌根真菌促进紫花苜蓿生长和磷素吸收的机理

  【目的】  磷极易被土壤吸附和固定,导致土壤中磷有效性较低。研究接种丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 和低磷处理两者交互对紫花苜蓿生长和磷吸收的影响,为提高碱性土壤中磷肥利用率提供理论依据。  【方法】  以黄绵土和紫花苜蓿 (Medicago sativa) 为试验材料进行盆栽试验。在施磷0、5、20 mg/kg (P0、P5、P20) 3个水平下,分别设接种和不接种丛枝菌根 Glomus mosseae BGC YN02 (+AMF、–AMF) 处理。植物生长120天后测定植株生物量、磷吸收量、AMF侵染率以及根际和非根际土壤的pH、土壤碱性磷酸酶活性、土壤有效磷含量、土壤微生物生物量磷,分析根际有机酸的组成与含量。  【结果】  +AMF处理中植物根系被AMF侵染,且施磷水平对侵染率没有显著影响;施磷和+AMF处理显著提高了植株地上部、地下部生物量以及磷含量,其中P20+AMF处理生物量和磷含量最高;根际有机酸总量随施磷水平上升而显著降低,但+AMF处理有机酸总量高于–AMF处理,其中柠檬酸和乙酸含量的变化较为明显;施磷和+AMF显著降低土壤碱性磷酸酶活性,增加土壤有效磷含量和微生物生物量磷,且低磷环境 (P0、P5) 下根际土壤碱性磷酸酶活性和微生物生物量磷均显著高于非根际土;P20处理显著降低磷利用效率和磷肥利用率,+AMF处理显著提高磷肥利用率。  【结论】  碱性土壤 (黄绵土) 中,AMF和紫花苜蓿根系能建立较好的共生关系,低施磷水平 (施磷量 ≤ 20 mg/kg) 对AMF侵染率没有显著影响。施磷和接种AMF均可以显著促进紫花苜蓿生长和磷吸收。低磷环境下,接种AMF可以扩大植物根系吸收范围,同时增强根际土壤碱性磷酸酶活性,促进根系分泌有机酸,特别是乙酸和柠檬酸,从而提高磷肥利用率。     

基于野外大田试验的接菌紫穗槐生态修复效应研究

[目的]研究接菌紫穗槐对矿区退化植被的恢复生态效应,以期为丛枝菌根真菌应用于西部干旱半干旱煤矿区生态重建提供理论基础和野外试验基础数据。[方法]以紫穗槐为宿主植物,在野外大田条件下研究接种丛枝菌根真菌和紫穗槐的共生状况,以及对煤矿开采沉陷区植物根际土壤的改良作用。[结果]4a的连续监测结果表明,接菌促进了紫穗槐的生长,接菌紫穗槐成活率比对照高30%以上;接菌紫穗槐菌根侵染率和菌丝密度显著高于对照;接种菌根提高了紫穗槐根际土壤有效磷含量且降低了pH值,取得较好的生态修复效应。[结论]在野外大田条件下,接种菌根真菌能够促进植物—菌根共生关系的形成,改善植物—菌根共生体的营养环境。     

红壤中丛枝菌根真菌对污泥态铜生物有效性的影响

以玉米为宿主植物 ,研究了不同污泥量 (0、1 %、4% )施入红壤后接种丛枝菌根真菌Acaulosporalaevis、Glomuscaledonium和Glomusmanihotis对菌根侵染率、孢子密度、玉米生长和铜生物有效性的影响。结果表明 ,施用 1 %的污泥可增加接种A laevis的菌根侵染率和孢子密度 ,其玉米地上部和地下部生物量也有显著增加 ,而不接种 (含土著菌根真菌 )、接种G caledonium和G manihotis的菌根侵染率、孢子密度、玉米地上部和地下部生物量却有显著下降 (p<0 0 5 )。施用 1 %的污泥时接种A laevis降低了玉米地上部铜浓度 ,而接种G caledonium和G manihotis却增加了玉米地上部铜浓度 ,另外 ,接种处理增加玉米根部对铜的吸收总量。不同的菌根真菌对重金属的耐受力是不同的 ,只有施入一定的污泥量即在一定污染程度下才能发挥菌根真菌A laevis对污染土壤的修复作用     

