东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验，发现并鉴定出东南景天（Sedum alfredii H）是一种新的锌超积累植物，调查结果发现，东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力，地上部Zn含量为4134～5000mg/kg,平均为4515mg/kg，营养液培养实验证明，东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力，当生长介质中Zn浓度高达240mg/L时，植株仍生长正常，其生物量与对照相比无显著差异，地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加，当生长介质中Zn浓度为80mg/L时，地上部Zn含量和积累量达到最高值，分别为19.674g/kg，19.83mg/株，结果表明，东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物，为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)——一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验, 发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物. 自然条件下, 宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg, 变化范围为465~2310 mg/kg; 地下部Cd平均含量为981 mg/kg, 变化范围为233~1846 mg/kg. 地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41~2.22, 平均为1.32. Cd生物富集系数变化范围为0.7~5.2, 平均为2.38. 营养液培养试验研究表明, 宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加. 营养液Cd浓度为50 mg/L时, 地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg, 在Cd浓度为30 mg/L时, 生物量达到最大值; 地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14~2.22, 平均为1.67, 显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd, 而且可以从地下向地上部有效输送. 宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)--一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验,发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物.自然条件下,宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg,变化范围为465～2310 mg/kg;地下部Cd平均含量为981 mg/kg,变化范围为233～1846 mg/kg.地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41～2.22,平均为1.32.Cd生物富集系数变化范围为0.7～5.2,平均为2.38.营养液培养试验研究表明,宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加.营养液Cd浓度为50 mg/L时,地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg,在Cd浓度为30 mg/L时,生物量达到最大值;地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14～2.22,平均为1.67,显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd,而且可以从地下向地上部有效输送.宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

一种新发现的镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)

以杂草为研究对象,通过盆栽模拟试验和小区试验,从20科54种杂草植物中筛选出镉（Cd）超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.).试验结果表明:在Cd投加浓度为25mg/kg条件下, 龙葵茎和叶中Cd含量分别为103.8和124.6mg/kg, 超过了Cd超积累植物应达到的临界含量标准100 mg/kg；而且, 其地上部Cd富集系数为2.68, 地上部Cd含量大于其根部Cd含量, 植物的生长未受抑制, 这些特点均满足Cd超积累植物的衡量标准. 小区试验也表明, 龙葵对Cd的富集特性均符合Cd超积累植物的基本特征. 因此, 可以确定龙葵是Cd超积累植物. 本研究对于超积累植物筛选乃至植物耐性生理、遗传和进化等具有一定意义,并为Cd污染土壤的植物修复提供了一种具有自主知识产权的新材料.     

砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验,在中国境内发现砷超富集植物--蜈蚣草(Pterts vittata L).野外调查表明,蜈蚣草对砷具有很强的富集作用,其砷的分布规律与普通植物也明显不同.蜈蚣草不同部位的含砷量为:羽片＞叶柄＞根系;蜈蚣草地上部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降.在含砷9 mg/kg的正常土壤中,蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80.从矿区采集砷污染土壤进行室内栽培实验发现,室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下(同一种土壤)增加1倍多,其羽片含砷量可高达5070 mg/kg;随着种植时间的延长,蜈蚣草羽片含砷量不断增加.蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强.因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景,对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要学术价值.     

砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验，在中国境内发现砷超富集植物－蜈蚣草（Pteris vittata L.） 。野外调查表明，蜈蚣草对砷具有很强的富集作用，其砷的分布规律与普遍通植物也明显不同。蜈蚣草不同部位的含砷量为：羽片＞叶柄＞根系；蜈蚣草地下部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降。在含砷9mg/kg的正常土壤中，蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80。从矿区采集砷污染土训进行室内栽培实验发现，室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下（同一种土壤）增加1倍多，其羽片含砷量可高达5070mg/kg；随着种植时间的延长，蜈晔草羽片含砷量不断增加，蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强，因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景，对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要的学术价值。     

