磷素对杉木幼苗耐铝性的影响机制

【目的】在南方酸性红壤中,低磷和铝毒是制约杉木人工林产量的重要因子。通过研究不同磷水平处理下,铝胁迫对杉木幼苗生理生化指标的影响规律,从而为阐明杉木适应自然环境中低磷富铝土壤机制提供基础数据,为我国酸性土壤杉木人工林的可持续经营和生产管理提供科学依据。【方法】设置0,0.16,0.32 mmol·L-13个浓度梯度的预培养,并在Al3+(0.1 mmol·L-1)和无Al3+(0 mmol·L-1)的环境中进行模拟胁迫试验,分析不同供磷处理下铝胁迫对杉木幼苗的抗氧化酶活性等生理指标、元素吸收、根系各元素亚细胞分布规律以及透射电镜-X-射线能谱(TEM-EDS)下Al在各细胞器的分布的影响机制。【结果】Al3+导致杉木幼苗体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)等生理指标异常,随着供磷程度的增加,上述生理异常现象均得到有效的缓解。此外,随着供磷水平的增加,杉木幼苗根系中Al含量显著降低,而K、Mg、Zn和P的含量明显增加,叶片中Al、Mg、Ca和K的含量显著上升。TEM-EDS分析发现杉木幼苗根系细胞壁是铝聚集的主要场所,磷素能够促使铝向液泡转运,并在液泡当中沉积为黑色不溶颗粒。对根系亚细胞进一步分析发现,Al和P主要分布在杉木幼苗根系的细胞壁组分中,随着供磷水平的增加,根系细胞壁组分中的Al和P比例显著下降,而在可溶组分中显著增加,这说明P与Al同时向液泡转运,此外,K和Mg也出现类似的规律。【结论】铝胁迫对杉木幼苗根系的毒害作用较大,磷素的增加主要通过改变杉木幼苗细胞内抗氧化酶活性以及Ca、K、Mg和Zn的吸收和转运,并增加Al向液泡转运,降低Al在杉木根系细胞壁组分中的富集,以维持根系细胞壁的正常结构和功能,从而缓解Al对杉木幼苗造成的膜脂过氧化作用,降低Al对杉木幼苗的损伤。     

生物炭对土壤微生物影响研究进展

近年来,生物炭作为土壤改良剂在国际上引起广泛关注。生物炭施入土壤后可以通过改变土壤的理化性质,直接或间接的影响土壤微生物的生存环境,为微生物提供良好的生长、繁殖空间,从而影响了微生物的丰度、活性以及群落组成,最终提高了作物产量。文章主要针对生物炭对土壤微生物影响的结果,以及不同种类的生物炭对土壤微生物影响的差异进行阐述,并着眼于当前该领域研究上存在的不足及对未来研究的方向进行了展望。     

森林土壤动物生态功能研究进展

森林土壤动物是森林土壤生态系统中不可分割的重要组成部分，对森林土壤生态系统的物质循环和能量流动起着重要作用。文中综述了近10年森林土壤动物生态功能的相关研究进展，包括森林土壤动物对土壤理化性质、微生物、植物的影响以及外来土壤动物入侵对土壤生态系统的影响等；展望了我国森林土壤动物的未来研究方向，未来研究应多关注森林土壤动物生态功能的作用机制、森林土壤动物对全球变化的响应、外来土壤动物入侵对森林生态系统的影响、森林土壤动物种类的研究范围以及新技术的应用，以期为我国森林土壤动物生态功能、土壤动物与生态系统、可持续利用土壤动物等领域研究提供科学参考。     

丛枝菌根真菌提高林木抗逆性机制研究进展

丛枝菌根（AM）真菌是存在于土壤中的重要真菌之一，它能够与宿主林木根系产生互利共生体，从而对林木的生长发育有着多种促进作用。文中综述了近10年来国内外关于AM真菌对林木影响的研究进展，包括AM真菌对林木的抗旱性、抗病性、抗盐性、耐热性、耐虫性及对有害重金属抗性的影响等，通过促进林木光合作用、营养吸收、新陈代谢等来增加林木生长量、生物量的积累，从而提高林木的抗逆性；对在AM真菌研究中存在的难题进行了分析，并对其在林木中的应用研究进行了展望，旨在为林木抗逆性机制研究、森林经营等提供科学参考。     

林木对铝的耐性机理研究进展

在酸性土壤中，铝对林木的毒害是限制林木生长、降低林木生产力、进而导致森林退化的主要因素之一。目前，国内外在林木铝毒害及耐铝机制方面已有较多的研究，但关于林木耐铝的生理和分子机制的综述性报道很少。文中综述了近年来林木对铝的富集、铝对林木生理和分子水平上的毒害等方面的研究进展，总结了林木耐铝的生理机制和分子机制，简要介绍了外源添加物对林木耐铝毒的调控机制，提出了今后有关林木铝毒需进一步研究的重点，以期为林木铝毒的深入研究提供参考以及为缓解我国酸性土壤林木铝毒害及森林的健康持续经营提供参考。     