丛枝菌根真菌菌丝对土壤微生物群落结构及 多氯联苯降解的影响

以摩西球囊霉(Glomus mosseae)为供试菌种,在光照培养箱内利用分室根箱研究丛枝菌根真菌菌丝对多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)污染土壤的修复效应及其机理。试验设置接种丛枝菌根真菌的处理以及不接种的对照,选用美国南瓜(Cucurbita pepo L.)为供试植物,在南瓜生长40天后将接种菌根真菌处理的菌丝室土壤从尼龙网向外水平分为4层取样,测定PCBs及磷脂脂肪酸含量。结果表明:菌丝可以穿越尼龙网影响菌丝室土壤,且距离尼龙网越远菌丝量越低;菌丝显著促进了土壤微生物量(P0.05),并改变了不同土层土壤微生物群落结构;接种菌根真菌处理各土层PCBs降解率为35.67%~57.39%,均显著高于对照的17.31%,相关分析结果表明土壤三氯、四氯联苯以及PCBs总量与菌丝量呈极显著负相关(P0.01);菌丝际土壤微生物量,特别是细菌生物量与土壤三氯联苯含量呈显著负相关(P0.05)。可见,菌丝通过影响菌丝际土壤微生物群落结构及生物量,促进三氯及四氯联苯降解,从而提高土壤PCBs修复效率。     

两株细菌与丛枝菌根真菌联合接种对红壤中DEHP降解的影响

采用绿豆为供试植物,通过温室盆栽试验研究接种邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)降解菌与丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌对DEHP污染土壤的修复作用以及对植物生长的影响。试验土壤中添加DEHP浓度为100mg kg-1,试验设AM真菌Acaulospora 90034、降解菌Bacillus sp.DW1和Gordonasp.DH3单独接种以及互相组合的联合接种处理,同时设置不接种的对照处理(CK)。苗后60d收获植株。结果表明,AM真菌能很好地侵染绿豆的根系。菌根侵染提高了绿豆植株的干重,同时也促进了绿豆的磷营养,但接种DW1与DH3对菌根侵染率与绿豆生长都没有显著影响。三种菌剂无论是单独或者联合接种都能显著促进土壤中DEHP的降解,但三种菌剂同时接种对DEHP的降解能起到最好的协同作用。同时,接种AM真菌也减少了DEHP在绿豆地上部分的累积,这些都为DEHP污染农田土壤的生物修复提供了理论依据。     

铅和苯并[a]芘混合污染酸性土壤上黑麦草生长及对污染物的吸取作用

设置铅(Pb)处理浓度为0、5001、0002、000 mg kg-1(烘干土计),苯并[a]芘(B[a]P)处理浓度为0、12.5、255、0 mg kg-1(烘干土计),完全组合设计,对每一处理通过种植和不种植黑麦草盆栽试验,研究了B[a]P和Pb混合污染酸性红砂土上黑麦草(Lolium perenneL.)的生长及对污染物积累的吸取作用。试验表明,铅是抑制黑麦草株高和产量的主要因素,在低Pb处理浓度下,B[a]P对黑麦草生长有一定的促进作用。在试验61 d内,黑麦草吸收的铅占土壤铅添加量的4.7%,黑麦草吸收的B[a]P占土壤B[a]P添加量的0.023%;种植黑麦草的土壤B[a]P残留率平均为42.6%;而未种植黑麦草的土壤B[a]P平均残留率为50.9%。该研究结果表明,当Pb-B[a]P混合污染土壤时,在一定的浓度范围内黑麦草能吸收土壤中的Pb和B[a]P,黑麦草对Pb-B[a]P混合污染土壤有一定的吸取修复作用。     

丛枝菌根作用下土壤中多环芳烃的残留及形态研究

采用盆栽试验方法,以苊为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了丛枝菌根(AM)作用下土壤中 PAHs 的残留及形态.供试污染土壤中苊的起始浓度为 35.0 mg/kg.结果表明,AM作用下土壤中苊总残留量明显降低;接种摩西球囊霉菌Glomus mosseae或幼套球囊霉菌Glomus etunicatum后,供试两个污染土样中苊总残留降解率达32.7%～45.2%,比未接种对照高 6.8%～9.8%.有机溶剂提取态是土壤中苊残留的主要部分,AM 作用促进了苊各形态之间的转化;接种AM后土壤 1、2 中苊可脱附态和有机溶剂提取态残留量分别比对照降低了17.0%～37.8% 和 5.4%～26.6%,而结合态残留量比对照增加了12.2%～89.5%.AM 作用能降低土壤中苊可提取态残留含量;但培养55 天后土壤中仍有 65.7%～81.7% 苊属于可提取态残留,对生物有毒害风险.     

丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了两种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和 Glomus etunicatum对三叶草(Trifolium subterraneum L.)和辣椒（Capsicum annuum L.）修复芘污染土壤的影响。供试土样中芘初始浓度为0 ~ 75.18 mg/kg。结果表明,接种AMF可促进供试植物对土壤中芘的吸收,并且显著提高三叶草根的芘含量、根系富集系数、根和茎叶的芘积累量,但对辣椒根和茎叶芘含量、根系富集系数的影响不显著,这主要与植物的菌根侵染率和“菌根依赖度”不同有关。接种AMF土壤中芘的削减率高于普通植物修复,但植物吸收积累对修复的贡献率小于0.2%;因此推测,AM作用下良好的根际环境对土壤微生物数量和活性的提高、进而对土壤中芘降解的促进可能是菌根修复的主要机理。     

Interactive effect between Cu‐adapted arbuscular mycorrhizal fungi and biotreated agrowaste residue to improve the nutritional status of Oenothera picensis growing in Cu‐polluted soils

The interactive effect of sugar beet (SB) agrowaste and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi inoculation in response to increasing Cu levels was evaluated in the metallophyte Oenothera picensis. Plants were grown in a Cu‐added soil (0, 100, or 500 mg Cu kg^?1), in presence or absence of SB, and inoculated with: (1) indigenous Cu adapted mycorrhiza (IM) isolated from Cu‐polluted soils; (2) Claroideoglomus claroideum (CC); or (3) maintained uninoculated (control). Sugar beet application produced an increase in shoot biomass of 2 to 7 times, improving plant nutritional status and allowing their survival at the highest Cu concentrations. Moreover, AM fungi utilization had a positive effect promoting the plant establishment; nevertheless, Cu plant concentration as well as the mycorrhizal development in terms of AM colonization, AM spore density, and glomalin production were strictly dependent of the AM fungi strains used. Remarkable differences between AM fungi strains were observed at the highest soil Cu level where only plants colonized by IM were able to survive and grow when no SB residue was added. An interactive effect between AM fungi and SB produced a higher plant growth than plants without the amendment application, improving the plant establishment and allowing their survival at highest copper concentrations, suggesting that this combination could be used as a biotechnological tool for the phytoremediation of Cu‐polluted soils.     

接种丛枝菌根真菌的种植紫花苜蓿土壤中球囊霉素含量与去除的关系

以菲和芘为多环芳烃（PAHs）代表物,以紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为宿主植物,选用幼套球囊霉（Glomus etunicatum, Ge）、摩西球囊霉（Glomus mosseae,Gm）和层状球囊霉（Glomus lamellosum,Gla）3种丛枝菌根真菌（AMF）,研究了接种AMF下土壤中AMF菌丝密度、球囊霉素含量与PAHs去除率的关系。35~75 d,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菌丝密度、总球囊霉素含量、易提取球囊霉素含量均随时间延长而显著增大,与不接种对照相比,75 d时接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中易提取球囊霉素含量提高了48.58%、55.99%和50.23%,总球囊霉素含量则提高了38.75%、50.95%和46.12%。接种AMF促进了土壤中菲和芘的去除,随着时间（35~75 d）延长,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菲去除率分别高达83.4%~92.7%、82.1%~93.8%、86.9%~93.4%,芘去除率达42.2%~63.5%、43.7%~69.2%、44.6%~66.4%。接种Ge、Gm和Gla处理土壤中AMF菌丝密度、总球囊霉素含量均与土壤中菲和芘的去除率之间存在极显著正相关关系,表明接种AMF提高了土壤中AMF菌丝密度和总球囊霉素含量,并促进了土壤中PAHs的去除。研究结果为阐明丛枝菌根修复PAHs污染土壤的规律及机理提供了依据。     