柽柳灌丛下与灌丛外短命植物AM真菌多样性

对生长在柽柳荒漠生境中最常见的4种早春短命植物离子草(Chorispora tenella (Pall.) DC.)、角果毛茛(Ceratocephalus testiculatus (Crantz) Bess.)、东方旱麦草(Eremopyrum orientale (L.) Jaub et. Spash)和弯果婆婆纳(Veronica campylopoda Boiss.)进行取样调查, 分析了柽柳灌丛下和灌丛外的4种植物丛枝菌根(AM)的形成状况、根际AM真菌的孢子密度和群落组成, 并探讨了柽柳灌丛对其菌根侵染状况、根际AM真菌群落组成的影响. 结果表明, 柽柳灌丛下短命植物的侵染率和根际土壤中AM真菌孢子的密度显著低于灌丛外的植物, 并且灌丛下AM真菌的种类(12种)少于灌丛外(19种). 灌丛下短命植物根际土壤由于受到柽柳灌丛的影响, 其养分含量除速效钾外, 都高于灌丛外; 灌丛下碱解氮和速效磷的含量分别为65.37和44.50 mg/kg, 而灌丛外的含量则为32.33和33.85 mg/kg. 本研究共从短命植物根际分离到21种AM真菌, 其中无梗囊霉属有5种、原囊霉属1种、球囊霉属13种和类球囊霉属2种. 通过上述结果得出以下结论: 柽柳灌丛影响着土壤的理化特性及其下生长的短命植物丛枝菌根的形成和根际AM真菌群落的组成.     

磷对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响及其科学意义

通过盆栽实验发现，添加低浓度的磷（400mg/kg以下）对砷超富集植物蜈蚣草地上部和地下的含砷浓度及砷的生物富集系数，地上部总含砷量均没有明显影响，但添加大量磷（400mg/kg以上）则会使昊蚣草地上部和地下部的含砷浓度及砷的生物富集系数，地上部总含砷量明显升高，在蜈蚣草中，磷与砷之间并不存在拮抗效应，在高浓度时甚至表现出明显的协同效应，研究结果既可以为提高超富集植物的修复效率提供科学依据，同时也为研究植物中磷和砷的相互作用机理提供良好的线索，在理论和技术上均具有重要价值。     

重金属Zn2+胁迫诱导斜纹夜蛾幼虫血细胞凋亡

通过在人工饲料中添加不同浓度的Zn²⁺, 采用流式细胞技术, 初步分析了植食性昆虫斜纹夜蛾Spodoptera litura Fabricius幼虫因过量摄入Zn²⁺而诱发的血细胞凋亡. 结果表明, 饲料中Zn²⁺浓度的增加会导致幼虫血淋巴和脂肪体中Zn2+的积累, 二者之间表现出显著的剂量-反应关系, 且脂肪体对Zn²⁺的累积强度明显高于血淋巴; 当Zn²⁺ 浓度达到1000 mg/kg时, 能显著诱导血细胞的凋亡, 凋亡率为63.63%, 显著高于对照和低浓度(50~500 mg/kg)胁迫而产生的凋亡率. 因此, 食物中高浓度的Zn2+能诱导植食性昆虫斜纹夜蛾幼虫血细胞的凋亡.     

禾本科作物小麦能吸收和积累聚苯乙烯塑料微球

农用地土壤中微塑料的积累及分布已有报道,食用蔬菜在溶液培养下能吸收微塑料也已被发现,但微塑料能否在固相培养条件下进入禾本科作物中并在体内传递积累尚未被证实.本研究选用小麦作为模式植物,以0.2μm荧光标记聚苯乙烯微球为供试微塑料材料,采用真实河砂盆栽培养实验,结合激光共聚焦荧光显微和扫描电子显微技术,发现小麦幼苗在砂培条件下能吸收和传输0.2μm聚苯乙烯微球.小麦幼苗在含有荧光标记微球的河砂中生长21 d后,其根部维管柱和外皮层细胞壁间隙组织中呈现较强的荧光分布,表明这种亚微米级塑料微球能被小麦吸收进入根部外皮层质外体空间和维管组织.塑料微球进入根部维管柱后,可通过维管组织运输到地上部的茎部维管束和叶片的脉管组织中.研究结果为进一步认知土壤-作物系统中微塑料的传递与积累机制提供了方法学和科学依据.     

