油污胁迫下土壤微生物群落结构对外源施用玉米秸秆生物质炭的响应

[目的]分析外源施用玉米秸秆生物质炭对石油污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响方式,旨在为黄土高原陇东地区油污土壤生态修复提供新的土壤调理剂。[方法]对轻度(5%)和重度(20%)油污土壤分别实施了玉米秸秆生物炭(B)、金盏菊(J)和金盏菊+玉米秸秆生物炭(JB)3种处理方式,采用常规方法测定了不同处理组间土壤总石油烃(TPH)去除率、酶活性和土壤微生物群落结构。[结果]①轻度污染时土壤总石油烃(TPH)去除率为JB_5(61.95±1.39%)最高,重度污染时为JB_(20)(56.44±1.89%)最高(p0.05);②外源施用玉米秸秆生物质炭能有效增加轻重两种油污浓度的土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性;③油污浓度由5%增至20%,两种生物质炭参与的处理组(JB_(20)和B_(20))土壤微生物群落结构组成差异相对较小(p0.05);④非度量多维尺度(NMDS)分析结果显示,土壤脱氢酶、多酚氧化酶、Chao1指数和Shannon指数是驱动J_5,B_5,B_(20),JB_5和JB_(20)处理组土壤微生物群落结构分异于CK_5,CK_(20)和J_(20)处理组的主要环境因子。[结论]轻重两种油污浓度胁迫时外源施用玉米秸秆生物质炭可显著增加土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性,驱动土壤微生物群落结构变化,从而提高了土壤TPH去除率,因此陇东黄土高原地区油污土壤场地生态修复时可选用玉米秸秆生物质炭作为土壤调理剂。     

非洲菊对陇东地区油污土壤的生态修复

为评估非洲菊(Gerbera jamesonii)在陇东地区对石油污染物生物降解的潜力,研究植物应对不同油污浓度胁迫的生长和根际土壤环境响应,本研究分析了非洲菊应对4种油污浓度(1%、3%、5%和7%)胁迫时的植物生长指标、土壤环境指标以及土壤总石油烃(total petroleum hydrocarbons,TPH)、烷烃和芳烃的降解率和降解速率。结果显示:1)土壤TPH、烷烃和芳烃降解率随油污浓度的增加而逐步降低,但其降解速率在油污浓度为5%时最高;2)非洲菊株高、根长和出苗率均随油污浓度的增加而逐渐降低(P<0.05),重度污染(7%)对其地上部生物量有显著抑制作用(P<0.05),而中度污染(3%和5%)对其地上部和地下部生物量有显著促进作用(P<0.05);3)当油污浓度<5%时,非洲菊通过增加土壤脱氢酶、地下部及地上部生物量和土壤微生物多样性来提高土壤TPH降解率,且非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析结果显示,植物生物量、土壤酶活性和微生物特性的彼此间共同效应是决定土壤TPH降解率的主要环境因素,而重度污染对非洲菊植物体生物量的抑制作用是导致其土壤TPH降解率显著降低的关键因素。综上所述,5%油污浓度应设为非洲菊耐受力阈值浓度,且在该浓度下非洲菊可确定为具备油污土壤修复潜力的良好植物品种。     

4种适生植物对陇东地区油污土壤场地生态修复的响应

[目的]选取陇东黄土高原地区4种本地植物作为试验材料,进行了为期3个月的场地生态修复工程,旨在为该地区开展油污土壤植物场地生态修复技术提供新的植物品种和基础数据参考。[方法]采用常规方法测定了不同油污浓度胁迫下受试植物根际土壤总石油烃(TPH)降解率、降解菌数量及部分生长指标在不同油污浓度胁迫时响应情况。[结果](1)紫花苜蓿和金盏菊根际TPH降解率在轻度污染时相对较高,而重度污染时菊科植物显著高于豆科植物(p0.05);(2)油污浓度增加可显著抑制菊科植物根长以及豆科植物根际石油降解菌数量(p0.05),亦对紫花苜蓿地上部干重及金盏菊地下部干重和株高则有显著促进作用(p0.05);(3)方差分解结果显示:石油降解菌数量×TPH转移效率以及植物生长指标×石油降解菌数量的交互作用是决定两种菊科植物TPH降解率的关键因素。[结论]4种适生植物各项指标对陇东地区油污土壤场地生态修复的响应方式因种而异,而两种菊科植物油污耐受性和修复效果相对较好,因此在该地区具备一定的应用潜力。