磷与草甘膦在酸性土壤中吸附解吸交互作用机制

过量的磷肥和草甘膦是我国南方土壤中两种共存污染物,通常伴随着水土流失引起面源污染,为揭示土壤中草甘膦和磷的保持、释放规律及其相互影响机制,通过等温吸附-解吸试验,研究了红壤和黄壤经草甘膦处理后对磷的吸附解吸规律以及磷对草甘膦在红壤和黄壤中吸附解吸行为的影响。结果表明,草甘膦作用下磷在供试土壤上的吸附行为可用Langmuir方程描述,红壤和黄壤对磷的吸附反应均是自发进行的吸热反应,两种土壤对磷的吸附量均随草甘膦浓度增加而下降。与对照相比,红壤经草甘膦处理后,对高浓度磷的解吸具有明显抑制作用,而黄壤磷解吸量在草甘膦作用下变化不明显,但解吸率随草甘膦浓度增加有所上升。此外,Freundlich方程对磷作用下草甘膦在供试土壤上的吸附行为拟合效果较好。未添加磷时,草甘膦在黄壤上的吸附量大于其在红壤上的吸附量,然而随着磷浓度增加,黄壤对草甘膦的吸附量减少。草甘膦在两种土壤上的解吸率均呈下降趋势,随着外源磷浓度增加,草甘膦在红壤上的解吸量和解吸率均显著降低,而不同磷处理下黄壤草甘膦解吸量变化一般在1.83~8.42 mmol·kg~(-1)之间,外源磷对草甘膦在黄壤上的解吸影响较小。以上研究表明,土壤中草甘膦和磷存在着吸附行为的竞争,草甘膦能够降低土壤对磷的吸附,同时磷也能够抑制土壤对草甘膦的吸附。     

Pb在类芦组织和亚细胞中的分布规律和毒害效应

通过研究类芦体内Pb在组织和亚细胞水平的毒害效应和分布规律,分析类芦对Pb的耐性机制,为了解类芦对重金属的富集能力、耐性机制及逆境生理提供理论依据。采用营养液培养的方法,以Pb为目标污染物,胁迫后测定类芦体内(分为根和叶)Pb在各亚细胞组分的含量,并分别通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱透射电子显微镜(TEM-EDS)观察Pb在组织和亚细胞的分布以及对其损伤情况。结果显示:从组织水平来看,Pb胁迫下组织结构由排列整齐变为不规则,局部出现较大破损而形成一些碎片,并出现晶体堵塞导管的现象;从亚细胞水平来看,类芦根叶细胞均损伤,出现细胞壁模糊、线粒体减少、叶绿体肿胀等现象,在根部Pb主要分布于细胞壁(12.28 mg·kg~(-1))和以液泡为主的可溶组分(38.82 mg·kg~(-1)),而叶片中以可溶组分占比例最大(32.56%),且EDS元素分析也显示细胞内含有大量Pb。这些结果表明,类芦对Pb有一定的吸收富集能力,并可通过改变Pb在其组织和亚细胞水平的分布来降低毒害作用,因此类芦对重金属Pb有较强的耐性。     

林地重金属污染来源解析

森林对维持生态系统平衡和物种多样性以及净化环境起着重要作用。然而近年我国第1次全国土壤污染状况调查研究表明,我国林地土壤污染超标率高达10%,其中主要污染物为重金属砷、镉等。但目前针对森林生态系统污染的研究相对较少,特别是针对森林生态系统重金属的来源及其特征的综述性报道更少。文中总结了森林生态系统重金属的主要来源,包括大气沉降、工业活动和交通运输、施肥和污泥林用、矿山开采等;讨论了重金属对森林生态系统所产生的危害。旨在揭示重金属进入林地的途径和污染过程及其危害,为合理保护森林生态提供科学依据,也为林地土壤环境质量管理提供参考。     

类芦对铅镉的吸收动力特性及亚细胞分布规律研究

以南方水土保持植物类芦为研究对象,采用营养液培养的方法,以Pb、Cd为目标污染物,设置不同的胁迫浓度和时间,胁迫后测定类芦体内重金属的含量和亚细胞分布。结果分析发现,类芦体内重金属含量与浓度和时间有显著的关系,可利用Freundlich方程和Michaelis-Menten方程进行拟合,R~20.95,相关性强。通过拟合发现,重金属主要分布在根部,类芦对Pb的吸收能力更强(最高含量达到4 687.87 mg·kg~(-1)),但是对Cd的吸收速率增长更为明显,即类芦在吸收Cd方面有一定的潜力。就亚细胞分布而言,两种重金属均主要分布在细胞壁和可溶组分中,不同浓度和时间处理下,两个组分中的重金属含量共占总量的60%以上。由此说明,类芦对Pb的吸收能力更强,同时,类芦通过改变重金属的亚细胞分布来降低重金属的毒害作用,维持自身的稳态。     

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。