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.     

根系分泌物在有机氯农药残留降解过程中的作用

为了探讨根系分泌物在植物修复持久性有机污染物过程中的作用,借助盆栽模拟实验,研究了苏丹草(Sorghum sudanense)的根系分泌物对土壤中有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)残留的降解效应以及对根际微生物群落结构的影响.结果显示,供试质量比(0~336.48 mg·kg~(-1))范围内,根系分泌物促进了"根际"土壤(TR_2)中OCPs的去除.添加30 mL总有机碳质量浓度为246 mg·L~(-1)根系分泌物浓缩液修复平衡20 d后,"根际"土壤(TR_2)中OCPs去除率高达79.21%(69.23%~86.49%),比对照组(CK)高出36.43%,比微生物活性被抑制的TR_1组高出52.28%;相同污染水平下,"根际"土壤(TR_2)中土壤微生物碳也明显高于CK、TR_1组.实验期间,细菌的磷脂脂肪酸在OCPs污染土壤中占主导地位,其次为真菌,它们的群落动态与OCPs降解速率的变化趋势相一致.说明OCPs降解过程中,根系分泌物通过改变根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构所营造的根际微生态环境,是促进OCPs降解的关键因素.     

根际微生物群落多样性在重金属土壤修复中的研究

植物根际微生物在植物修复重金属污染土壤时分泌的激素、铁载体、ＡＣＣ脱氨酶、黄酮类化合物和酚酸类等 有机物具有增强植物生长、促进植物根际对重金属吸收、转运和积累的作用,同时促进适应相应根际环境的功能微 生物群落的建立．文章结合作者课题组的研究结果,概述根际微生物在植物修复重金属污染土壤过程中的作用,总 结了根际细菌、真菌、古菌在植物修复中的作用,进一步分析了土壤污染类型、改良剂、根际植物的种类等对根际微 生物活动的影响,对今后植物修复重金属污染土壤过程中与根际微生物作用相关的研究进行了展望．     

林木根际微生态过程与细根寿命调控机制研究进展

细根在森林生态系统中具有重要的生物学和生态学地位。细根寿命取决于树种本身,也受控于环境条件。根际作为植物、土壤与微生物三者交互作用的区域,其中的微生态过程对细根寿命的调控具有决定意义。笔者基于当前国内外细根寿命调控的主要因素,分别从根际碳沉积与根际微生态过程、根系对根际微生物群落构建的影响、根际微生物对细根寿命调控的可能机制3个方面对根际微生物与根系的互作效应,及其对细根寿命调控机制的相关研究进展进行综述。在此基础上,提出了:①酚酸介导的植物-微生物化学对话机制是未来根土互作研究的重要领域;②根系与微生物互作主要以光合产物碳作为枢纽,根际碳沉积促进了土壤微生物在根际的定殖,进而导致根际的微生物群落在组成和结构上与非根际土壤的呈现显著差异;③根土互作过程中由根系和根际微生物产生的信号物质可能对根系的生长发育产生显著影响;④作为细菌的主要群感信号分子,酰化高丝氨酸内脂(AHLs)可参与调控根系细胞的凋亡;真菌侵染根系后也可能导致根内活性氧(ROS)累积,进而调控根系细胞凋亡。目前未见根际微生物参与根系寿命调控的研究报道。建议进一步构建细菌群落演变-群感信号表达-细根寿命关系模型,以及真菌侵染-活性氧信号内稳态调控-细根寿命关系模型,这些对深入揭示林木细根衰老和凋亡的微生态调控机制具有重要理论意义。     

根际微生物影响因素及其与植物互作研究进展

植物根际是植物与土壤互作的界面,定殖的微生物群落结构复杂,功能多样.植物在所有生长阶段均通过根际与土壤及其微生物进行复杂互作,环境与植物根际分泌物在很大程度上驱动根际微生物群落的变化.根际微生物与植物互作产生的复杂生态效应是土壤生态学研究的热点.综述了根际微生物群落的主要驱动因素,阐明了根际微生物增强植物营养吸收、抗病性、抗逆性的主要机制以及挥发性有机物介导的互作相关研究,以期明确根际微生物群落组装以及植物-根际微生物互作机制及其生态效应,为农林业生产及生态文明建设提供参考.     

