植物修复对石油污染土壤脱氢酶活性的影响

为了解植物修复对石油污染土壤脱氢酶活性的影响,分别设置0、5、10、20、40 g·kg-15个石油污染水平土壤,以沙打旺、草木犀、黄花蒿和紫花苜蓿为修复植物进行盆栽试验,探讨不同石油污染水平下土壤脱氢酶活性特征。结果表明:种植植物后不同浓度石油污染土壤脱氢酶活性在5.4~21.2μg·g~(-1)·h~(-1)之间,都高于对照土壤(4.8~7.9μg·g~(-1)·h~(-1)),植物根系作用对土壤脱氢酶活性具有一定的促进作用;土壤原始石油浓度0~40 g·kg-1范围内,沙打旺、黄花蒿和草木犀修复后,土壤脱氢酶的活性随土壤石油浓度增加而增加,而紫花苜蓿修复后,石油浓度为20 g·kg-1时土壤脱氢酶的活性最大,为13.7μg·g~(-1)·h~(-1);相关性分析得出土壤脱氢酶活性与总有机碳在0.01水平上呈显著正相关,相关系数为0.626;土壤脱氢酶活性与石油残留量间成正相关关系,但相关性都不显著。     

石油污染土壤生物修复对土壤酶活性的影响

土壤酶活性是土壤微生物生物化学过程的综合反映。为了探究石油污染土壤生物修复过程中土壤酶活性变化规律研究,采用筛选和分离的3株对石油烃有良好降解效果的降解菌构建了混合菌体系,开展了石油污染土壤模拟生物修复实验,考察了不同修复时期土壤石油烃残留量、石油烃表观降解率以及四种土壤酶（脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脂肪酶）活性的变化。结果表明,石油污染土壤经40 d生物修复后,石油烃表观降解率达到64.4%。在石油污染土壤的生物修复过程中,脲酶活性在0~24 d上升较快,24 d后趋于稳定;过氧化氢酶和脱氢酶活性的变化规律相似,均在前期上升随后略有下降;脂肪酶活性有一个快速上升阶段（0~16 d）,而后又出现明显的下降。进一步统计分析表明,脲酶与石油烃残留量呈显著负相关性（r=-0.916,P＜0.05）;过氧化氢酶和脱氢酶活性与石油烃残留量呈极显著负相关性,相关系数分别为-0.974（P＜0.01）和-0.969（P＜0.01）;而脂肪酶活性与石油烃残留量的相关性不显著（P>0.05）。     

牧草植物对黄土丘陵区农田石油污染土壤的修复研究

为了研究牧草植物对农田土壤石油修复效果,选取了紫花苜蓿、沙打旺、白三叶、红三叶、碱茅草等5种牧草类植物在石油污染农田土壤中种植,通过测量土壤石油烃含量变化、植物出芽率、生物量等指标。结果表明:与无污染土壤空白对照相比, 5种牧草类植物在石油污染土壤中的出芽率分别降低了12.1%,5.4%, 18.2%,19.5%,51. 2%;植物生物量减少了12%,13.6%,15.4%,23.8%,27.1%。与空白对照无植物生长相比,5种植物的生长使土壤石油降解率分别提高了53.2%, 47.7%, 32.7, 30.4%,15.6%。石油污染土壤中的出芽率的大小顺序:沙打旺紫花苜蓿红三叶白三叶碱茅草;5种植物对石油降解率的作用大小顺序为紫花苜蓿沙打旺白三叶红三叶碱茅草;石油污染土壤中的生物量和富集石油烃能力顺序一致:紫花苜蓿沙打旺红三叶白三叶碱茅草。从以上可以看出紫花苜蓿、沙打旺、红三叶和白三叶具有修复石油污染土壤的潜力。     

