石油污染土壤植物根际微生态环境与降解效应

利用大庆油田石油开采区的污染土壤作为供试土壤,选择紫花苜蓿和披碱草为供试植物,通过监测根系微生物活性、石油烃降解效率等指标,建立植物根际微生态环境生物和非生物因子之间的量化关系,揭示污染土壤石油烃降解效应和影响要素.研究结果表明,植物根系可改善污染土壤持水能力和微生物活性,与无根系土壤相比,提高含水率达10%. 植物根际微生物的数量高出1～2个数量级, FDA(荧光素双醋酸酯)活性高出0.29～0.36. 经过150 d的降解,植物根际油污土中石油烃的降解率比无根系土壤高 9.1%～15.5%. 污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用,有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复.     

植物-微生物联合修复石油污染土壤的实验室模拟

对冰草、紫花苜蓿、冬小麦进行了为期63 d的实验室模拟,通过测定土壤脱氢酶活性、微生物数量以及土壤残油率的变化,分析了植物-微生物联合作用对不同质量分数土壤石油烃污染的修复效果,以期为后期的现场修复提供理论依据.结果表明:在石油烃质量分数为3%时,植物-微生物联合可使石油烃降解率达到84%~87%;3种植物的降油效果依次为紫花苜蓿冰草冬小麦,紫花苜蓿组最高石油降解率可达86.47%.在石油烃质量分数达到10%时,微生物的生长受到明显阻碍,土壤脱氢酶活性也大大降低,从而导致植物-微生物联合修复受阻,植物表现为生长缓慢,植物茎叶变小、微黄.因此,植物-微生物联合体系中,石油烃质量分数为3%时能促进微生物的繁殖,提高土壤中脱氢酶活性,促进植物和微生物对石油烃污染物的降解,加速油污土壤的修复作用.     

含盐量对石油污染土壤生物修复的影响

模拟野外漫灌洗盐并控制洗盐次数得到不同含盐量的土壤,比较单纯生物刺激、生物刺激加生物强化处理对不同含盐量的石油污染土壤的修复效果。结果表明:无论是单纯的生物刺激,还是生物刺激加生物强化处理下,土壤含盐量均有一定程度的降低,可有效提高石油烃的降解率。当土壤含盐量为0.22%(质量分数)时,添加4%菌剂修复第3天时,石油烃降解率可达24.98%;当土壤含盐量为0.01%时,生物刺激加生物强化处理28 d后石油烃的降解率是单纯生物强化的1.1倍;低含盐量添加4%菌剂处理下土壤石油烃降解率是高含盐量加4%菌剂处理的1.22倍。各处理下土壤脱氢酶活性随着培养时间逐渐增强,pH则随着培养时间有所下降,土壤盐碱性得到改良;土壤环境得到改善,微生物的种类及数量增加。     

微生物菌剂与冰草联合修复含油污染土壤

从陕西姬源油田污染严重的土壤中富集培养、筛选分离得到8株降解石油菌,向土壤中添加上述8株菌组成的混合菌剂,通过63 d盆栽试验,利用微生物菌剂与冰草联合作用修复石油污染土壤,测定土壤中降油率、微生物数量和脱氢酶活性;并采用气相-质谱联用仪(GC-MS)分析石油中正构烷烃组分的降解情况研究植物-微生物联合修复油污土壤。试验结果表明:植物与微生物菌剂联合作用修复能力大于单一植物修复能力,并且含油质量分数直接影响修复性能;经63 d植物与菌剂联合修复质量分数为3%含油土壤,降油率达81.48%,比单一植物降油高43.04%;土壤微生物数量、脱氢酶活性的增加有利于原油降油;微生物-植物联合作用对高碳数烷烃的降解作用大于低碳数烷烃的降解作用,15 d的降解率平均可达60%以上,加菌后正二十三烷和正三十三烷的降解率分别较对照组提高了34.7%和25.3%。     

不同处理条件下污染土壤中石油降解率的变化

本实验利用盆栽进行实验,研究了土壤中不同浓度石油和培养天数对土壤中石油降解率的影响.研究结果表明:石油的浓度、培养时间以及微生物菌剂浓度对石油降解率影响均较大.当石油污染物的最适浓度大于5.0%而小于10.0%时,菌剂浓度4.0%,植物与微生物联合降解石油污染物时效果明显,降解率可达78.7%.当石油浓度超过10.0%时会对微生物产生毒害,有的甚至直接杀死微生物.通过本实验,我们可以为进一步研究石油污染提供理论支持.     

