有机污染物根际胁迫及根际修复研究进展

根际环境及根际微生物是植物降解有毒有害有机污染物的基础。污染土壤植物修复的纵深研究产生了根际修复新技术。通过总结近20年来有机污染物胁迫的根际效应的研究,探讨了有机物污染士壤根际修复的可能性,为加强有机污染物在环境中的迁移、调控研究及土壤有机物污染的原位修复提供有利信息。     

模拟氮沉降对油松土壤热水浸提有机物的影响

为了研究黄土高原林区氮沉降对油松土壤热水浸提有机物的影响及其根际效应,选择了6个施氮梯度[0,2.8,5.6,11.2,22.4,44.8g/(m~2·a)],采用油松盆栽模拟试验,连续培养了6年。对油松根际、非根际热水浸提有机物进行了研究,结果表明:不高于5.6g/(m~2·a)的模拟氮沉降量可以显著增加根际热水浸提有机碳含量,5.6g/(m~2·a)及以上的氮沉降对热水浸提有机碳的影响未达到显著水平。热水浸提总氮、热水浸提硝态氮、热水浸提有机氮、热水浸提有机氮占热水浸提总氮和土壤全氮比例均随氮沉降量的增加而升高,且根际与非根际差异明显。紫外特征值的结果表明,氮沉降会增加芳香族化合物及羧基含量,一定水平的氮沉降会增加热水浸提有机物的易降解组分的分解。较低的氮沉降增加了根际热水浸提有机物,非根际则有差别。热水浸提有机物官能团特征发生改变且变化并不一致。SUVA254,E280和ASI可作为指征代谢类型对氮沉降响应的潜在指标。     

有机酸对恒电荷土壤表面电荷性质的影响

低分子量有机酸在土壤中随着各种有机物的分解和生物的生命活动不断形成、转化并累积,形成一些较高浓度的有机酸微区,影响养分的生物有效性和根际系统中的物质循环。随着根际化学的兴起, 根际土壤化学和元素行为越来越引起广大土壤科学工作者的关注。     

营养胁迫下不同植物根系的反应和根际效应

研究了在营养胁迫下、小麦、番茄、玉米（不同品种）根系的适应性及其根际效应。结果表明，在缺锰胁迫下植物根系分泌更多的可溶性有机物，导致根际Ｅｈ下降，高价锰氧化物还原，根际氧化锰结合态锰活化并转化为有效态，提供植物吸收。     

铜污染土壤修复的有机调控研究Ⅱ.根际土壤铜的有机活化效应

通过盆栽试验研究了合成有机络合剂ＥＤＴＡ和猪粪可溶性有机物对印度芥菜和高秆牧草根际土壤铜的活化效应。结果表明，施用ＥＤＴＡ可极显地增加根际土壤水溶态和交换态铜含量，猪粪可溶性有机物对土壤铜的活化作用不显。外加ＥＤＴＡ能活化土壤铜而提高其移动性。     

黄土丘陵区不同坡向土壤水溶性有机物特征及其根际效应

为研究不同坡向对土壤水溶性有机物影响及其根际效应,选取黄土丘陵区不同坡向(阳坡、半阳坡、阴坡)的根际土和非根际土壤为研究对象,分析了水溶性总氮(WSN)、水溶性铵态氮(WSNH~+_4-N)和硝态氮(WSNO~-_3-N)、水溶性有机氮(WSON)、水溶性有机碳(WSOC)的含量及其水溶性有机物(DOM)并进行了紫外—可见光光谱分析。结果表明:(1)土壤的水溶性碳、氮养分均会受到坡向的影响,其中WSNH~+_4-N的含量在阳坡达到最高,而WSN,WSNO~-_3-N、WSON以及WSOC的含量在半阳坡最高,并且养分含量尤其是WSON和WSOC的坡向分异会受植物根际效应的影响产生变化。(2)根际土的水溶性氮组分和WSOC均会显著高于非根际土,不同物种的根际效应不同,且根际效应也会受到坡向的影响。(3)半阳坡土壤的DOM腐殖化水平最高,植物的根际效应也会显著提高土壤DOM的腐殖化程度,并且根际效应产生的作用远大于坡向的作用。     