水分胁迫对4种菊科蒿属植物抗氧化特性的影响

【目的】研究菊科蒿属植物适应土壤干旱条件的抗氧化特性,为揭示生态恢复过程中植被演替的规律提供理论依据。【方法】以黄土高原演替初期阶段的猪毛蒿(Artemisia scoparia Waldst.et Kit.)、茭蒿(Artemisiagiraldii Pamp.)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.ex Stechm.)3种优势种和1种常见种黄花蒿(Artemisia annuaLinn.)为供试材料,采用盆栽试验,利用称质量控水法,将土壤含水量分别控制在田间最大持水量的75%(适宜水分对照)、55%(中度水分胁迫)和35%(重度水分胁迫),测定不同水分胁迫条件下4种菊科蒿属植物超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性,以及丙二醛(MDA)、抗坏血酸(Vc)、类胡萝卜素(Car)含量的变化,并采用隶属(反隶属)函数法对4种菊科蒿属植物的抗氧化特性进行了综合评价。【结果】在水分胁迫条件下,铁杆蒿具有相对最高的SOD活性和最低的POD活性;猪毛蒿的CAT、POD活性相对偏低,其余各项指标的活性和含量相对均衡,膜脂过氧化程度较低;茭蒿有相对最高的CAT活性、Vc含量、膜脂过氧化程度和最低的Car含量;黄花蒿有相对最高的POD活性、Car含量和相对最低的Vc含量、SOD活性、膜脂过氧化程度。4种蒿属植物铁杆蒿、猪毛蒿、茭蒿、黄花蒿在水分胁迫下的抗氧化特性隶属值分别为0.369,0.418,0.428,0.514。【结论】在水分胁迫条件下,4种菊科蒿属植物的抗氧化特性差异较大,综合评价认为,黄花蒿整体抗氧化能力最强,茭蒿、猪毛蒿次之,铁杆蒿最弱。     

不同污染强度下PAHs降解基因在土壤-根表-植物系统中的分布

[目的]本文旨在解析植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的分子机制,并为在PAHs污染区生产安全的农产品提供技术支持和理论依据。[方法]以紫花苜蓿为供试植物,以菲和芘作为供试PAHs,以PAHs降解菌株Sphingobium sp. RS2为供试菌株,在根箱装置中进行温室盆栽试验,通过高效液相色谱技术和实时荧光定量PCR技术,研究不同PAHs污染浓度对种植紫花苜蓿的土壤-根表-植物系统中PAHs降解基因丰度和分布的影响。[结果]高浓度PAHs污染对紫花苜蓿的生长有抑制作用,而接种功能菌株RS2可以促进紫花苜蓿的生长。与未接种RS2的对照组相比,接种RS2的处理组紫花苜蓿生物量平均增加约22.4%。根际土壤中PAHs残留量显著低于非根际土壤。随PAHs污染浓度增加,降解基因丰度也增加。根表部位降解基因丰度最高,各层室土壤次之,植物根部和茎叶部丰度最低;在同一采样区域中,phe基因丰度显著高于nahAc和nidA基因。菲、芘残留量与nahAc基因丰度呈显著正相关。[结论]在土壤-根表-植物系统中,PAHs降解基因的丰度受PAHs浓度的影响,且根表环境中PAHs降解基因丰度最高,是PAHs代谢最为旺盛的区域。根表的PAHs代谢在去除土壤PAHs污染以及减低植物PAHs污染风险中起着不可替代的作用。     

黄花蒿浸提液对小麦幼苗的化感作用及其机理研究

以黄花蒿为供体,小麦为受体,运用室内培养皿法研究了黄花蒿浸提液对小麦的化感作用及其作用机理。结果表明,黄花蒿水浸提液能抑制小麦幼苗根长、根毛和苗高的生长,且浸提液质量浓度越大,抑制效果越显著。随着黄花蒿浸提液质量浓度的增加,小麦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先升高后降低的趋势,而过氧化物酶(POD)活性总体呈上升趋势;黄花蒿浸提液还能使小麦幼苗丙二醛(M DA)含量升高,可溶性蛋白含量下降。     

接种枯草芽孢杆菌和丛枝菌根真菌促进红三叶修复石油污染土壤

在温室内通过盆栽试验的方法,比较对照组(CK)、单纯接种枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,简称Bs)、单纯接种丛枝菌根真菌——地球囊霉(Glomus geosporum,简称Gg)、混合接种Gg+Bs的红三叶种植于石油污染的土壤中后,植株与土壤理化性状差异。实验结果表明,经过60 d修复后,与对照组相比,单纯或混合接种处理均能显著增加红三叶地上和地下干生物量(P0.05),可溶性糖含量和脯氨酸含量均显著升高(P0.05),叶片CAT、POD活性显著升高(P0.05),丙二醛含量明显减少(P0.05)。在各种接种处理中,红三叶根际与非根际土壤脱氢酶活性和土壤中总石油烃降解率均显著升高(P0.05)。Bs和Gg在红三叶修复石油污染土壤和植物抗石油胁迫的能力方面有协同作用,接种Bs+Gg处理修复效果要优于单独接种Bs或Gg。     

