重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物.印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大.本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响.结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长.印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重.这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复.     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物。印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大。本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响。结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长。印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重。这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复。     

重金属污染土壤的微生物学评价

随着研究方法 改进，采用微生物学指标评价土壤重金属污染越来越受人们关注。比较敏感的指标有：对重金属敏感细菌与耐性细菌之比，脱氢酶活性与土壤有机碳之比，代谢商，微生物生物量碳与土壤有机碳之比，异养因氮菌的固氮作用。但微生物的生物是及其活性在受重属金影响的同时也受土壤性质及自然条件的影响，应当把微生物学性质的变化与重金属的形态、植物吸收联系起来评介污染土壤。     

镉污染土壤植物修复的EDTA调控机理

我们通过温室盆栽试验 ,在不同Cd处理的土壤中加入EDTA ,分析了印度芥菜根和地上部Cd的浓度 ,探讨EDTA进入土壤后对Cd吸收和运输的影响。结果表明 :加入EDTA ,水提取的Cd浓度增加了 40 0倍以上 ,NH4 NO3提取的Cd浓度增加了 40倍以上 ,在土壤Cd浓度较低时 ,EDTA对植物吸收Cd没有显著影响 ,当土壤添加Cd在 1 3 0mgkg- 1以上时 ,加入EDTA显著增加了地上部Cd的浓度。EDTA能增加印度芥菜地上部中Cd的浓度 ,不是由于土壤溶液中Cd浓度增加从而增加了印度芥菜根对Cd的吸收 ,可能是EDTA加入土壤后增加了这些元素在土壤溶液中的浓度 ,从而高浓度的Cd对植物根细胞产生毒害 ,增加了细胞膜的透性后 ,土壤溶液中的络合物得以进入根细胞并随蒸腾作用运输到地上部。     

镉污染土壤的植物修复及其EDTA调控研究I. 镉对富集植物印度芥菜的毒性

本文通过温室盆栽试验研究了在10~190 mg/kg共10个浓度梯度的Cd处理下,印度芥菜生长对Cd的响应、Cd在根与地上部的积累以及在Cd胁迫和毒害条件下对Ca和Zn吸收的影响。结果表明,Cd对印度芥菜生长的毒害浓度在各个生育期各有不同:幼苗期与营养生长前期在70~110 mg/kg左右;营养生长后期在110 mg/kg以上;成熟期在150 mg/kg左右。植物吸收的镉随土壤镉处理浓度的增加而增加,本试验中印度芥菜根和叶积累镉最高浓度分别为300 和160 mg/kg。在Cd胁迫下,印度芥菜吸收的Ca和Zn增加;在Cd毒害条件下,印度芥菜吸收的Ca和Zn下降。认为高浓度的Cd对印度芥菜生长有抑制,但印度芥菜对镉也表现出很强的耐性,这种耐性可能与植物体内Cd和Ca、Zn之间的平衡有关。     

不同耕作模式下水稻产量与器官多要素响应的比较研究

认识和理解水稻产量影响要素是实现水稻高产稳产的关键。选取冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作3种处理,采用相关分析、主成分分析与主成分多元线性回归3种方法对水稻产量与成熟期根、茎、叶、籽粒碳同位素组成,根系特征以及养分的响应关系进行比较与综合分析。结果表明不同耕作模式下垄作免耕的水稻产量最高,根、茎、叶、籽粒的碳同位素组成与水稻产量有极显著的负相关关系(P0.01);主成分分析提取的6个主成分累计贡献率超过80%;主成分多元线性回归模型能够解释冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作水稻产量67%、73%和97%的变异;与常规水旱轮作相比,冬水田和垄作免耕水稻产量与碳同位素组成及磷的关系更密切。该研究表明,垄作免耕具有较好的推广应用价值。     

降雨强度对三峡库区坡耕地土壤氮、磷流失主要形态的影响

揭示紫色土坡耕地在不同降雨条件下对土壤养分流失及其环境效益的影响,对于保护三峡库区水环境具有重要意义。通过径流场试验分析2010年5月1日-7月10日6次降雨过程中紫色土坡耕地的氮、磷流失特征。结果表明:大雨时产生的径流量分别为中雨和小雨时的2.34,7.59倍,同时大雨产生的径流中TN、TP含量高于小雨和中雨时,大雨导致的氮、磷流失远远超过中雨与小雨。大雨时产生的累积泥沙量分别是中雨和小雨的8.34,111.38倍。紫色土坡耕地径流中TN、TP的主要形式是有泥沙携带的颗粒态氮、磷,降雨量越大,颗粒态氮、磷的比例越高。中雨产生的径流中颗粒态氮占TN的74.9%～75.9%,大雨产生的径流中颗粒态氮占TN的比例更高,达到85.0%～92.6%。颗粒态磷是径流中磷的主要形态,大雨、中雨、小雨产生的径流中颗粒态磷占TP的比例分别为96.6%～97.7%,93.9%～96.2%,90.5%～94.4%。紫色土坡耕地氮、磷流失主要是以泥沙为载体,这在降雨量较大时表现得尤为明显。控制坡耕地氮、磷流失应着重考虑控制降雨量较大时的氮、磷流失。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

不同pH和氧气条件下土壤古菌与海洋古菌的竞争适应机制

pH和氧气是古菌氨氧化活性的关键限制因子。然而,复杂土壤中不同古菌生态型（土壤古菌和海洋古菌）对pH和氧气的竞争适应规律尚未有相关报道。选择活性氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea, AOA）为类海洋古菌Group1.1a-associated的酸性森林土（ pH5.40）和活性氨氧化古菌为土壤类古菌Group 1.1b的碱性水稻土（ pH8.02）,调节混合土壤pH和氧气浓度;设置稳定性同位素核酸探针实验,通过微宇宙室内培养,监测土壤硝化强度;利用实时荧光定量qPCR和454高通量测序研究pH和氧气对土壤氨氧化古菌和细菌的影响规律。结果表明：pH3.8下没有硝化作用发生,而pH6.0和7.6则发生了强烈硝化作用,且高氧环境下硝化作用强于低氧环境;加底物培养后,氨氧化古菌数量明显增加;活性氨氧化古菌几乎全为土壤类古菌Group 1.1b。研究表明：尽管氧气对硝化作用也有一定影响,但pH是影响硝化作用的主要因素;与类海洋古菌相比,土壤类古菌Group?1.1b更能适应高氧和低氧的碱性土壤环境,因此具有更强的竞争力。     

镉污染土壤的植物修复及其EDTA调控研究II. EDTA对镉的形态及其生物毒性的影响

本文通过温室盆栽试验研究了10~200 mg/kg共20个浓度梯度的Cd处理下,EDTA加入土壤后对Cd的形态及其生物毒性的影响。在收获前一周加入EDTA,收获后测定植物根和地上部的生物量,以及H2O、NH4NO3和EDTA 3种提取剂提取的Cd浓度。结果表明,EDTA加入土壤一周后,土壤水溶态Cd增加了400倍以上,交换态Cd增加了40倍以上,印度芥菜根和地上部的生长都受到抑制。可能的原因是EDTA增加了土壤中镉的移动性,提高了Cd对植物的毒性。