中国北方草地植物补偿性生长与合理放牧强度:基于放牧实验的整合分析

补偿性生长是草地植物对动物采食的一种适应策略,合理的放牧强度能够促进植物的补偿性生长,有利于草地生产力和稳定性的维持,而长期过度放牧则导致草地退化.因此,确定合理的放牧强度是科学配置草地生产-生态功能实现草牧业可持续发展的基础.本文基于各类放牧实验已发表的118篇研究文献,将放牧家畜的采食率(地上生物量移除量,%)作为放牧强度的测度指标,对我国北方5种主要草地类型的植物补偿生长特征及其合理放牧强度进行了整合分析,并结合气候、土壤及植物群落地下生物量和多样性等数据,厘清了影响植物补偿生长的关键生物和非生物因子.结果表明,我国北方草地植物总体处于欠补偿生长状态,且植物地上部分的补偿性生长主要以牺牲其地下生物量为代价.其中,高寒草甸、草甸草原和荒漠草原植物群落均表现为欠补偿生长,高寒草原和典型草原植物群落表现为等补偿生长.在区域尺度上,补偿性生长的绝对值随年降水量和植物物种丰富度的增加而增加.满足植物群落地上生物量实现等补偿或超补偿,且对地下生物量不产生负效应,各类草地的合理利用强度为:高寒草甸50%、草甸草原48%、典型草原40%、高寒草原37%、荒漠草原31%.本研究对指导我国北方草地保...     

高精度锂分析方法及我国多种环境介质中锂污染初探

目前,锂离子电池已成为清洁能源发展的关键支撑技术,未来其需求量和使用量将会激增,但是目前废弃锂离子电池的管理条例和回收市场仍不完善.在这一背景下,锂污染问题迅速成为全世界关注的热点.针对目前尚无研究开展多环境介质中锂元素高精度分析方法的开发与验证工作这一现状,本研究首次建立了多环境介质(河水、污水、大气颗粒物、沙尘暴颗粒、土壤、植物、动物、锂离子电池正极材料)中锂元素的全流程定量分析方法.在前处理过程方面,六类常见消解酸体系(硝酸、王水、反王水、硝酸+双氧水、硝酸+氢氟酸、反王水+氢氟酸)在消解过程和赶酸过程都可保证锂元素的回收率在95%以上,因此可根据环境样本的化学特性从六类常用酸消解体系中选择最适消解液,利用赶酸仪在170℃下进行赶酸操作,可以保证最佳消解效果和赶酸效率.在质谱分析方面,选择Rh103和In115这两种内标元素,在非碰撞池分析模型下可实现多环境介质中锂元素的痕量分析.在分析方法的基础上,本研究进一步揭示了我国不同地区多环境介质中锂元素的赋存特征,具体结果如下:土壤和沉积物(7.60～66.00 mg/kg)、植物(0.03～2.36 mg/(kg dw))、动物(0...     