土壤特征对黄花蒿酚类物质的影响

为探索影响黄花蒿酚类组分累积的土壤因素,测定了黄花蒿东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素含量及土壤养分含量、酶活性、微生物标记性磷脂脂肪酸(PLFAs)含量,并对其进行相关性及因子分析。结果表明,不同样地黄花蒿东莨菪内酯含量、猫眼草酚含量、猫眼草黄素含量、根际土壤养分含量、酶活性及微生物PLFAs含量存在差异;土壤有效磷含量与东莨菪内酯含量呈显著正相关(P0.05),与黄花蒿猫眼草酚、猫眼草黄素含量呈极显著正相关(P0.01);速效钾含量与猫眼草黄素含量呈显著正相关(P0.05);有速效钾、有效磷是影响黄花蒿东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素含量的主要因子。人工栽培黄花蒿可结合当地土壤实际状况,适量增施磷肥与钾肥,可促进黄花蒿东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素含量的增加,这为人工栽培黄花蒿,提高黄花蒿的品质提供了科学的理论依据。     

野生黄花蒿土壤特征对药用次生代谢产物的影响

为了明确影响黄花蒿药用次生代谢产物累积的土壤特征因素,测定贵州省三穗县和剑河县野生黄花蒿的总多酚、东莨菪内酯、猫眼草酚D、猫眼草黄素、青蒿素、青蒿酸含量,以及土壤养分含量、pH值、土壤酶活性,利用SPSS软件对土壤特征与黄花蒿药用次生代谢产物含量进行相关性分析,探讨土壤特征对黄花蒿药用次生代谢产物的影响。结果表明,不同海拔不同样地黄花蒿的药用次生代谢产物含量差异显著。根际与非根际土壤的理化性质大多存在差异。野生黄花蒿样地中土壤蔗糖酶活性较高,土壤脲酶和磷酸酶活性相对较低。土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性,碱解氮含量与青蒿素、青蒿酸含量呈显著或极显著正相关,全钾含量和pH值与青蒿素、青蒿酸含量呈显著或极显著负相关,土壤有机质、全磷、全氮、速效钾含量与青蒿酸含量呈显著或极显著正相关,土壤有效磷含量与总多酚、猫眼草酚D和青蒿素含量呈显著或极显著负相关。综上,提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性能够提高黄花蒿的青蒿素、青蒿酸含量,提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效钾含量可以提高黄花蒿的青蒿酸含量,降低土壤全钾、有效磷含量和p H值有利于黄花蒿药用次生代谢产物的积累。     

黄花蒿浸提液对2种蔬菜种子萌发及幼苗生长的化感效应

【目的】探明土壤连作障碍的变化规律,为黄花蒿的友好栽培及其次生代谢组分的进一步开发利用提供依据。【方法】采用黄花蒿根、茎、叶不同浓度浸提液处理小白菜和萝卜种子,探讨其种子萌发率、幼苗生长、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及丙二醛(MDA)含量的变化。【结果】黄花蒿根、茎、叶不同浓度浸提液处理,对小白菜和萝卜种子的发芽率和幼苗生长均产生明显抑制作用,且随处理浓度增加,对其种子萌发的抑制率越大;黄花蒿根、茎、叶不同浓度浸提液处理,对小白菜和萝卜幼苗生长的化感效应存在差异,对其幼苗叶片的POD、SOD和CAT活性具有浓度效应,而MDA含量随黄花蒿浸提液浓度增大而增加。【结论】黄花蒿根、茎、叶水浸提液中含有化感抑制物质,其化感效应超过小白菜和萝卜体内POD、SOD和CAT活性的调节能力,幼苗体内膜脂过氧化程度加重。     

石油污染土壤的生物修复研究

通过田间试验研究了玉米和向日葵两种植物对石油污染土壤的修复作用,考察了外源菌(DX-9)对植物修复的强化和协同效应,对"外源菌-植物"修复效果进行了初步评价.结果表明,在10000mg·kg-1污染浓度下,150 d玉米、向日葵试验区土壤中石油降解率分别为42.5%和46.4%,较对照区提高了100.5%和118.9%.外源节细菌的施加可使生物修复速度显著加快,150 d"DX-9-玉米"和"DX-9-向日葵"试验区石油烃降解率分别达到72.8%和76.4%,较同期单独植物修复的降解率提高了71.3%和64.7%.500 d各试验区土壤中石油烃降解率分别为95.5%、96.1%、97.6%和98.9%,土壤中石油烃含量均低于国家标准规定限量(<500mg·kg-1);土壤主要理化性质、生物群落分布、呼吸强度及植物不同部位中石油烃的残留量与对照无显著差异.结果表明:玉米、向日葵与节细菌对石油污染土壤的联合生物修复效果显著;经过两年修复,污染土壤恢复健康状态.     

