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植物提取因投入成本低、能将重金属从土壤移除等优势被认为是土壤重金属污染修复技术中最具发展前景的修复方式之一。然而该技术由于超富集植物生长缓慢、生物量小、修复效率低等问题在实际应用中受到限制。针对这个问题,本项目从土壤生态系统工程师-蚯蚓入手,研究了蚯蚓对重金属Cd污染土壤中重要氮循环过程-硝化过程的影响。项目主要基于两个培养实验、一个盆栽实验探讨了蚯蚓对不同Cd污染土壤中硝化过程的影响规律及其微生物学机理,并利用稳定同位素探针技术(DNA-SIP)原位鉴定了重金属污染土壤中接种蚯蚓前后的自养型氨氧化微生物。本项目主要研究结果如下:在Cd污染和对照土壤中,蚯蚓均能提高酸性土壤的pH,而降低中性土壤的pH,减缓培养过程中水溶性有机碳的消耗,提高土壤可溶性氮含量;接种蚯蚓后,酸性壤土和中性砂质黏壤土中铵态氮含量均显著升高,酸性壤土中硝态氮含量无显著变化,而中性砂质黏壤土中硝态氮大量积累;尽管蚯蚓对酸性壤土净硝化过程无显著影响,但提高了土壤的潜在硝化潜势,即蚯蚓能够促进Cd污染土壤的硝化过程;尽管酸性土壤中氨氧化古菌(AOA)丰度比氨氧化细菌(AOB)更高,但蚯蚓主要通过影响AOB恢复或刺激土壤氮循环功能,相关分析结果表明蚯蚓可能主要是通过提高土壤pH、铵态氮含量和AOB的丰度影响酸性土壤的硝化过程;定量PCR结果显示蚯蚓提高了Cd污染中性土壤的AOB丰度,但降低了AOA的丰度,即蚯蚓同样是通过影响AOB调控中性土壤的氮素循环;DNA-SIP实验结果进一步确证了蚯蚓通过提高中性土壤AOB而非AOA的丰度促进土壤的硝化过程;DNA-SIP联合高通量测序的结果表明,蚯蚓主要通过刺激Nitrospira和Nitrosospira两种硝化微生物恢复Cd污染土壤的硝化过程。本项目结果能够为蚯蚓在重金属污染土壤的微生物-动物-植物联合生物修复技术中的应用提供重要的理论依据和数据支撑。
针对目前重金属污染土壤氮循环受阻、植物提取修复效率低下、修复时限较长的问题,基于施加氮肥会促进植物生长、提高植物对重金属积累的理论基础,本项目拟研究蚯蚓对重金属污染土壤氮素供给的影响及其微生物学机制,并探讨蚯蚓在与植物联合修复重金属污染土壤中的潜力。首先,通过微宇宙镉污染模拟实验,研究不同梯度镉短期污染条件下蚯蚓对土壤氮循环重要过程——硝化过程的影响及其微生物学机制;然后,利用稳定同位素探针技术(DNA-SIP)联合高通量Illumina测序技术对重金属污染土壤接种蚯蚓前后的氨氧化微生物进行原位鉴定,进一步探讨蚯蚓在硝化微生物抵抗重金属短期胁迫中的作用及机理;最后,通过盆栽实验探讨蚯蚓联合龙葵修复镉污染土壤的效果。本研究将为解决重金属污染土壤氮循环功能退化及其植物修复过程中氮素供给问题提供坚实的理论依据。
对于重金属元素含量超标的地区则会引起植物生理功能的紊乱、营养不均衡,最终使植物枯菱甚至死亡。此外,汞、砷能够有效地减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氩元素的供应。重金属在农田土壤系统中的污染过程...
1、在山区、沙漠地区,植物根须可以保持水土,避免及减少土壤表面层的沙化及流失。2、在石漠化地区,植被根系的存在可以大大提高土壤的抗侵蚀性能,从而减少及避免土壤被风化、石化。植物的活根提供分泌物,死根提...
其实这个问题并不简单也不复杂,壤土如果流失严重也会成砂土,多少沙漠就是这样形成的,如果种植物的话,首先要考虑的是碱性土壤还是酸性土壤,你的问题太笼统,你是要盆栽植物还是大田里种植是很不一样的,如果是盆...