风浪扰动引起大型浅水湖泊内源磷暴发性释放的直接证据

在太湖水温最低的一周, 野外观测了太湖大风浪过程和静风期间水体悬浮物(SS)、总磷(TP)、总溶解性磷(DTP)、反应性活性磷(SRP)的含量及悬浮物中有机质(LOI)和藻类可利用磷(AAP)的含量变化. 所观测的2004年1月23, 24, 26和30日的风速分别为8, 12, 0和0 m/s. 结果表明, 23日8 m/s的风速持续1 h以后, 水体SS平均含量达258mg/L, 24日大风浪持续一天后并且风速增至12m/s时, 水体SS含量也增至507mg/L, 当风速减弱到2m/s以下持续半天后, 26日水体SS含量降至51mg/L, 而继续保持静风5天后, 30日水体SS含量又降至21mg/L. 说明8m/s以上的风速可以引起太湖沉积物的大量悬浮, 且悬浮量随风力的增加而增加. 伴随着底泥的大量悬浮, 大风浪期间的23和24日水体TP, DTP和SRP含量分别达0.210, 0.048, 0.035, 0.299, 0.054及0.026 mg/L, 而静风期的30日则分别为0.076, 0.045和0.017 mg/L, 说明风浪扰动引起的底泥悬浮也引起了内源磷的暴发性释放. 风浪引起的水体SRP含量变化可达100%. 另外, 23, 24和26日水体悬浮物中的AAP含量分别为132, 97和226 mg/kg. 大风浪也带入水体大量的AAP. 据此观测结果估算, 一次风浪过程可以增加水体987t的TP和80t的SRP以及167t的AAP. 太湖地区每年出现风速大于8 m/s且保持1 h以上的天数多达125天, 如此高的大风浪扰动频率, 势必使得水动力扰动成为太湖水体内源磷释放的主要方式, 对水体蓝藻水华暴发前营养盐的供给产生重要作用.     

Zn掺杂TiO2纳米管电极制备及其对五氯酚的光电催化降解

采用阳极氧化法在Ti基底上制备TiO2纳米管电极,再通过浸渍法制备出Zn掺杂TiO2纳米管电极.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针显微分析(EPMA)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)技术对其进行表征,电极表面分布有均匀的纳米管状阵列,管径50～90nm,管长约200nm,管壁厚约为15nm,锐钛矿型TiO2,Zn元素以ZnO小团簇形态沉积在TiO2纳米管电极表面,与TiO2纳米管电极相比起始吸收带边红移近20nm.分别使用Zn掺杂TiO2纳米管电极和TiO2纳米管电极对相同五氯酚(PCP)溶液(初始浓度为20mg/L,电解质Na2SO4浓度为0.01mol/L,初始pH为7.03)进行光电催化降解120min.结果表明:在紫外光(400μW/cm2)或可见光(4500μW/cm2)的照射下,Zn掺杂TiO2纳米管电极对PCP的降解率分别为73.5%和18.4%,而TiO2纳米管电极对PCP的降解率分别为48.5%和3.2%.Zn掺杂TiO2纳米管电极光电催化降解PCP的准一级反应动力学常数分别为TiO2纳米管电极的2.0倍和5.8倍,且其光电催化性能与Zn掺杂浓度有关,最优掺杂浓度为0.909%.Zn掺杂TiO2纳米管电极的稳定性良好.     

土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

气候变化对黄土高原末次盛冰期以来的C3 /C4植物相对丰度的控制

大气CO2浓度以及气候等因素都有可能影响区域性C3/C4植物的相对丰度, 有机碳同位素能够有效反映土壤C4植物的相对丰度(或相对生物产率). 对黄土高原中部和南部5个末次盛冰期至全新世黄土-土壤序列有机碳同位素分析获得: (1) 从末次盛冰期至全新世, 黄土高原C4丰度相对增加约40%左右; (2) 无论是末次盛冰期还是全新世, C4植物在空间上都具有从西北至东南增加的趋势. 进一步对黄土高原以及内蒙古全新世土壤13Corg最大稳定值与现代气候统计分析表明, 黄土高原C4植物相对丰度与温度成正相关, 与降水成负相关, 与4月温度和降水的这种关系更加密切. 这些结果揭示: (1) 温度是导致全新世C4植物丰度增加的最主要的区域性因素, 而不是夏季风加强的结果, 相反, 夏季风加强, 即降水量的增加只可能降低C4植物冰期-间冰期增加的幅度, 在温度基本不变时C4植物丰度的降低才是夏季风增强的标志; (2) 末次盛冰期失去适合C4植物生长的温度时, 无论是CO2降低还是干旱程度的增加都不可能有效地驱使C4植物增加, 而全新世CO2浓度的上升仅仅可能是全球升温的因素之一, 似不是导致黄土高原C4植物增加的直接因素.     