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。     

不同浓度砷酸盐胁迫对蜈蚣草根际微生物群落功能多样性特征的影响

蜈蚣草是世界上第一种被发现的砷超富集植物,其根际微生物对土壤砷的转化及蜈蚣草砷的吸收具有重要影响.采用qPCR和Biolog-Eco微平板法对砷胁迫下蜈蚣草根际微生物群落功能多样性特征的差异进行了研究.首先对蜈蚣草根际微生物的16SrRNA基因丰度进行定量分析;其次,利用Biolog-Eco微平板法分析微生物对31种碳源的平均利用率;同时,通过主成分分析、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数等探讨了微生物对不同类型碳源利用的差异和砷胁迫对微生物多样性的影响.结果表明,砷胁迫不仅降低16SrRNA基因丰度、减少微生物数量,还会显著影响微生物对碳源的利用效率.其中,微生物对碳水化合物类、氨基酸类和胺类碳源的利用受砷胁迫的影响最显著.此外,砷胁迫会诱导抗砷微生物成为优势群落,结构趋于单一.由于长期暴露可增加蜈蚣草根际微生物的数量,后期研究可深入探讨蜈蚣草根系分泌物中特异碳源物质在强化微生物-蜈蚣草修复砷污染土壤过程中的作用.     

小兴安岭小叶章根际微生态系统土壤碳空间分布特征

根际微生态系统包括土壤、植物根系和土壤微生物三大部分,它是联接大气、水体、土体、生物体碳流通的中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。揭示小叶章根际微生态系统碳的时空动态对于研究小叶章生态系统碳循环具有重要意义。碳素是生命有机体的关键组成成分,根际微生态系统是物质循环的核心区域。论述了根际微生态系统的概念和内涵及其中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。研究了国内外近年来根际微生态系统土壤有机碳(SOC)空间分布特征。分别描述了柱状实验和小室实验各类土壤的SOC含量。柱状实验和小室实验的结果显示了较好的一致性;在整个生长季节内,根层根际土和根层根表土SOC含量最高,表层根际土和下层根际土SOC含量相对较高,表层非根际土和下层非根际土SOC含量最低;且保持稳定。并且描述了柱状实验和小室实验各类土壤的土壤微生物量碳(MBC)含量。MBC的空间分布同样也包括为垂直分布和水平分布,垂直分布表现为MBC浓度的差异和微生物活性的差异,主要原因为根系在垂直方向上的不同生长特性导致不同的根系沉积,进而引起的微生物活性差异;水平分布主要由土壤微生物自身水平移动或在其它介质作用下的水平迁移所导致MBC在水平方向上浓度差异。     

榨菜根肿病常发地根际土壤微生物群落特征研究

系统研究和分析榨菜根肿病常发地发病植株与健康植株土壤微生物群落的结构特征,解析其与榨菜根肿病发生的关系,以期为调控根际微生态防控榨菜根肿病提供理论依据.采用细菌16 S rDNA和真菌ITS高通量测序技术,对榨菜根肿病病株和健株根际土壤微生物群落结构和组成进行分析;利用随机矩阵方法建立病株和健株两组样本土壤微生物群落的...     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物生物量碳的变化

土壤微生物生物量是表征退化喀斯特植被恢复过程中土壤质量的重要特征之一。笔者以贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内土壤为研究对象,分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际和非根际土壤微生物生物量碳的变化特征。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤中的微生物生物量碳存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物生物量碳明显上升,从大到小表现为乔木群落阶段、灌木群落阶段、草本群落阶段、裸地阶段,反映出土壤质量在逐渐恢复;土壤微生物生物量碳的变化特征在不同生境间从大到小主要表现为裸地和草本群落阶段为石沟、土面、石槽,灌木群落阶段和乔林阶段为石槽、土面、石沟;土壤剖面上均呈明显的垂直分布特征,即随土层深度的增加,呈递减趋势,根际和根外变化明显,表现为根际高于非根际。     

重金属污染对金川矿区原生植物根际细菌群落的影响

为了探究重金属污染对矿区原生植物根际细菌群落结构的影响,选取下四分作为原生态对照样地、废渣堆和尾矿坝作为试验样地,选取碱蓬和骆驼蓬作为研究植物,采用Illumina Miseq高通量测序技术分析2种植物根际与根周围土壤细菌群落结构.结果显示:2种植物根际和根周围土壤的主要优势菌门为变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门.尾矿坝细菌群落多样性和丰富度最高,下四分2种植物根际细菌群落多样性和丰富度均高于根周围, 3个样地骆驼蓬根际细菌群落丰富度均高于根周围.主成分分析和UPGMA聚类分析表明同种植物根际和根周围的细菌群落结果相似度较高. RDA分析和相关分析表明, Ni、综合污染指数、Cr、土壤含水量、pH、全氮和全磷是影响根际细菌群落结构的主要土壤因子.     

