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蚯蚓肠道微生物与污染物的互作效应及机制

生态学杂志 2024年第4期43卷 1170-1182页

作者：符芙蓉孙扬赵丽霞李晓晶翁莉萍李永涛农业农村部环境保护科研监测所农田有机污染生物消减创新团队/农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 华南农业大学资源环境学院广州510642

蚯蚓具有固氮溶磷、促植物生长、指示土壤污染、去除污染物等多种生态功能,其肠道微生物起关键作用。人类日益增强的活动使得土壤环境中存在大量外源重金属、抗生素、农药、微塑料等污染物,这些污染物经蚯蚓摄食后进入肠道与其中的微生... 详细信息

蚯蚓具有固氮溶磷、促植物生长、指示土壤污染、去除污染物等多种生态功能,其肠道微生物起关键作用。人类日益增强的活动使得土壤环境中存在大量外源重金属、抗生素、农药、微塑料等污染物,这些污染物经蚯蚓摄食后进入肠道与其中的微生物发生相互作用。一方面,土壤污染物通过改变土壤及蚯蚓肠道环境影响肠道菌群的组成和状态;另一方面,蚯蚓肠道微生物也能通过微生物降解、生物富集和吸附转化对土壤污染物起到去除作用。本文主要从污染物胁迫下蚯蚓肠道微生物的变化情况和蚯蚓肠道微生物对污染物的去除作用两个方面综述蚯蚓肠道微生物和土壤污染物之间的互作效应及响应机制。此外,本文还探讨了当前多组学分析技术在蚯蚓肠道微生物对环境污染物去除方面的应用情况。以期进一步阐明蚯蚓肠道微生物的生态功能,使蚯蚓在修复与清洁农业生产环境方面发挥更大的作用。

关键词：土壤蚯蚓肠道微生物污染物去除作用胁迫效应

施用不同磷肥对海泡石钝化修复镉污染土壤影响的研究

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土壤通报 2017年第6期48卷 1499-1505页

作者：黄荣徐应明黄青青尹秀玲秦旭赵立杰农业部环境保护科研监测所农田重金属污染修复创新团队天津300191 吉林大学环境与资源学院吉林长春130012

通过油菜盆栽试验研究了添加不同剂量磷肥对重金属Cd污染土壤海泡石钝化修复效应的影响。结果表明:海泡石(S)、海泡石钝化的基础上施钙镁磷肥(S+CMP)和普钙(S+SSP)均显著降低了油菜地上部位和根部中Cd含量(P<0.05),其中地上部位中Cd含... 详细信息

通过油菜盆栽试验研究了添加不同剂量磷肥对重金属Cd污染土壤海泡石钝化修复效应的影响。结果表明:海泡石(S)、海泡石钝化的基础上施钙镁磷肥(S+CMP)和普钙(S+SSP)均显著降低了油菜地上部位和根部中Cd含量(P部位中Cd含量的降低率分别为74.73%、8.80%~62.63%和67.58%~70.33%;根部中Cd含量的降低率分别为84.40%、33.67%~79.37%和73.79%~92.16%,S处理和S+CMP处理均能显著的增加油菜的生物量(P环境质量。

关键词：海泡石土壤镉污染钝化钙镁磷肥普钙

根际促生菌影响植物吸收和转运重金属的研究进展

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生态环境学报 2015年第7期24卷 1228-1234页

作者：郭军康董明芳丁永祯冯人伟王瑞刚徐应明农业部环境保护科研监测所中国农业科学院农田重金属污染修复创新团队天津300191 广西大学农学院广西南宁530003 农业部环境保护科研监测所天津300191

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害,使得土壤重金属污染修复成为全球关注的研究热点之一。根际土壤中存在着数量和种类丰富的微生物种群,是根际环境中最重要的生物因素。重金属污染土壤中根际微生物与植物根系以及土壤形... 详细信息