陕北黄土区石油污染土壤原位微生态修复试验研究

为修复陕北黄土区石油污染土壤,采用优化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与地质环境相结合的微生态技术,在试验区均匀加入了3%的优化菌群制剂,选择优化出的菌群初步鉴定主要有:假单胞菌(Pseudomonas)、微球菌属(Micrococcus)、放线菌(Actinomayces)、真菌类的青霉(PeniciUium)、曲霉属(Aspergillus)等,调控了土壤温度、含水量、氧和营养物质等,进行了土壤中石油的降解与修复试验研究.结果表明,在试验区土壤中人为添加石油平均含量在2 318.5 mg·kg-时,经过11～32 d原位微生态修复技术的修复,土壤中的石油含量降解可达68.47%-84.30%,而对照区土壤中人为添加的石油含量变化不大,降解率基本在10%以内,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的.这个试验验证了地质微生态修复技术在陕北黄土区土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性.     

冻融作用对石油污染土壤酶活性和水溶性碳的影响

通过现场采样调查及室内分析测试,研究了石油污染土壤经过10个冻融循环和恒温处理后,土壤中过氧化氢酶和脲酶的活性、土壤呼吸速率、水溶性有机碳及微生物量碳的变化特征.结果表明,冻融作用对中重度污染土壤中过氧化氢酶和脲酶的活性有促进作用,过氧化氢酶活性提高6.64%,脲酶活性增加41.11%,但对土壤微生物量碳影响不大;水溶性有机碳受冻融作用影响较大,其比恒温处理提高67.04 mg·kg-1,且土壤中总石油烃含量越高,水溶性有机碳变化越大;中重度石油污染土壤经过冻融处理后,其石油烃含量较之恒温处理减少明显,两种不同处理的差值达290.268 mg·kg-1,而对于高度石油污染土壤来说,冻融作用则可能不利于石油烃的降解.     

玉米草（Zea Mexicana）与海藻寡糖联合修复石油烃污染土壤的研究

采用玉米草及海藻寡糖联合修复技术研究了石油污染土壤的修复效果,对修复过程中酶活性变化进行了测定,并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术测定了土壤中微生物群落的变化.结果表明,种植玉米草可以有效提高土壤中石油烃的降解,与对照相比石油烃降解率增加了11%;加入不同浓度海藻寡糖进一步增加了石油烃的降解效果,降解率最高达到28.6%.种植植物及加入海藻寡糖可以有效提高多酚氧化酶、脱氢酶及尿酶的活性.PCR-DGGE结果表明植物种植及海藻寡糖的加入增加了土壤中微生物数量,其微生物群落结构与未种植植物及修复前上壤相比发生了较大的变化.     

几种园林植物生理特性和土壤酶活性的研究

以郑州城区道路中几种园林绿化植物为试材,研究和比较了其生理特性和土壤酶活性,为选择合适的绿化树种及合理的生态景观配置提供科学依据。结果表明:植物叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均表现为草本乔木灌木,对于SOD、POD、CAT活性,草本、灌木、乔木之间差异均达到显著水平;对于PAL、PPO活性,草本植株显著高于灌木和乔木。植物根区土壤脲酶、酸性磷酸酶、转化酶、蔗糖酶活性均表现为草本乔木灌木,其中土壤脲酶活性在三者之间差异显著,土壤酸性磷酸酶、转化酶、蔗糖酶活性均表现为草本和乔木显著高于灌木。几种园林植物根区土壤酶活性随着土层深度的增加呈降低趋势,表现出明显的表聚性,同一土层,总体表现为出草本乔木灌木,局部有所波动。     

不同污染时长土壤中石油烃的生物去除特性及影响因素

利用生物刺激法修复不同污染时长的土壤,比较了向新污染(污染7 d)和陈旧性污染(污染5 a以上)土壤中加入有机肥、有机肥+KNO_3复合物(C∶N=100∶10)、脱硫石膏等处理剂对土壤中石油烃的去除效果。结果表明:对于新污染黄绵土,向土壤中加入有机肥、有机肥+KNO_3对土壤中石油烃去除效果较好,修复150 d时土壤中石油烃去除率分别为60.13%、56.09%;对于陈旧性污染土壤,施入有机肥+KNO_3、脱硫石膏对石油烃去除效果较好,修复150 d时土壤中石油烃的去除率分别为36.62%、36.61%;生物刺激对新污染土壤中石油烃的去除效率高于陈旧性污染土壤。两种不同污染时长土壤中的石油烃生物降解均符合伪一级动力学。生物刺激修复使土壤的pH值由8.50～8.56降低至7.35～7.91。新污染土壤中石油烃的降解率与pH值呈显著负相关(相关系数为-0.789),与微生物数量呈显著正相关(相关系数为0.849);陈旧性污染土壤中石油烃降解率与土壤pH值呈显著负相关(相关系数为-0.683)。研究表明,土壤受到石油污染后立即进行生物刺激修复有利于土壤中石油烃的去除,影响不同污染时长土壤中石油烃生物降解的关键因素并不相同。     