根际土壤微生物量氮周转率的研究

用15N示踪法研究了不同植物对根际及非根际微生物量氮周转率的影响。结果表明 ,不同植物对微生物量氮周转率的影响不同。栽种豆科植物三叶草由于其根系分泌物中的含氮有机物含量较高 ,所以土壤中微生物量氮的周转率快于栽种黑麦草。两种植物根际土壤的微生物量氮的周转率都快于非根际土壤 ,与土壤蛋白酶活性的研究结果一致     

有机污染物污染土壤环境的植物修复机理

利用活的生物体对有毒有机物污染土壤环境的修复是一种被人们认为安全可靠的方法。植物修复是生物修复研究的热点。植物修复的机理包括植物对有机污染物的直接吸收、植物根系分泌物、微生物对根际环境中有机污染物降解的促进作用。     

模拟氮沉降对油松幼苗土壤可溶性氮含量及有机物官能团特征的影响

为研究氮沉降对黄土丘陵区林地土壤可溶性氮及可溶性有机物官能团特征的影响,设置6个不同施氮水平0,2.8,5.6,11.2,22.4,44.8gN/(m~2·a)的盆栽油松,连续培养五年,对油松根际、非根际可溶性氮及其组分进行了研究。结果表明:氮添加会显著增加土壤可溶性总氮、可溶性无机氮和可溶性有机氮含量、可溶性有机氮占可溶性氮的比重随氮沉降的增加而成倍增加,可溶性氮及其组分均未表现出明显的根际效应。与此同时,通过不同紫外特征的研究,发现较低和较高水平氮沉降均能增加根际土水溶性有机物中芳香族化合物的积累,非根际土则无明显差异,说明氮沉降与植物的共同作用改变了土壤水溶性有机物结构。     

根际对话及其对植物生长的影响

有了根际,也就有了根际对话。根际对话是发生在根际土壤中各种生物间,包括植物根系之间以及根系与土壤生物（细菌、真菌和土壤动物）之间的相互作用－即根际生物间的物质和能量交换以及信息传递。根系分泌物在根际对话中起着“语言”的作用。在根际对话中,植物起主导作用,对话的结果会对植物生长产生影响。根际生物之间相互作用的实质是对生长空间、水分和养分等资源的竞争。与根际研究相比,有意识地研究根际对话及其对植物生长影响才刚刚开始。研究方法和手段的局限性成为揭示根际对话机制的瓶颈。本文综述近年来国际上在根际对话及其对植物生长影响方面的研究进展和动态,期望我国在根际对话的基础和应用研究领域能够得到快速发展。     

有机物料类型对烟草根际微生物及烟叶产质量的影响

作为土壤微生物重要的碳、氮源,有机物料在调节根际微生物群落结构、改善土壤养分循环、提高作物产质方面发挥着重要作用。本文以常规化肥处理为对照,设定等有效氮条件下水稻秸秆还田、油菜绿肥翻压和饼肥(腐熟)等3种有机物料类型对烟草根际土壤酶活性、微生物功能多样性及烟叶产质的影响,以期为合理施用有机物料来提高烟叶品质提供科学依据。结果表明,稻草还田和油菜绿肥翻压处理显著提升了烟草根际脲酶活性,但对根际过氧化氢酶活性无显著影响;Biolog分析发现稻草还田和油菜绿肥翻压显著提高了烟草生育后期根际微生物群落的代谢活性和功能多样性指数,碳源利用类型差异是引起有机物料处理下烟草根际微生物群落变异的重要因素,其中糖类碳源影响最大。有机物料处理下烟叶化学指标无显著变化,但上中等烟叶比例显著提高,其中稻草还田和油菜绿肥翻压处理下烟叶产值分别比对照提高29.4%、19.8%。本研究表明,植烟土壤上合理采用有机物料部分替代化肥的施肥措施有效改善了烟草根际微生态环境,提升烟叶品质,可作为烟草优质生产的有效栽培措施。     

浅析植物根分泌物与根际微生物的相互作用关系

综述了根分泌物与根际微生物、病原微生物的相互影响以及根际微生物作用几方面内容。根分泌物作用于周围环境产生根际效应,影响根际微生物的生态分布、种群组成,不同抗性品种根分泌物对病原微生物表现出促进或抑制的作用;而根际微生物又会对根分泌物起到修饰限制作用,通过各种途径改变根分泌物的数量、组成。根分泌物与根际微生物间的作用是相互的。此外,根际微生物在植物养分转化与吸收、病虫草害控制、物质循环等方面发挥着不可替代的作用。     

