铅胁迫对金丝草生长及生理生化的影响

采用土培方法,探究不同梯度铅胁迫(0、1000、2000和3000 mg·kg^-1)对金丝草生长形态、体内抗氧化系统和渗透调节物质的影响。结果表明:低浓度(1000 mg·kg^-1)处理会诱导金丝草叶片过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白(SP)含量和根系抗超氧阴离子自由基活力(ASAFR)、可溶性糖(SS)及脯氨酸(Pro)含量增加,使得金丝草植株总抗氧化能力(T-AOC)处于较高水平,促进了金丝草株高、叶长和生物量的增加。随胁迫浓度增加,高浓度(2000~3000 mg·kg^-1)处理下,金丝草叶片和根系丙二醛(MDA)含量迅速增加,株高、叶长、叶面积和生物量下降,生长受到抑制。但金丝草通过增强叶片和根系POD、过氧化氢酶(CAT)活性来抵御过氧化作用,提高可溶性蛋白和可溶性糖含量维持细胞正常运作,增加根系生物量占比来加强根系发育,一定程度适应了高浓度铅胁迫。综上表明,金丝草主要通过叶片和根系不同抗氧化酶差异化响应、提高渗透调节物质含量,提升金丝草植株总抗氧化能力等途径来提高Pb耐性,对Pb污染矿区植物修复有较大潜力。     

酸胁迫对马尾松种子萌发不同时期体内渗透调节物质和酶活性的影响

为揭示马尾松能在土壤酸化的稀土矿废弃地生长和更新的适应机理,以马尾松种子为试验材料,设计不同pH值(5.5、4.5、3.5)酸胁迫试验,测定酸胁迫下马尾松种子萌发、胚根胚芽生长、体内渗透调节物质和酶活性等指标,并采用隶属函数法进行综合评价。结果表明,马尾松种子各萌发指标均随pH值降低呈减小趋势,但pH值3.5和pH值4.5对发芽率、发芽势和发芽指数无显著影响,pH值5.5对发芽率和发芽指数有显著促进作用,pH值3.5对活力指数有显著抑制作用;不同酸胁迫处理均显著抑制马尾松胚根伸长,但pH值5.5及pH值4.5对胚芽和胚根鲜质量有促进作用;随pH值降低,露白期马尾松种子可溶性蛋白含量呈降低趋势,且显著小于对照,但发芽期则与对照无显著差异;露白期和发芽期马尾松种子的脯氨酸和可溶性糖呈增加趋势,且pH值3.5时露白期和pH值4.5时发芽期脯氨酸含量显著大于对照;露白期马尾松种子体内POD活性随pH值降低先升后降,而MDA含量则相反;露白期和发芽期CAT和SOD活性均随酸胁迫程度增强逐渐增加;隶属函数值随pH值降低先增后减,仅pH值3.5时小于对照。综上,马尾松种子对酸胁迫有较强耐性,脯氨酸、...     

红壤侵蚀区不同地层背景马尾松林土壤理化特性及细菌多样性

[目的] 揭示土壤理化特性与细菌丰度之间的内在关系,为红壤侵蚀区马尾松林水土流失分区精准治理提供参考。[方法] 以福建省长汀县红壤侵蚀区马尾松林为研究对象,选择侏罗系中统漳平组中段(J₂Z²)、侏罗系中统漳平组下段(J₂Z¹)、侏罗纪燕山期早期侵入岩(γ₅^{2(3) c})、第四系全新统(Q_h)4种地层背景,分析测定不同地层背景马尾松林土壤理化特性和细菌群落组成及多样性。[结果] 不同地层背景马尾松林土壤理化指标整体表现为：J₂Z¹＞J₂Z²＞Q_h＞γ₅^{2(3) c};土壤养分含量各地层背景各有丰缺,J₂Z¹地层背景土壤有机质含量大于其他地层,Q_h地层背景氮含量大于其他地层,而γ₅^{2(3) c}地层背景磷和钾含量较高;4种地层背景土壤细菌差异操作分类单元(OTU)数目表现为：Q_h＞J₂Z²＞J₂Z¹＞γ₅^{2(3) c},分别占总OTU数目的21.62%,18.29%,16.79%,12.08%;细菌群落多样性表现为：J₂Z²＞Q_h＞γ₅^{2(3) c}＞J₂Z¹;J₂Z¹地层和Q_h地层土壤细菌多样性与土壤含水率和土壤pH值正相关,J₂Z²地层与土壤容重以及全磷含量正相关,γ₅^{2(3) c}地层与土壤钾含量和速效氮含量正相关。[结论] 红壤侵蚀区不同地层背景马尾松林土壤理化特性存在一定差异,在植被恢复过程中应考虑地层背景因素进行分区治理,细菌对不同地层背景土壤性质具有一定指示作用。     