DEHP污染的两种土壤中接种丛枝菌根对豇豆生长和DEHP降解的影响

A 60-day pot experiment was carried out using di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) as a typical organic pollutant phthalic ester and cowpea (Vigna sinensis) as the host plant to determine the effect of arbuscular mycorrhizal inoculation on plant growth and degradation of DEHP in two contaminated soils, a yellow-brown soil and a red soil. The air-dried soils were uniformly sprayed with different concentrations of DEHP, inoculated or left uninoculated with an arbuscular mycorrhizal (AM) fungus, and planted with cowpea seeds. After 60 days the positive impact of AM inoculation on the growth of cowpea was more pronounced in the red soil than in the yellow-brown soil, with significantly higher (P < 0.01) mycorrhizal colonization rate, shoot dry weight and total P content in shoot tissues for the red soil. Both in the yellow-brown and red soils, AM inoculation significantly (P < 0.01) reduced shoot DEHP content, implying that AM inoculation could inhibit the uptake and translocation of DEHP from roots to the aboveground parts. However, with AM inoculation no positive contribution to the degradation of DEHP was found.     

蚯蚓和丛枝菌根真菌对南瓜修复多环芳烃污染土壤的影响

在温室盆栽实验条件下,研究接种AM(arbuscular mycorrhiza)真菌、蚯蚓(Eisenia fetida)对南瓜(Cucurbita moschata)修复3环以上多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的影响,试验设置单接AM真菌、单接蚯蚓、双接AM真菌和蚯蚓、不接种的对照共4个处理,播种10周后收获。结果表明,接种AM真菌和蚯蚓促进AM真菌侵染南瓜,增加南瓜生物量;显著提高南瓜修复土壤中Phe(菲)、An(t蒽)、Py(r芘)、BkF(苯并(k)荧蒽)、BaP(苯并(a)芘)、BPe(r苯并(g,h,i)苝)等PAHs污染物的效率,促进南瓜高效地吸收3~5环PAHs,尤其是AM真菌和蚯蚓共同接种条件下对南瓜修复土壤效果最优;AM真菌利于南瓜转移根系吸收的高浓度PAHs化合物至地上部,降低PAHs对根系的胁迫,增强南瓜在高浓度PAHs污染土壤中存活,有利于南瓜应用于高浓度PAHs污染土壤的高效修复;蚯蚓对南瓜地下部吸持3~5环高分子量的PAHs化合物有积极作用。因此,选用的AM真菌和蚯蚓在土壤中具有协同作用,促进南瓜高效修复PAHs污染土壤。     

铅锌矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊生长与吸镉的影响

盆栽试验研究了土壤不同施Cd水平(0、20、50 mg kg-1)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊根系侵染率、植株生物量及Cd吸收与分配的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌显著提高了Cd胁迫下万寿菊的根系侵染率和植株生物量;随着施Cd水平提高,各处理植株Cd浓度和Cd吸收量显著增加。各施Cd水平下万寿菊地上部Cd吸收量远远高于根系Cd吸收量,尤其在20 mg kg-1施Cd水平下,接种处理地上部Cd吸收量是根系的3.90倍,对照处理地上部Cd吸收量是根系的2.33倍;同一施Cd水平下接种处理地上部Cd吸收量要显著高于对照。总体上,试验条件下污染土壤中分离的丛枝菌根真菌促进了万寿菊对土壤中Cd的吸收,并增加了Cd向地上部分的运转,表现出植物提取的应用潜力。     

丛枝菌根真菌(Glomus caledonium)对铜污染土壤生物修复机理初探

利用盆栽试验,研究了丛枝菌根真菌(Glomus.caledonium)在不同程度铜污染土壤上对玉米苗期生长的影响。结果表明,即使在土壤施铜量达150mg/kg时,菌根真菌对玉米仍有近55%的侵染率;接种菌根真菌,能显著促进玉米根系的生长。菌根玉米的根系生物量和根系长度,平均较未接种处理分别提高108.4%和58.8%;接种处理的植株地上部生物量达到每盆(3株)10.58g,显著高于不施铜的非菌根玉米。这些结果表明,丛枝菌根真菌对铜污染具有较好的抗性;并且由于菌根的形成,使宿主植物明显地改善了对磷的吸收和运输,并能通过抑制土壤酸化、降低土壤可溶态铜的浓度等机制,增强宿主植物对铜污染的抗(耐)性。在150mg/kg施铜水平时,与非菌根玉米相比,菌根玉米地上部和根系铜浓度分别降低24.3%和24.1%,吸铜量分别提高了28.2%和60.0%,表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。