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植物根瘤共生固氮研究进展与展望

中国科学:生命科学 2025年第1期 131-145页

作者：高英志任健东北师范大学草地科学研究所吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室植被生态科学教育部重点实验室新疆农业大学草业学院西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室

根瘤共生固氮是宿主植物与微生物在共生过程中形成固氮“器官”根瘤的固氮方式,这包括豆科植物与根瘤菌(Rhizobia)共生固氮和放线菌结瘤植物与弗兰克氏菌(Frankia)共生固氮.每年由根瘤共生固氮所固定的氮将近2.59×10～7吨,约占陆地生... 详细信息

根瘤共生固氮是宿主植物与微生物在共生过程中形成固氮“器官”根瘤的固氮方式,这包括豆科植物与根瘤菌(Rhizobia)共生固氮和放线菌结瘤植物与弗兰克氏菌(Frankia)共生固氮.每年由根瘤共生固氮所固定的氮将近2.59×10～7吨,约占陆地生态系统总生物固氮量的29.4%,这其中豆科植物与根瘤菌所形成的共生体系固氮效率最高,创造的生态与经济价值最广.根瘤在系统发生及遗传发育上具有十分复杂的属性,这不仅体现在根瘤仅存在于“固氮结瘤分支”且不同的结瘤谱系镶嵌分布在豆目、葫芦目、壳斗目和蔷薇目中,也刻录在豆科植物与放线菌结瘤植物根瘤结构的差异上,这决定不同结瘤谱系的进化走向.近期根瘤共生固氮领域在共生固氮进化、生物遗传发育、光环境调控和碳能量因子调控等方面都取得重要进展.未来应加强放线菌结瘤植物根瘤共生固氮机制、根瘤共生固氮生态地理学、共生固氮微生物与植物互作机制、基因编辑与合成生物学等相关的研究工作.这些研究旨在未来更好地利用根瘤共生固氮,创建绿色可持续农业发展提供应用和理论依据.

关键词：根瘤菌弗兰克氏菌根瘤共生固氮固氮结瘤分支系统进化

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不同作物种苗对水中重金属镉去除的比较研究

环境科学 2007年第5期28卷 987-992页

作者：王燕燕徐镜波盛连喜东北师范大学湿地生态与植被恢复重点实验室

以玉米、向日葵和蓖麻为实验材料,研究了3种作物种苗对镉的去除效果以及种苗生理生化指标的变化情况.结果表明,①随着处理时间的延长,溶液中镉含量逐渐降低,去除过程主要集中在前48 h.在1 mg.L-1和2 mg.L-1Cd溶液中,向日葵和蓖麻种苗的... 详细信息

以玉米、向日葵和蓖麻为实验材料,研究了3种作物种苗对镉的去除效果以及种苗生理生化指标的变化情况.结果表明,①随着处理时间的延长,溶液中镉含量逐渐降低,去除过程主要集中在前48 h.在1 mg.L-1和2 mg.L-1Cd溶液中,向日葵和蓖麻种苗的去除效果要好于玉米种苗的;而在5 mg.L-1和10 mg.L-1Cd溶液中,去除效果顺序为:蓖麻>玉米>向日葵.②种苗从溶液中吸收的镉绝大部分集中在根部.3种作物种苗对镉的富集能力大小顺序为:向日葵>蓖麻>玉米.③在不同镉处理浓度下,3种作物种苗的叶片质膜透性、根系活力、叶绿素含量和游离脯氨酸含量等生理生化指标均有不同程度的变化.向日葵的根系活力和脯氨酸含量均与镉积累量呈现显著相关性;蓖麻叶片的质膜透性和脯氨酸含量均与镉含量呈现显著正相关.3种作物种苗对镉都有一定的耐受性,而向日葵和蓖麻种苗的耐受性比玉米种苗的强.

关键词：镉去除积累生理生化指标

泥炭沼泽湿地生态系统稳定性及其影响因素:以金川湿地为例

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生态学杂志 2024年第10期43卷 3170-3179页

作者：李紫薇马秋莹姚晓寒阳涛姜海波何春光东北师范大学环境学院国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室长春130117

泥炭沼泽是地球碳汇能力最强的生态系统之一,其稳定性的维持对湿地碳汇能力提升具有重要意义。本研究以吉林龙湾国家级自然保护区典型泥炭沼泽湿地——金川湿地生态系统为对象,通过频度分析法、生态系统结构-功能指标法筛选泥炭沼泽湿... 详细信息