芦苇修复新疆石油污染土壤效果

考察芦苇对新疆污染土壤石油烃的处理效能、石油烃对芦苇生长的影响及不同石油污染度条件下芦苇根际微生物数量的变化。研究结果表明:经过123 d的芦苇修复,石油烃去除率可到41.21%～62.14%,明显高于空白样(19.75%～37.92%),其中饱和烃去除效果最好,可达60.52%～73.11%;芦苇对原油污染具有较好的耐受性,在土壤石油污染率低于1.25%情况下能够有效促进土壤中石油烃的去除;芦苇根际土壤中微生物数量与原油降解率呈正相关关系,芦苇根际效应促进原油降解菌数量的增加和活性的增强;芦苇的修复以根际效应为主,芦苇根际恰当的微生物类群为土壤原油降解提供有利保障。     

采用优势菌降解BTEX和石油烃的性能

针对石油开采对土壤的污染问题,采用从辽河油田石油污染土壤中筛选出的石油烃优势降解菌(B3、B6、F3)降解土壤中苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)。考察降解时间、通氧量、N/P比、pH、接种量和含油量等对菌株降解石油烃效果的影响。在BETX初始质量浓度分别为1.90、3.64、3.46、6.78(g·m-3)时,菌株对BTEX降解率分别为1.6%～16.8%、12.6%～18.7%、10.0%～13.3%、10.2%～21.1%。真菌曲霉属(Trichoderma sp.)F3菌株对BTEX降解效果最好。含油量对菌株降解石油烃效果影响最大。实验结果为微生物修复石油污染土壤提供一定理论依据。     

利用植物-根际菌协同作用修复石油污染土壤

通过盆栽试验,初步探究根际微生物和植物协同作用对石油污染土壤的生物修复效果的影响。选择根瘤菌、石油烃降解菌、根际促生菌并与豆科植物扁豆的不同组合为调控因子,通过盆栽试验,进行了土壤石油污染物生物降解的初步研究。结果表明:在修复过程中扁豆与根际微生物均能提高土壤石油降解率并存在一定的协同作用。处理前,石油土壤的污染水平为8.75%,经过56 d的修复试验,对照组的土壤石油污染降解率为27.08%;种植扁豆裸土组的土壤石油污染降解率为44.81%,比对照组提升了17.73%;添加微生物裸土组的土壤石油污染降解率最大为70.57%;种植扁豆并添加微生物组的土壤石油污染降解率为83.05%。种植植物对土壤石油污染修复有较好的作用,同时合理添加各种微生物,利用协同作用能明显提高修复的效果。     

陕北土壤石油烃降解的营养平衡研究

为研究陕北土壤石油烃降解过程中营养物质的供给平衡,设置石油浓度为20 g/kg的污染土壤并加入不同比例的N和P的营养物质,分析土壤石油烃降解过程中的养分变化和需求状况。结果表明:当C∶N∶P=100∶10∶1并翻耕时土壤中C、N、P的含量降低的幅度最大,分别降低了6.6g/kg、1.3 g/kg和0.14 g/kg,同时,石油烃的降解率达最高为49.58%;不施肥土壤石油烃的降解率在30.22%~35.45%,施肥之后降解率提高到39.28%~49.58%,C∶N∶P=100∶10∶1时翻耕土壤比不翻耕土壤石油烃降解率高10.3%。N、P营养物质的增加及翻耕均优化了微生物生长代谢条件,促进了微生物对石油烃的降解。     

接种AM真菌对利用冰草降解土壤石油污染的效果研究

为研究冰草作为修复陕北石油污染土壤生物材料的潜力,以及接种丛枝菌根(AM)真菌后冰草对石油烃降解力的增效效果,实验设定了不同浓度的石油烃污染土壤,测定接种丛枝菌根真菌60 d后的冰草株高差异及不同接种量时冰草对石油烃的降解力。结果表明,高浓度石油烃污染的土壤对冰草的株高有明显抑制作用,但接种丛枝菌根真菌可缓解抑制,最高能使冰草株高提高14.90%。接种AM真菌的冰草对石油烃的降解率明显提高,最佳的接种量为150个/盆。此外,接种AM真菌的冰草在高浓度石油烃污染土壤环境中仍有较高的降解力,在土壤中石油烃浓度为20000 mg/kg环境下,60 d降解石油烃15624 mg。     

A new mechanism of invader success： Exotic plant inhibits natural vegetation restoration by changing soil microbe community