NPK养分对Pb在土壤-玉米系统中转化行为的影响

采用根袋技术,研究了NPK养分对土壤-玉米系统中Pb转化行为的影响。试验设5个处理:NPK、NP、NK、PK和CK(不施肥)。结果表明,P对土壤中Pb有显著的固定作用,与不施P处理相比,根际与非根际土壤中交换态Pb降低了4%～9%,根际土壤残渣态Pb增加了5%～8%,非根际土壤增加了5%～12%。加入N后,土壤pH显著下降,P固Pb作用显著增强,交换态Pb降幅增加了1%～4%,残渣态增幅提高了3%～6%。根际土壤残渣态Pb含量较非根际显著降低,根际过程对土壤中残渣态Pb的形成有显著的抑制作用。这可能与根际土壤较高的可溶性有机物含量、微生物活性以及酸性环境等有关。CK处理玉米地上部Pb含量最高,施P大大降低了玉米地上部Pb含量,其约为CK处理的1/2。与NK相比,CK地上部Pb含量也显著增加。因此,Pb在低肥力污染土壤中,生物有效性更大。     

不同草本层三倍体毛白杨根际与非根际土壤化学特性及其对C/N的影响

采用剥落分离法对三倍体毛白杨＋黑麦草与三倍体毛白杨＋自然草2种模式的根际与非根际土化学特性进行研究表明：两模式林地非根际土C／N值和pH值均大于其对应的根际土。自然草模式根际与非根际土C／N值大于黑麦草模式根际与非根际土,而pH值却相反,黑麦草模式根际（或非根际）土pH值大于的自然草模式根际（或非根际）;两模式根际与非根际土N／P值（有效N与有效P的比值）接近14：1;两模式根际与非根际土速效K在4—5月均处于低谷,10-11月处于高峰;黑麦草模式根际土C／N值与速效K呈现较显著正相关,自然草模式根际土C／N值与N／P值呈现较显著正相关。     

滨海盐碱地人工刺槐白蜡混交林的根际土壤特性研究

以黄河三角洲人工刺槐白蜡混交林为对象,在调查林分长期生长特征的基础上,以林地非根际土为对照,研究了刺槐和白蜡根际土的理化性质、酶活性和微生物数量等土壤特性。结果表明,刺槐和白蜡根际土壤pH值较林地非根际土显著降低,白蜡根际土壤中的盐分出现明显的富集现象。刺槐根际土壤中碱解氮含量虽然高于白蜡,但白蜡根际土有机质、有效磷和速效钾含量均明显高于刺槐,总体肥力较高。除脲酶活性外,白蜡根际土的过氧化氢酶、转化酶、多酚氧化酶活性明显高于刺槐。刺槐和白蜡的根际土壤微生物数量均大于非根际土壤,三者的大小顺序为:白蜡根际土>刺槐根际土>非根际土。综合研究结果表明,白蜡根际土壤质量总体上明显优于刺槐根际土,这可能是白蜡在滨海盐碱地上生长状况相对较好的重要原因。     

玉米根际和非根际土壤细菌微多样性与土壤有机碳矿化的关系

[目的]运用高级别分类学分辨率揭示玉米根际和非根际土壤中细菌群落微多样性,并探讨微多样性与土壤有机碳矿化的关系,从更精细的分类学分辨率水平上为玉米根际土壤中微生物驱动的碳循环提供理论依据。[方法]以西北农林科技大学曹新庄试验农场为依托,采取田间生长条件下玉米根际和非根际两种土壤类型。利用高通量测序技术,比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上玉米根际和非根际土壤中的细菌群落结构,揭示细菌群落的微多样性。同时通过培养试验检测根际和非根际土壤的有机碳矿化特性。[结果]通过比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上的细菌群落,OTUs和ASVs两种方式显示出相似的细菌群落结构。在玉米根际和非根际土壤类型中,ASVs在更高分类学分辨率水平上描绘细菌群落组成,同时揭示了普遍存在于OTUs内的不同菌株或生态型。此外,两种不同生长策略(r-策略和K-策略)细菌物种的相对丰度差异是导致根际和非根际土壤细菌群落结构不同的主要因素。培养试验表明,根际土壤有机碳矿化量显著高于非根际土壤。3 a的连续采样分析结果表明,根系是田间成熟玉米根际和非根际土壤理化性质差异的主要因素而受时间(2019—2021年...     