低含量Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际微生物群落的影响*

采用Biolog Eco微生物分析法,分析了土壤盆栽试验条件下低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值每kg干土350 mg(土壤pH>7.5)的Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际土壤微生物群落的影响特征.结果表明:土壤Pb含量低于国家土壤环境基准值时,会显著影响Cd对冬小麦幼苗根际土壤微生物碳源利用率、代谢功能多样性指数及群落结构的影响特征,主要表现为土壤低含量Pb增强了Cd对微生物利用不同碳源能力的抑制效应,同时亦加强了Cd对微生物代谢功能多样性指数的影响特征;冬小麦幼苗根际土壤微生物代谢功能多样性指数与根系分泌物酚酸和简单糖类之间的相关性特征在低含量Pb-Cd处理与Cd处理之间明显不同,且相关方向和显著性水平均发生了明显变化.     

植物根际营养研究进展

根际是受植物活根影响的土壤微区。植物根际营养生态是近年来的研究热点。笔对根际土壤采样方法和营养检测技术、根际微区养分状况、根系分泌物对根际营养影响等方面的研究进展进行了综述。着重介绍了根际土壤田间采样和室内模拟培育方法,根际微域营养检测常用的电极法、电子探针法和冰冻切片法,总结了近20年来国内外根际土壤氮、磷、钾营养状况的研究成果,深入分析了根系分泌物对根际环境、养分释放及植物适应养分胁迫等的影响,提出了植物根际营养研究今后应加强的领域和方向。     

河岸带植物根际苄嘧磺隆降解与微生物学特征

对芦苇、茭白、菖蒲3种河岸带植物根际苄嘧磺隆降解过程及微生物生态学特征进行研究.结果表明,不同河岸带植物对苄嘧磺隆的根际降解的增强效应存在显著差异,其降解速率大小依次为:菖蒲>芦苇>茭白.培养结束时,菖蒲根际土壤苄嘧磺隆的残留量较芦苇和茭白分别降低了23.1%和32.2%.在苄嘧磺隆作用下,供试3种河岸带植物根际脱氢酶活性表现出先激活后抑制,再恢复的变化趋势,而对脲酶和磷酸酶的影响均表现出抑制效应.苄嘧磺隆施加明显降低了河岸带植物根际土壤微生物的数量,特别是对细菌和真菌的数量的影响更为明显.与芦苇和茭白相比,菖蒲根际土壤具有更高的酶活性和微生物数量,说明该植物根际土壤中微生物对苄嘧磺隆污染具有较好的缓冲作用,从而大大增强了苄嘧磺隆生物降解效应.     

种植模式和施肥处理下根际土壤碳源利用能力的研究

为阐明不同种植模式和施肥处理对根际土壤微生物活性的影响,采集单作玉米和花生、间作玉米和花生根际土壤,利用群落水平生理指纹图谱培养技术,探究不同处理下根际微生物碳源代谢活性的差异.分析结果表明,种植模式改变引起土壤中微生物组成丰富度的变化.间作提高了花生土壤的平均颜色随时间变化率(AWCD)值,降低了玉米土壤的AWCD值...     

氮沉降对土壤微生物影响的研究进展

土壤中氮沉降增加作为全球环境变化的重要现象之一,给人类带来了巨大挑战。笔者综述了近年来氮沉降对土壤微生物的影响研究,从土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性、功能基因与底物利用等方面进行总结分析。综合来看,氮沉降对土壤微生物的影响主要表现为:1土壤微生物生物量、真菌生物量以及真菌与细菌生物量比值下降;2外生菌根真菌子实体生产力和外生菌根丰度下降,外生菌根真菌群落结构组成改变;3丛枝菌根真菌群落结构组成改变,但氮沉降对丛枝菌根真菌的多样性和对腐生真菌的影响结果存在较大争议;4细菌群落结构组成改变,贫营养细菌丰度下降,富营养细菌丰度上升;5土壤微生物活性下降,某些功能基因丰度下降,对复杂有机碳、氮的代谢能力下降。同时,相关研究报道表明:氮沉降可以直接或通过降低土壤p H,增加微生物的碳限制,改变底物的数量和质量等途径间接对微生物生物量和群落结构产生影响。     