木荷杉木混交林水源涵养功能研究

通过野外调查和试验测定,对木荷、杉木混交林和纯林水源涵养能力进行研究。结果表明:木荷、杉木混交林地上部持水量、土壤层持水量、林分总持水量均比纯林大,均表现为木荷×杉木(6∶4)>木荷×杉木(4∶6)>木荷纯林>杉木纯林;各林分不同层次持水量为土壤层>林冠层>枯落物层>林下植被层,林分总持水量主要集中在土壤层,0～100 cm土层持水量占林分总持水量的99%以上,不同林分土壤层持水量差异主要在0～40 cm,60～100 cm土壤层持水量差异较小。混交林水源涵养功能大于纯林。     

不同植被配置模式对福建紫金山金铜矿废弃地土壤质量的恢复效果

为了了解植物治理措施对福建紫金山金铜矿矿山废弃地土壤质量的恢复效果,设置不同植被治理模式：马尾松＋胡枝子（模式A）、马尾松＋胡枝子＋香根草＋本地河滩草（模式B）、马尾松＋本地河滩草（模式C）、枫香＋本地河滩草（模式D）、桉树＋本地河滩草（模式E）和马尾松＋桉树＋本地河滩草（模式F）,同时设置矿区周边未经开采的对照样地,通过对不同配置模式下土壤理化性质的分析测定,比较其对矿山废弃地土壤质量恢复效果的差异。结果表明：恢复5 a后,不同植被配置模式土壤理化性质均有较大改善,除模式B和模式C外,其他模式土壤含水率均超过了对照,模式A、模式D、模式E和模式F分别达到对照的1.99、1.78、1.34倍和1.66倍;模式B、模式C和模式F可较快改善土壤团聚体结构,提高土壤抗蚀性;模式D可较快提高土壤各养分含量,有利于土壤营养状况的改善,恢复5 a后全N、水解N、全P和速效K分别为对照的54.98%、78.17%、63.18%和85.19%;模式F对土壤重金属Pb、Cd、Cr、Ni、Zn、Mn和Cu均有较好的修复效果;在植被配置模式中加入本地河滩草,可较大提高废弃地土壤的抗蚀能力。结合聚类分析结果可以得出,马尾松＋胡枝子＋香根草＋本地河滩草（模式B）、枫香＋本地河滩草（模式D）和马尾松＋桉树＋本地河滩草（模式F）3种模式较适合应用于紫金山矿山废弃地的植被恢复。     

异质Pb胁迫对超富集植物金丝草根系生长及生物量分配的影响

以Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）为试验材料,设置不同Pb浓度的土壤异质胁迫室内模拟试验,定量测定不同Pb胁迫浓度和斑块中金丝草的根长、体积、表面积、平均直径等形态指标,以及根系和地上部分的生物量,比较不同异质Pb胁迫下金丝草根系形态指标及生物量分配的差异。结果表明,异质Pb胁迫对金丝草根长、根体积、表面积影响较明显,但对根平均直径的影响较小;随Pb胁迫浓度的增加,金丝草在Pb胁迫斑块和无Pb斑块的根长、根体积和表面积均呈逐渐增大的趋势,但无Pb斑块均大于Pb胁迫斑块;无Pb左室、Pb胁迫右室及整株根冠比均随Pb胁迫浓度的增加表现为先增大后减小的变化规律,表明轻度Pb胁迫条件下金丝草根系生物量分配较多,但随Pb胁迫浓度的增大,地上部的生物量所占比例逐渐增大。     