河南南阳烟区不同类型土壤的根际和非根际微生物及酶活性变化

以南阳烟区5种类型土壤为研究对象,研究了不同类型土壤对根际和非根际微生物主要类群和主要酶活性的影响及其相互关系。结果表明:不同类型根际和非根际土壤微生物数量、酶活性均表现出差异性,根际土壤微生物数量、酶活性均高于非根际土壤,黄棕壤根际土中细菌和解磷菌数量最多;黄红壤根际解钾菌和氨化细菌数量最多;暗棕壤根际土好气性自生固氮菌和芽孢杆菌数量最多。潮土根际和非根际土过氧化氢酶和脲酶活性均最高;暗棕壤根际和非根际土蔗糖酶活性最高。由相关分析可知根际和非根际土壤微生物数量、酶活性之间关系密切。综合分析认为,黄棕壤可以改善土壤环境,有效防止植烟土壤退化。     

间作小麦蚕豆不同生长期根际有机酸和酚酸变化

有机酸和酚酸是根系分泌物的主要组成部分,其在根际过程中发挥重要作用。根系有机酸和酚酸的分泌及其在根际中的含量与作物种类、营养状况、耕作方式有关。但人们对种植方式(间作)改变根际过程的研究并不多,尤其是间作条件下根际有机酸、酚酸的变化情况尚不清楚。小麦蚕豆间作是云南最常见的间作模式,它可以显著提高作物产量、提高养分利用效率,且其间作优势的形成与地下部根际效应密切相关。为了探讨间作对根际的影响,通过建立高效液相色谱(HPLC)分析方法,分析了盆栽试验条件下小麦蚕豆间作不同生育期根际有机酸和酚酸的变化特征。结果表明:在营养生长阶段(57~120 d),间作改变了蚕豆根际有机酸的含量,尤其在蚕豆分枝期(57 d)、结荚期(120 d),间作根际有机酸总量是单作的21.7倍和1.95倍,其中主要是促进了柠檬酸和富马酸在蚕豆根际的累积。在生殖生长阶段(120~169 d),间作提高了小麦根际有机酸的含量,尤其在孕穗期(120 d)、灌浆期(142 d),间作根际有机酸总量是单作的3.73倍和2.3倍;其中主要是改变了乳酸、富马酸和乙酸在小麦根际的累积。此外,间作降低了小麦根际酚酸的含量,抑制了酚酸在小麦根际的累积,但对酚酸种类没有影响;间作也改变了蚕豆根际酚酸的种类,其中主要是促进了蚕豆根际香草酸和丁香酸的累积、减少了香豆酸含量。总之,间作可能通过改变根际有机酸和酚酸的累积而改变根际过程。     

有机肥对水稻根际土壤中微生物和酶活性的影响

利用根际箱在红壤上研究了有机肥对水稻根际有效磷、根际微生物和土壤酶活性的影响。试验结果表明,有机肥明显地提高水稻根际和非根际土壤真菌、放线菌和细菌的数量及土壤有效磷的含量。根际土壤各类微生物的数量大于非根际土壤,表现出明显的根际效应。施用有机肥使根际效应增加,其效应为细菌 放线菌 真菌。有机肥还明显地促进水稻根际无机磷溶解菌和有机磷分解数量以及磷酸酶和脲酶的活性,同时对水稻根际土壤磷转化速率有明显的提高,从而加速了土壤养分的转化。     

水稻根际中铁的形态转化

本文以熟化红壤性水稻土、淀浆白土、红壤和赤红壤为样品,研究了植稻后根际中铁的形态转化.结果表明,两种水稻土根际中无定形氧化铁、游离氧化铁、络合态铁、土壤中氧化铁的活化度及两种红壤上根际中的络合态铁均低于非根际土;而两种红壤上其余各项在根际内外分布趋势均与水稻土相反.用穆斯堡尔谱仪分析表明,所有根际土与非根际土相比,四极矩分裂增大,内磁场下降,说明根际中氧化铁被活化.同时,水稻土上根际中Fe²⁺增多,赤红壤中根际出现新矿物磁赤铁矿.根际中铁被活化,可能会影响根际中重金属等污染物的吸附和解吸特性、植物的铁素营养及对其它养分的吸收.