4种园林绿化植物根际对土壤养分的富集效应
为探讨城市不同绿化植物根际和非根际土壤养分状况,采集了不同绿化植物(大叶女贞、广玉兰、木芙蓉和夹竹桃)根际和非根际土,测定根际和非根际土壤中p H值、有机碳含量、氮素含量、磷素含量、钾素含量和微生物数量(微生物总数、细菌数量、真菌数量和放线菌数量),研究城市绿化植物根际对土壤养分的富集效应。研究结果表明:不同种植物通过根系调节p H的能力不同,植物根际和非根际土壤p H值表现出显著差异(P<0.05)。不同绿化植物根际与非根际土壤养分含量(有机碳、全氮、速效氮、速效磷、全钾、速效钾的含量以及微生物总数、细菌数量、真菌数量和放线菌数量)均表现为:大叶女贞>广玉兰>木芙蓉>夹竹桃,并且根际土壤养分含量均显著高于非根际土壤,表现出显著的富集作用;土壤全磷含量在根际与非根际土壤中差异不显著(P>0.05),表现出显著的亏损作用。相关性分析表明:土壤有机碳和全氮对土壤养分含量影响较大,而p H与土壤养分含量基本呈显著或极显著的负相关关系,全磷对于土壤养分含量基本没有影响。通过以上研究说明不同绿化植物土壤养分含量在根际存在一定的富集,它们通过降低根际p H值可以提高根际养分含量,而放线菌数目对植物根际微小的变化响应更为灵敏,根际土壤养分良好的富集也是绿化植物赖以生长的基础。
栾树对土壤多环芳烃修复机制初探
多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于环境中的有机污染物,由于其致癌性和致突变性而受到广泛关注。采用盆栽实验,研究了栾树在3种污染水平下对土壤中PAHs的去除效果与修复机制。结果表明:在试验浓度范围内(7.35~46.23 mg.kg-1),种植栾树1 a后,PAHs降解率为60.69%~75.14%;比对照(无植物处理)PAHs降解率平均提高了22.96%,且以L2污染水平下降解率最大。栾树能够在一定程度上吸收与累积土壤中PAHs,且累积量与土壤PAHs的添加浓度呈正相关,根部PAHs累积量大于干叶部。修复机制反映出植物-微生物间的交互作用、微生物降解是修复土壤PAHs的主要途径。
前言
1绪论
2吊兰对镉的耐性与积累特性
3EDTA与柠檬酸调节下吊兰对土壤镉污染的耐性与修复特性
4外源磷调节下吊兰对镉的耐性与积累特性
5吊兰对土壤镉伴生金属铜、锌、铅污染的耐性与修复
6栽培吊兰对重金属污染土壤微生物数量和土壤酶活性的影响
7栽培吊兰对土壤镉、铅污染土壤微生物特性的影响
8重金属污染土壤植物修复展望
参考文献
本书在对土壤重金属污染现状、危害及其植物修复进行分析的基础上,从吊兰对镉的耐性与积累特性,外源调节剂作用下吊兰对镉的耐性与积累特性,吊兰对铜-镉、镉-锌-铅复合污染土壤的修复能力,以及栽培吊兰对土壤镉污染土壤微生物多样性的影响等方面系统介绍了观赏植物吊兰对土壤镉污染的耐性与修复能力,为将观赏植物应用于重金属污染土壤修复提供参考。
以本研究组发现的新型镉超富集水生植物(铁皇冠)为研究对象,利用非损伤微测技术(NMT)、HPLC-MS、ICP-MS、uXRF和EXASF、以及第二代高通量测序、定量PCR、双向SDS-PAGE电泳和蛋白印迹分析等技术手段,确定参与铁皇冠对镉吸收与迁移以及对镉耐受与解毒的运载(结合)蛋白、功能基因和转录因子,分析镉在铁皇冠组织与亚细胞中的分布与形态变化及其与细胞内外环境因子的相互作用规律,探讨铁皇冠镉吸收过程中,细胞内离子组成、初生和次生代谢产物、非酶抗氧化物质、抗氧化酶、以及氧自由基转化产物的动态变化特征,从分子、细胞和生理生化水平阐明铁皇冠对镉超富集和高耐受的调控机制。其成果对于认识水生蕨类植物超富集和高耐受重金属的分子、细胞和生理生化机制具有重要意义;同时,可为开发镉污染水体与湿地的植物修复技术提供重要理论依据。