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害,使得土壤重金属污染修复成为全球关注的研究热点之一。根际土壤中存在着数量和种类丰富的微生物种群,是根际环境中最重要的生物因素。重金属污染土壤中根际微生物与植物根系以及土壤形成特殊根际微环境,影响植物重金吸收、转运过程。根际促生菌通过产生植物生长激素类物质促进植物生长,改变根际微环境中重金属元素生物有效性,增加修复植物重金属吸收量,强化重金属污染土壤植物修复效率。近年来,根际促生菌强化重金属污染土壤植物修复效率相关研究文献数量迅速增加,最新研究成果表明:根际促生菌通过菌体表面活性基团吸附,诱导植物系统抗性(ISR),激活植物抗氧化酶活性,分泌高亲和性铁载体(Siderophores)增加根际铁供给量,竞争性抑制重金属元素的根系吸收,改变植物重金属的吸收、转运及胞内分布过程,抑制重金属元素向植物地上部分转运,同时增加农作物产量。文章对根际促生菌影响植物重金属吸收﹑转运最新研究进展进行综述,提出根际促生菌原位定殖,重金属元素亚细胞分布和重金属吸收、转运分子调控机制等方面的深入研究,将有助于进一步阐明重金属污染土壤植物根际促生菌-植物相互作用机制。通过根际促生菌调控农作物可食部分重金属的累积量,为实现中低污染农田安全生产与修复研究提供新思路。

关键词：植物根际促生菌重金属吸收转运污染土壤修复

梯度薄膜扩散技术(DGT)与传统化学方法评估黑麦草吸收Cd的对比

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环境化学 2012年第12期31卷 1960-1967页

作者：宋宁宁王芳丽沈跃宋正国冯人伟刘仲齐农业部环境保护科研监测所生态毒理与环境修复研究中心天津300191 农业部环境保护科研监测所科技处天津300191

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统... 详细信息

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统提取方法所提取土壤有效态Cd含量进行比较,研究其与黑麦草地上部和地下部Cd含量的相关关系.结果表明,DGT提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草中Cd含量的相关性显著高于化学提取法.运用多元统计分析研究土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出两种主成分因子,建立了多元回归模型.第一主成分与OM和黏粒(clay)之间呈显著相关,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第二主成分则与土壤pH和CEC相关程度较高,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明,第二主成分显著影响了3种化学方法构建的预测模型,而DGT技术综合了两种主成分对土壤有效态Cd含量的影响,所构建的模型几乎不受土壤基本理化性质的影响,说明DGT分析法是一种预测黑麦草吸收Cd的较好方法.

关键词：镉(Cd) 生物有效性梯度扩散薄膜技术(DGT) 黑麦草

不同水分管理下施用尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响

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环境化学 2018年第3期37卷 523-533页

作者：黄荣徐应明黄青青秦旭赵立杰梁学峰刘艺芸农业部环境保护科研监测所农田童金属污染修复创新团队、农业部产地环境污染防控重点实验室、天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

通过水稻盆栽实验,开展了全生育期淹水灌溉和湿润灌溉二种水分管理模式条件下,施用不同量尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响研究.结果表明,海泡石钝化修复下,淹水灌溉和湿润灌溉处理时,施用不同量尿素对土壤中0.025 ... 详细信息