Since the 1950s of the last century, the exotic plant, Eupatorium adenophorum, has spread rapidly across southwest China, damaging native ecosystems and causing great economic losses. We examined the pH, N, P, K, and organic matter concentrations, and the bacterial community character (by Biolog EcoPlateTM) in soils from sites heavily and lightly invaded by this exotic species. Also, soil from the lightly invaded site was treated with a water extract of E.adenophorum roots to examine the effect of the plant on soil properties. We grew three plant species, one native and two exotic, in pot experiment using soil from heavily invaded site to examine the effects of the soil on these plants growth. The soil analysis demonstrated that the pH, organic matter, total N, total P and total K in soils from the heavily invaded site were only slightly different from those of the lightly invaded site, but concentrations of NH4^ , NO3^- and available P and K in the heavily invaded site were greater than those in the lightly invaded site. The catabolic activity of soil bacterial community in the heavily invaded site was different from that in the lightly invaded site. The catabolic activity of bacterial community in soils treated by the water extract of E.adenophorum roots changed and became similar to that in soils from the heavily invaded site. The pot experiment showed that the exotic plants growth in heavily invaded soil were not different from in lightly invaded soil; however, the native plant biomass decreased dramatically when grown in soil from the heavily invaded site as compared to soil from the lightly invaded site; and the same phenomenon was found when any potential allelopathic effects by E. adenophorum were eliminated by added activated carbon to those soils. Difference in soil nutrient availability and allelopathy could not explain this phenomenon of the native plant in the soils from the heavily and lightly invaded sites. Changes observed in the soil bacterial community were obviously related to native plant growth in those tow soils. Those results suggest that changing soil microbial community may be an important part of E. adenophorum invasion process. Since the soil microbial community serves as bridge in connection of exotic and natural plants, the exotic plant could inhibit the natural plant growth and reproduction by changing the soil microbial community in invaded site.     

解磷细菌对难溶磷肥的解磷效率比较

 磷元素是植物生长必需的大量营养元素之一,土壤中磷素的固定现象严重,有效磷含量降低,影响植物的生长发育。解磷细菌能将基质中难溶性磷转化为可溶性磷,能够提高土壤中有效磷含量。通过玉米盆栽实验,比较不同菌株及其联合作用对土壤中难溶磷肥的释放及对植物生长的影响。结果表明,丛枝菌根与解磷细菌联合作用显著地提高了植物地上、地下的生物量,能够高效地释放出沙土中添加的难溶性磷肥,使土壤有效磷含量增加;沙土的pH值被提高到接近中性,使酸性磷酸酶活性升高,促进有机营养物质转化为无机物,更易被植物吸收利用;接种菌根可以显著提高根系的侵染率和菌丝密度,能够扩大根系的吸收面积,改善根际土壤的环境,达到促进植物生长的目的。利用丛枝菌根真菌和解磷细菌进行微生物复垦,对沙化贫瘠土地的生态修复具有重大意义。     

枯草芽孢杆菌对早熟禾和紫花苜蓿修复镉污染土壤的强化作用

植物-微生物联合修复是一种经济可行且生态良好的重金属污染土壤修复方法.通过盆栽试验,探究接种枯草芽孢杆菌对两种草坪植物(早熟禾、紫花苜蓿)去除土壤中镉效率的影响及机制.结果表明,种植早熟禾时,枯草芽孢杆菌能够阻隔早熟禾吸收镉,显著提高生物量,增加土壤酶活性,降低土壤有效态镉含量,并且将土壤中总镉的去除率提高约49％;对于紫花苜蓿,枯草芽孢杆菌能够促进紫花苜蓿吸收镉,显著提高生物量,增加土壤酶活性、微生物物种多样性以及有效态镉含量,并且将土壤中总镉去除率提高约140％.可见,接种枯草芽孢杆菌对两种草坪植物修复镉污染土壤均表现出显著的强化作用,而且能够改善只种植紫花苜蓿造成的土壤微生态环境破坏.研究接种枯草芽孢杆菌对两种草坪植物不同的影响和强化机制将为重金属污染场地的植物-微生物修复策略的制订与实施提供理论支持.     

泥炭和风化煤对盐碱土的改良效应

利用盆栽试验,以作为水稻为例,对泥炭和风化煤改良盐碱土的效应进行分析。结果表明:施入泥炭和风化煤的盐碱土,由于改良剂具有提高土壤孔隙度、降低 pH 值、激活离子、增加养分和增强酶生物学活性等作用,水稻分蘖期、拔节期、 结实期的根系活力明显提高;出穗期和出穗 2 周时茎液流速度显著增大;收获时分蘖数,饱满率、千粒重、株高、穗长、稻草重、谷粒重和根重都有不同程度的提高。为泥炭和风化煤作为盐碱地改良剂的广泛应用提供科学依据,对盐碱土的农业生产和生态环境治理有指导意义。     

东南景天结合赤泥改良Cd污染土壤对油麦菜生长影响效果研究

通过盆栽试验研究东南景天结合化学措施改良Cd污染土壤对油麦菜生长的影响.结果表明,种植东南景天或者施用赤泥均能降低土壤中全Cd含量,促进油麦菜的生长.各处理油麦菜的株高、根系鲜重及干重、地上部鲜重及干重均显著高于对照,而植株中Cd的含量显著低于对照.赤泥的主要作用是降低土壤中酸可提取态Cd的含量;而东南景天则是由于其本...     