基于转录组测序金丝草叶片响应铅胁迫的抗氧化酶相关基因

为了深入揭示植物抗氧化酶的相关基因及其响应重金属胁迫的作用机制,以重金属铅（Pb）超富集植物金丝草[Pogonatherum crinitum（Thunb.）Kunth.]为研究对象,设置Pb浓度0、300、500、1 000 mg·L^-1和2 000 mg·L^-1的水培模拟胁迫试验,测定不同Pb浓度下金丝草叶片的抗氧化酶活性,并对Pb胁迫处理的金丝草叶片进行RNA-Seq测序,将转录组测序得到的Unigenes通过GO与KEGG富集注释,筛选出叶片抗氧化酶相关的DEGs,并利用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）进行验证。结果表明：随Pb胁迫浓度的增加,金丝草叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈增加趋势,丙二醛（MDA）含量则呈先增加后降低的趋势;转录组测序得到总碱基数为56.34 Gb,各样品碱基质量达到Q20、Q30水平的均大于90%,测序结果可靠;筛选出的DEGs通过GO与KEGG数据库进行对比注释发现,金丝草叶片DEGs在“过氧化物酶体”“氧化还原酶活性”“氧化还原酶活性,作用于CH-OH供体组”“活性氧代谢过程”和“过氧化氢代谢过程”等与抗氧化相关的GO功能条目上显著富集,在“谷胱甘肽代谢”“抗坏血酸和醛糖代谢”“植物激素信号转导”“黄酮类生物合成”和“MAPK信号通路-植物”等与抗氧化相关的KEGG通路上显著富集; Pb胁迫下金丝草叶片抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT上调表达,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致,Pb胁迫下这些基因的相对表达量与抗氧化酶活性的变化趋势一致。研究表明,金丝草可通过提高抗氧化酶活性来适应Pb胁迫,抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT参与了金丝草应对Pb胁迫的调控过程。     

酸、镉胁迫对金丝草种子萌发、幼苗生长及亚显微结构的影响

金丝草可在土壤酸化和镉污染的矿区正常生长,其可能对酸和镉(Cd)胁迫具有特殊的响应策略。为此,以金丝草种子为试验材料,在人工气候箱中进行种子萌发试验,设置不同酸(pH 5.5、4.5、3.5)和镉(5、10、20 mg·L^-1)胁迫处理,分析不同胁迫条件下金丝草种子萌发、幼苗生长、根系质膜完整性及芽亚显微结构等指标的差异。结果表明:酸胁迫可提高金丝草种子发芽率,不同酸胁迫处理其发芽率均与对照无显著差异(P>0.05);随pH的逐渐减小,金丝草萌发指标呈减小趋势,pH 3.5处理,金丝草种子除发芽率外的其他萌发指标均显著小于对照(P<0.05);随着Cd浓度的增加,金丝草种子萌发和幼苗生长指标值均呈逐渐减小的趋势,表现出抑制作用,但Cd 20 mg·L^-1处理金丝草种子发芽率仍可达40%以上。相关性分析和隶属函数值分析发现,pH大于3.5,Cd浓度小于10 mg·L^-1对金丝草种子萌发和幼苗生长无显著影响,但随pH的进一步减小和Cd浓度的提高,对金丝草种子萌发和幼苗生长抑制作用明显,根尖质膜和芽亚显微结构造成较大损害,出现细胞器膜破裂和细胞空泡化等现象。综上,金丝草种子萌发对酸和镉胁迫有较强耐性,表现出轻度酸和镉胁迫对种子萌发和幼苗生长促进,而强酸和镉胁迫则抑制。     

间伐对库区生态公益林养分流失的影响

以福建永安安砂库区生态公益林为研究对象,通过设置径流小区法,分别在坡度25°和32°的林地中,设计不间伐、间伐强度20%、40%、60%4种处理,研究不同间伐强度对安砂库区生态公益林养分流失的影响。结果表明:林地坡度25°情况下,在养分月流失量及流失总量上,间伐强度60%、40%均明显大于不间伐处理,而间伐强度20%与不间伐处理间差异并不明显,且流失量较少。林地坡度32°条件下,养分的月流失量及流失总量总体上随着间伐强度的加大而增加。此外,同一间伐强度下,养分流失总量随着坡度的增加而增加。可见,对库区生态公益林进行抚育间伐时,选择坡度较缓的林地进行低强度间伐(间伐强度20%)较为合理,能够在很好地发挥生态公益林的生态效益的同时获得一定的经济效益,进而实现库区生态公益林的可持续经营。     

5种物理吸附剂对模拟废水中重金属的吸附效果

采用模拟重金属废水的正交试验设计,研究5种物理吸附剂对模拟废水中重金属的吸附效果,探讨pH、吸附剂加入量和振荡时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,在一定pH、吸附剂加入量和振荡时间下,5种物理吸附剂对6种重金属(Pb、Cd、Mn、Zn、Cr、Ni)均有较好的吸附效果,其中活性炭对Pb、Ni和Cr的吸附率最大,木炭对Mn和Zn的吸附率最大,草木灰对Cd的吸附率最大。pH、吸附剂加入量和振荡时间对活性炭、草木灰和木炭吸附重金属效果(活性炭对Cd、Mn、Zn、Ni,木炭对Pb、Mn和Cd及草木灰对6种重金属)的影响为:pH>吸附剂加入量>振荡时间,说明pH与吸附剂加入量为主要影响因素。活性炭、木炭和草木灰对重金属废水的最佳吸附条件为:吸附剂加入量40 g.L-1,pH 10-10.5,振荡时间180 min。