通过水稻盆栽实验,开展了全生育期淹水灌溉和湿润灌溉二种水分管理模式条件下,施用不同量尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响研究.结果表明,海泡石钝化修复下,淹水灌溉和湿润灌溉处理时,施用不同量尿素对土壤中0.025 mol·L-1HCl浸提态Cd含量无明显影响;但二乙基三胺五乙酸浸提态Cd含量均显著性降低.与海泡石单一钝化处理相比,淹水灌溉和湿润灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可使水稻根系铁氧化物胶膜中的Fe含量分别降低39.61%—55.59%和22.51%—53.63%.淹水管理下施用尿素对水稻根膜吸附土壤中Cd有抑制作用,而湿润管理下施用尿素对水稻根膜吸附土壤中Cd有激活作用.淹水灌溉和湿润灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可使水稻根系中的Cd含量分别增加36.11%—71.30%和58.20%—89.42%,水稻根系中还原型谷胱甘肽活性则分别降低30.82%—41.97%和13.47%—62.36%.淹水灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可以降低水稻根系中非蛋白巯基化合物含量,降幅可达13.02%—29.54%;但在湿润灌溉下海泡石钝化处理时并无明显影响.与海泡石单一钝化处理相比,淹水灌溉下钝化处理时,施用低量尿素和中量尿素时可使糙米中Cd含量分别增加28.89%和8.89%,而施用高量尿素时则使糙米中Cd含量降低22.22%;湿润灌溉下钝化处理时,施用低量尿素、中量尿素和高量尿素时糙米Cd含量与海泡石单一处理间并无明显差异.土壤微生物的非加权组平均法和主成分分析表明,实验条件下的钝化处理不会对土壤中微生物的结构与分布产生明显影响.

关键词：土壤镉污染海泡石钝化尿素水分管理

CO_2浓度升高对不同品种水稻镉吸收和根形态的影响

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应用生态学报 2012年第4期23卷 1063-1069页

作者：李中阳樊向阳唐世荣宋正国邓小芳赵志娟中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453003 农业部环境保护科研监测所生态毒理与环境修复研究中心天津300191

为了探讨CO2浓度升高下不同水稻品种荣优398(RY)和粤杂889(YZ)吸收重金属Cd差异性的原因,利用水培试验研究了不同浓度Cd处理下两种水稻吸收Cd的差异及根形态的变化特征.结果表明:低Cd处理(5、10、20μmol·L-1)显著增加水稻生物量;当Cd... 详细信息

为了探讨CO2浓度升高下不同水稻品种荣优398(RY)和粤杂889(YZ)吸收重金属Cd差异性的原因,利用水培试验研究了不同浓度Cd处理下两种水稻吸收Cd的差异及根形态的变化特征.结果表明:低Cd处理(5、10、20μmol·L-1)显著增加水稻生物量;当Cd浓度高于50μmol·L-1时,Cd胁迫效果开始显现,水稻生物量减少.CO2浓度升高显著增加了水稻的生物量,增加了YZ茎Cd含量而降低了RY茎Cd含量.在5～200μmol·L-1的Cd浓度下,CO2浓度升高增加了YZ活性根在总根长中的比例,降低了RY活性根的比例.CO2浓度升高下不同水稻品种根形态的变化是导致其对Cd吸收差异性的原因之一.

关键词： Cd 水稻根形态 CO2 品种

安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物重金属污染特征及生态风险评价

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农业环境科学学报 2017年第3期36卷 574-582页

作者：李法松韩铖林大松周葆华徐志兵余光明钮志远赵亿王淑媛安庆师范大学资源环境学院安徽安庆246011 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 农业部环境保护科研监测所产地环境监测与预警创新团队天津300191

为研究安庆沿江湖泊及长江安庆段重金属污染特征及潜在的生态风险,采集了安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物样品共58个,分析了Cu、Zn、Pb和Cd共4种重金属分布特征,并采用地累积指数法和Hakanson生态危害指数法进行生态风险评价,结果表明:... 详细信息

为研究安庆沿江湖泊及长江安庆段重金属污染特征及潜在的生态风险,采集了安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物样品共58个,分析了Cu、Zn、Pb和Cd共4种重金属分布特征,并采用地累积指数法和Hakanson生态危害指数法进行生态风险评价,结果表明:不同水体沉积物重金属含量差异较大,市区湖泊群内各重金属含量普遍高于周边生态湖泊和长江安庆段;与区域对应的沉积物重金属背景值比较,市区湖泊群中各类重金属普遍高于背景值,而其他水体沉积物中的重金属则与背景值相近,表明市区工业生产及生活等人类活动对湖泊沉积物重金属含量有较大影响。地累积指数污染评价表明安庆市区湖泊群受到一定程度的重金属污染,尤其是Cd污染达到了中度污染程度。总的看来,所有安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物中各重金属污染的程度依次为Cd>Pb>Zn>Cu。生态风险评价表明市区湖泊群和菜子湖处于中等生态危害状态,其他水体均处于低生态风险状态,各水体潜在生态危害顺序依次为市区湖泊群、菜子湖、长江安庆段、嬉子湖、石门湖、白荡湖;研究区域沉积物中的重金属生态风险以Cd为主。