神经生长抑制因子在体外可抑制嗜铬细胞瘤株PC12

神经生长抑制因子（GIF）又名金属硫蛋白－Ⅲ,是神经系统中第一个被鉴定的具有神经元生长抑制功能的蛋白。采用MTT还原测定法测定了重组GIF对嗜铬细胞瘤株PC12和成神经细胞瘤株SY5Y生长的影响：重组GIF在体外可抑制PC12的生长;在浓度为100mg/L时,对PC12的抑制率约为25％;而当浓度为300mg/L时,对PC12的抑制率达到约50％。表明PC12可作为神经元模型来测定GIF的神经元生长抑制活性。GIF在体外不能抑制常用作神经细胞瘤株模型的SY5Y,表明GIF并不具有广谱的抑制神经细胞瘤株的作用;GIF抑制PC12可能就是针对它所具有的胆碱能神经元的某些特性。这对于揭示GIF的神经元生长抑制活性的作用机制有着重要意义。     

植物叶片最大羧化速率对多因子响应的模拟

植物叶片最大羧化速率是表征植物光合能力的重要参数,建立植物叶片最大羧化速率的模拟模型将有助于准确预测植物的光合作用和陆地生态系统生产力.植物叶片最大羧化速率与环境因子之间存在诸多相关性,分析植物叶片最大羧化速率与环境因子的相关关系是建立植物叶片最大羧化速率模拟模型的有效途径.对来自104篇文献的植物叶片最大羧化速率数据及其对应的环境因子进行整理和分析发现,植物叶片最大羧化速率受温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量的显著影响.其中,温度、土壤含水量和CO2浓度均与植物叶片最大羧化速率呈单峰型曲线关系,土壤含氮量与植物叶片最大羧化速率呈显著的线性关系.据此,建立了温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量综合影响的植物叶片最大羧化速率模型.验证表明,该模型能较好地模拟不同环境条件下植物叶片的最大羧化速率,为陆地生态系统模型准确模拟植物光合作用提供了参数依据.     

土壤碳酸钙/有效磷化学计量特征对油蒿群落植物密度的影响

干旱和半干旱区土壤碳酸钙会降低土壤磷的有效性, 进而影响植物生长, 土壤碳酸钙/有效磷(钙磷比)化学计量特征会不会影响植物密度, 这有待于研究证实. 本研究对干旱和半干旱区4 个油蒿(Artemisia ordosica)群落做了调查, 进行了正交盆栽实验, 探讨了土壤钙磷比与植物密度之间的关系. 结果表明, 土壤钙磷比化学计量特征对油蒿生长的影响不低于土壤碳酸钙和有效磷, 土壤钙磷比对油蒿密度的影响与气候带及土壤钙磷比增加的类型和量级有关. 当土壤钙磷比量级相同且小于2.5 时, 随土壤钙磷比的增加, 半干旱区油蒿密度逐渐增大, 而干旱区油蒿密度则逐渐减少. 在半干旱区, 当土壤钙磷比量级不变、土壤碳酸钙增幅大于有效磷增幅时, 随土壤钙磷比的增加, 油蒿密度也逐渐增大, 土壤钙磷比与油蒿密度间关系不发生变化.在干旱区, 当土壤钙磷比量级增大、土壤碳酸钙显著增加而有效磷显著减少时, 随土壤钙磷比的增加, 油蒿密度逐渐增大, 土壤钙磷比与油蒿密度间关系发生改变. 因此, 干旱、半干旱区土壤钙磷比化学计量特征不同的变化类型和变化量级是影响油蒿密度的一个重要因素.