两株解磷青霉对马尾松根际土壤的微生态效应及其促生作用

为了研究从马尾松根际土壤中筛选出的2株高效解磷真菌(瓜纳卡斯特青霉JP-NJ2和嗜松青霉JP-NJ4)对马尾松根际土壤微生物种群数量及松树生长的影响。该研究通过Biolog微平板法探究该两株解磷青霉对马尾松根际土壤微生物群落结构的影响,同时观测其对马尾松的持续促生效果,并对马尾松根际土壤产生的微生态效应进行初步分析。结果表明:冬夏两季,2种解磷真菌及其代谢产物均对土壤中微生物物种优势度及丰富度产生了显著影响; 相对于对照处理,解磷真菌处理的根际土壤中细菌数量显著提高,夏季时最高,为59.27×10⁴ cfu/g; 瓜纳卡斯特青霉JP-NJ2及嗜松青霉JP-NJ4菌悬液处理的根际土壤,夏季时物种丰富度指数分别为2.835 0与3.120 0,均低于对照处理,说明夏季时解磷青霉降低了土壤物种丰富度。两株解磷青霉接种600 d后对马尾松仍具有良好的促生作用,苗高增长率可达88.7%,地径增长率最高为53.5%。解磷青霉的施用,明显改变了根际微生物群落中细菌、真菌及放线菌数量,微生物总量也随之变化; 两株供试青霉均对马尾松具有良好的持续促生作用,其中瓜纳卡斯特青霉JP-NJ2菌悬液的促生效果最佳。     

秸秆生物炭及秸秆对大豆生长及土壤微生物活性的影响

为了明确不同秸秆利用方式对作物生长及土壤微生物的影响,采用盆栽试验,研究秸秆直接添加和秸秆生物炭添加对大豆生长状况、根际土壤有机碳及微生物群落功能多样性的影响.结果表明:秸秆生物炭添加(MB和WB)能有效提高大豆盛花期地下生物量.秸秆直接添加(M和W)能显著增加大豆花期根际土壤有机碳的含量,玉米秸秆直接添加处理(M)下的有机碳含量最高,为21.15 mg/g.大豆成熟期,秸秆生物炭添加处理(MB和WB)下土壤有机碳含量较空白处理(CK)显著增加,玉米秸秆添加处理(M)下根际土壤有机碳含量显著高于小麦秸秆添加处理(W).不同秸秆利用方式下大豆根际土壤平均颜色变化率(AWCD)随时间延长而增加,MB和WB处理较M和W处理能显著提高成熟期大豆根际土壤AWCD值.因此,可利用秸秆生物炭添加改善大豆根际土壤微生物活性,提高土壤碳贮量.     

小花异裂菊根际与非根际微生物功能多样性比较

为阐明喀斯特石山特有植物小花异裂菊Heteroplexis microcephala Y.L.Chen.根际和非根际微生物代谢功能多样性及差异,揭示其生态适应机制,采用土壤养分分析常规方法和Biolog-ECO微平板法,对小花异裂菊5个典型分布地的根际和非根际土壤养分和微生物代谢功能多样性进行研究,结果表明：小花异裂菊根际土壤中,速效钾、全钾、pH、全氮、全磷、碱解氮、交换性钠以及交换性镁含量均高于相应的非根际土壤;根际土壤的微生物平均颜色变化率均高于非根际土壤;2个分布地根际土壤微生物多样性指数、优势度指数与非根际基本相同,其余3个分布地则根际明显高于非根际;根际与非根际土壤微生物主要利用的碳源类型均为羧酸和糖类化合物,4个分布地的根际微生物碳源利用率均明显高于非根际;主成分分析显示,糖类化合物是驱动小花异裂菊根际和非根际碳源代谢差异的主要碳源;冗余分析显示,全钾和交换性镁对小花异裂菊根际微生物的碳源利用模式影响呈正相关,全磷、速效磷、交换性钙与碳源利用呈负相关。本研究表明,通过分泌微生物代谢利用最广的糖类和羧酸类碳源来提高根际土壤微生物整体代谢活性、促进土壤养分循环并形成适宜自身的...     

杨树修复五氯酚污染土壤的根际微生物特征研究

采用杨树进行植物修复盆栽试验,通过氯仿熏蒸和Biolog研究了五氯酚(PCP)污染土壤的根际微生物特征。土壤微生物量碳的测定结果表明较高浓度(100 mg.kg-1)的PCP施入土壤后对杨树根际土壤微生物种群造成了一定程度的伤害,降低了土壤微生物的总体活性。AWCD及6类碳源的利用程度表明一定浓度范围内的PCP污染对杨树根际土壤微生物的某些菌种会产生一定的刺激作用,从而增强某些底物碳源利用率。此结果与土壤微生物量测定指标不一致,这可能与Biolog ECO板的碳源有限性及其他影响显色的因素有关。