关键词：重金属生态风险评价沉积物长江湖泊安庆

田间条件下不同钝化材料对玉米吸收镉的影响研究

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农业环境科学学报 2011年第11期30卷 2152-2159页

作者：宋正国唐世荣丁永祯冯人伟张长波农业部环境保护科研监测所生态毒理与环境修复研究中心农业部产地环境与农产品安全重点开放实验室天津300191

选取4种钝化材料(赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉)开展田间试验,研究它们对玉米吸收镉与土壤有效态镉的影响。结果表明,除海泡石外,施用其他3种钝化材料均能促进玉米生长,增加玉米叶、茎与籽粒的重量。4种钝化材料都能降低玉米对镉的吸... 详细信息

选取4种钝化材料(赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉)开展田间试验,研究它们对玉米吸收镉与土壤有效态镉的影响。结果表明,除海泡石外,施用其他3种钝化材料均能促进玉米生长,增加玉米叶、茎与籽粒的重量。4种钝化材料都能降低玉米对镉的吸收,其中:高量赤泥(用量1.5%)能明显降低玉米茎、叶片及籽粒中镉的含量,较对照分别降低60.6%、33.6%与49.3%;高量钙镁磷肥(用量900kg·hm-2)明显降低玉米籽粒中镉含量,较对照降低57.4%。4种钝化剂明显降低土壤EDTA提取态镉、DGT提取态镉的含量。其中,高量海泡石处理的EDTA提取态镉含量最低,高量赤泥次之;高量赤泥处理的DGT提取态镉含量最低。本试验结果表明,1.5%用量的赤泥是最佳的功能钝化材料。

关键词：钝化材料镉有效性玉米

CO_2浓度升高对农作物品质影响的研究进展

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农业环境科学学报 2009年第12期28卷 2437-2444页

作者：唐世荣李中阳赵玉杰邓小芳郭军康农业部环境保护科研监测所生态毒理与环境修复研究中心天津300191 农业部产地环境与农产品安全重点开放实验室天津300191

农作物品质受农作物遗传发育特征和环境因素的双重影响。在相似的遗传背景条件下,CO2浓度持续升高影响农作物中碳水化合物合成、有益和有害元素吸收的权重逐渐加大,从而引发所谓的"隐形饥饿"和农产品卫生品质下降。本文在回顾国内外有关... 详细信息

农作物品质受农作物遗传发育特征和环境因素的双重影响。在相似的遗传背景条件下,CO2浓度持续升高影响农作物中碳水化合物合成、有益和有害元素吸收的权重逐渐加大,从而引发所谓的"隐形饥饿"和农产品卫生品质下降。本文在回顾国内外有关CO2浓度升高影响农作物中碳水化和物合成、有益和有害成分吸收研究的基础上,结合本团队近年的研究结果,提出:随着产地环境污染由局部向整体扩延,CO2浓度持续升高对农作物卫生品质的潜在影响不断加剧,包括增加或减少农作物对有毒有害物质的吸收;强化农作物对土壤中有益或有害物质的非均衡吸收等。本文还对比了目前国内外CO2浓度升高对农作物品质影响研究的常用手段与方法,并对相关研究结果的差异进行了分析,着重指出这一研究方向今后工作的重点。

关键词： CO2浓度升高农作物品质研究方法有益成分有害成分进展