俄罗斯黄花草木樨改良退化土壤的多功能研究

针对中国土壤退化的严重情况,采用引进的俄罗斯黄花草木樨(Melilotus officinalis)对酸性低盐基土壤、重盐碱化土壤与煤矿区重金属污染土壤相继开展了专项改良试验。结果表明,俄罗斯黄花草木樨可以在酸性土壤中种植,有改良酸性低盐基土壤,使其增盐、增碱,增加矿物质和有机养分的作用,有明显的生态环境改良效果;黄花草木樨可以有效改良重盐碱土(pH 8.5~9.5),使土壤脱盐、脱碱,增加有机养分,提高盐碱撂荒草地的草谷产量,产生经济、环境效益;用俄罗斯黄花草木樨改良煤矿区重金属污染土壤,发现该牧草对重金属元素具有较强的富集、转移功能,对土壤中的Cd、Ni等有毒元素的"排除"效果尤为显著,从而产生了明显的修复效应。系列试验表明,俄罗斯黄花草木樨有改良退化土壤的多种功能,因而具有推广应用价值。     

干旱与大气CO_2倍增对土壤微生物量及活性的影响

全球气候变化可能会对土壤生态系统产生潜在的影响,通过室内培育试验,设置了3种土壤水分梯度(土壤体积含水率为80%、60%、40%)、2种大气CO_2浓度(350、700μg/L)、2种土壤使用状况(裸土、种植大豆土壤),对土壤微生物量及活性的变化进行研究。结果表明,干旱胁迫使土壤微生物生物量碳量(MBC)含量极显著降低。重度干旱时,植物碳输入会加剧干旱对土壤生态系统的胁迫。大气CO_2倍增对土壤MBC量显著不影响。干旱胁迫导致土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性极显著降低。大气CO_2倍增能够极显著促进土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性,这可能会加速土壤有机质的降解,加快土壤碳库周转速率,对大气CO_2增加起到正反馈作用。干旱与CO_2倍增交互作用对土壤MBC和酶活均显著不影响,但在种植大豆的土壤中交互作用对蔗糖酶活性有一定影响。     

高寒地区不同绿肥的腐解特征及其对土壤养分的影响

为明确绿肥对高寒地区土壤的培肥效果,在盆栽培养条件下采用尼龙网袋法,探讨了草木犀、黑麦草、紫花苜蓿和小麦等4种绿肥的腐解特征及其对土壤养分含量的影响。结果表明,4种绿肥在处理30 d内快速腐解,腐解率均达到了50%以上,其中紫花苜蓿的腐解速率高于其他绿肥,30 d后腐解较为缓慢。不同绿肥对土壤养分含量的影响效果不同,并且不同绿肥对土壤养分含量的影响效果随着施用时间的变化不断变化。4种绿肥在施用270 d内均能使土壤速效钾和速效磷的含量显著增高,使土壤pH值显著降低,而对土壤有机质和全磷含量无显著影响。除此之外,草木犀和紫花苜蓿还能显著提高土壤碱解氮和全氮含量。因此选用绿肥植物改良黑龙江烟区土壤是可行的,且选用草木犀和紫花苜蓿的培肥效果更好。     

宁南黄土区不同年限撂荒梯田土壤水文物理特征

以宁南黄土区5个不同年限的撂荒梯田为研究对象,采用时空互代法研究撂荒地在植被恢复过程中土壤水分、土壤容重等物理特征的动态变化。结果表明:(1)通过对2016—2017年降水数据和多年平均降水数据进行分析可以看出,降水主要集中在植物生长旺季6—8月,且降水的季节分配极为不均,2017年全年降水的峰值出现在8月;(2)撂荒地土壤含水量季节变化趋势总体表现为8月9月5月6月7月,土壤含水量的季节变化与降水量的变化大体一致;在垂直剖面上,随着土层深度的加深,土壤含水量呈现增加的趋势;随着撂荒年限的延长,0～100 cm土层土壤水分含量的变化规律不是很明显,总体呈现波动变化趋势;(3)梯田撂荒后,随着撂荒年限的增加,土壤容重总体呈减少趋势,土壤孔隙度、土壤饱和持水量和毛管持水量总体呈升高趋势。说明梯田在撂荒演替的过程中,土壤结构可得到一定程度的改善,结果可为该区域撂荒地植被的恢复提供一定的参考价值。