利用活性污泥发酵生产微生物复合菌肥

在土样中筛选出固氮、解磷、解钾效率较高的目标菌种,利用发酵工厂污水处理程序所产生的活性污泥作为底物培养基,按一定比例接入所筛菌种进行发酵,经干燥处理制得微生物复合菌肥(含水质量分数为9%,有效活菌数大于3亿g-1)。在普通土壤中加入一定量的上述微生物复合菌肥,可使土壤中速效氮、速效磷、速效钾质量分数分别提升91%、160%、98%。在小西红柿实验中,微生物复合菌肥可以使小西红柿幼苗相对空白实验组株高、茎粗和根长的增长率分别达到12.8%、7.0%、22.1%。     

根系分泌物对有机氯农药降解的影响效应及不同组分间影响差异

借助盆栽模拟实验,对比研究了苇状羊茅根系分泌物对土壤中OCPs总量及其主要组分的降解效应、土壤微生物群落动态(生物量碳及磷脂脂肪酸)的影响效应.结果显示:根系分泌物促进了土壤中OCPs的去除,添加根系分泌物后,土壤中OCPs的去除率(77.57%)显著高于对照组(33.49%);相同处理条件(污染水平、添加剂量)下,对HCHs、毒杀芬、HCB、艾氏剂、γ-氯丹的强化去除率普遍高于对OCPs总量的强化去除率(p0.05);对DDTs、灭蚁灵、硫丹Ⅰ、狄氏剂、环氧七氯的强化去除率普遍低于对OCPs总量的强化去除率.相同污染水平下,添加根系分泌物的污染土壤中微生物生物量碳也显著高于对照组;实验期间,细菌的磷脂脂肪酸占主导地位,其次为真菌,它们在土壤微生物群落中的动态变化与OCPs降解趋势相一致.可见,在OCPs降解过程中,根系分泌物的存在改变了根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构,进而改善了对OCPs的降解效率.     

摩西球囊霉和施P量对丹参生长和养分含量的影响

为探明AM真菌促进丹参生长效应及其作用机理,以非灭菌土为生长基质,采用盆栽实验,研究了不同施P量与摩西球囊霉（Glomus mosseae）对丹参（Salvia miltiorrhiza Bge.）生长和养分含量的影响.结果表明,接种摩西球囊霉对不同施P水平下丹参生长有显著影响,能够提高丹参根系菌根侵染率,但高施P量...     

Changes in soil microbial community and enzyme activity along an exotic plant Eupatorium adenophorum invasion in a Chinese secondary forest

The exotic plant,Eupatorium adenophorum,has invaded rapidly across southwest China,damaging native ecosystems and causing great economic losses.Soil microbes,as an important component of belowground community,can drive nutrient cycling and regulate plant competition in terrestrial ecosystems.Therefore,knowledge of the soil microbial community and function will enhance our understanding of the mechanism of exotic plant invasive process in natural ecosystems.In this study,we examined the soil microbial community,soil enzyme activity,soil property and plant community along an invasive gradient of E.adenophorum in a southwest Chinese secondary forest.The soil analysis demonstrated that heavy invasion significantly increased the total P and NO3–-N contents,whereas it significantly decreased the total N and soil organic matter contents.The available P content was significantly decreased by moderate invasion.The E.adenophorum invasion significantly decreased the biomass of total soil microbes,as well as Gram-negative bacteria,actinomycetes,arbuscular mycorrhizal(AM)fungi and non-AM fungi.However,E.adenophorum invasion significantly increased the activities of soil urease,acid phosphatase,polyphenol oxidase and peroxidase.Non-metric multidimensional scaling showed that soil microbial composition and soil enzyme composition were significantly different in the three E.adenophorum invaded sites.Partial Mantel tests indicated that plant composition was the most important factor for structuring soil microbial and enzyme compositions.The results suggest that changes in soil microbial community structure and enzyme activity may play an important role in the process of E.adenophorum invasion in a Chinese secondary forest ecosystem.