泥炭沼泽是地球碳汇能力最强的生态系统之一,其稳定性的维持对湿地碳汇能力提升具有重要意义。本研究以吉林龙湾国家级自然保护区典型泥炭沼泽湿地——金川湿地生态系统为对象,通过频度分析法、生态系统结构-功能指标法筛选泥炭沼泽湿地生态系统稳定性评价指标,基于层次分析法(AHP)建立泥炭沼泽湿地生态系统稳定性评价指标体系,结合各层指标稳定性评价结果评估金川泥炭沼泽湿地生态系统稳定性状态。结果表明:(1)筛选了反映湿地结构、湿地功能及外部环境时空变化特征的20个指标构建湿地生态系统稳定性评价指标体系。(2)金川泥炭沼泽湿地生态系统稳定性指数为0.84,处于稳定状态,外部环境中气候变化指标、农业生产指标变化导致的湿地水文过程波动是影响金川湿地生态系统稳定性的制约因素。(3)金川泥炭沼泽湿地健康状态指数为63.59,属于亚健康泥炭地。为保持金川湿地稳定性,维持其健康状态,建议对周边旱田实施退耕还湿,或调整农业种植结构,泥炭沼泽变旱田为水田或种植水生经济作物,同时填埋直线排水渠道,改善湿地排水节律。

关键词：生态系统稳定性层次分析法金川湿地

土壤微食物网生物和土壤微生物对小星穗薹草生长和土壤养分的影响差异

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生态学报 2023年第23期43卷 9784-9793页

作者：董琦王一媚管平婷宋传涛吴东辉王平东北师范大学环境学院国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室长春130024

土壤微食物网生物是影响土壤养分循环的重要驱动因素,其对植物生长和土壤养分的影响大于广受关注的土壤微生物。通过土壤生物添加实验,对比分析了在土壤微食物网生物添加、土壤微生物添加和灭菌土壤三种处理条件下,湿生草本植物小星穗... 详细信息

土壤微食物网生物是影响土壤养分循环的重要驱动因素,其对植物生长和土壤养分的影响大于广受关注的土壤微生物。通过土壤生物添加实验,对比分析了在土壤微食物网生物添加、土壤微生物添加和灭菌土壤三种处理条件下,湿生草本植物小星穗薹草的生物量、形态和生理性状以及土壤养分含量等指标,以探究土壤微食物网生物和土壤微生物对植物生长和土壤养分的差异性影响。结果表明,土壤微食物网生物对植物的促进作用显著大于土壤微生物的作用。土壤微食物网生物未改变植物的根系性状,而土壤微生物使植物的根系形态发生明显改变。不同土壤生物添加处理的土壤有效养分含量也存在显著差异。该研究证明了土壤微食物网生物更有利于植物生长。研究结果为深入认识土壤微食物网生物对植物生长和土壤养分周转的重要性、推动植物与土壤生物相互作用过程和影响机制研究提供了新视角和可靠数据。

关键词：土壤微生物土壤线虫土壤微食物网薹草根系性状

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水相中有机化学品和卤素自由基反应速率常数的定量结构-活性关系模型

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环境化学 2022年第2期41卷 663-672页

作者：张坤赵健辰金文杰曲蛟张亚南国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室东北师范大学环境学院长春130117

卤素自由基尤其是氯自由基在污水中难降解污染物的降解以及表层海水中环境微污染物的降解过程中发挥重要作用,能够影响污染物的环境持久性与毒性风险。在污水及表层海水中存在着多种多样的有机污染物,单纯依靠实验手段测定它们和氯自由... 详细信息

卤素自由基尤其是氯自由基在污水中难降解污染物的降解以及表层海水中环境微污染物的降解过程中发挥重要作用,能够影响污染物的环境持久性与毒性风险。在污水及表层海水中存在着多种多样的有机污染物,单纯依靠实验手段测定它们和氯自由基的反应速率常数费时费力并且成本较高。因此本研究通过发展氯自由基与有机污染物的反应速率常数的QSAR模型来实现反应速率常数的定量预测。本研究搜集了28种有机化合物与Cl^(·)的反应速率常数以及18种有机化合物与Cl_(2)^(·−)的反应速率常数的实测值,采用多元线性回归(MLR)分别建立了QSAR模型。lgk_(Cl⋅)=11.133−7.236×Dv−0.087×VE3sign_RG+0.569×GATS5e−0.158×H-051。lgk_(Cl⋅)的QSAR模型的校正决定系数(R^(2)_(adj,tr))为0.810,均方根误差(RMSE_(train))为0.34,去一法交叉验证系数(Q^(2)_(LOO))为0.716,外部验证系数Q^(2)_(ext)=0.793;lgkC_(l2⋅)-=3.657+0.374×RDF010s−0.037×ATSC5s+0.073×L/Bw。lgkC_(l2⋅)-QSAR模型R^(2)_(adj,tr)为0.902,RMSE_(train)为0.29,Q^(2)_(LOO)为0.839,Q^(2)_(ext)为0.629。表明两个模型具有较高的拟合优度、稳健性和预测能力。应用域表征结果显示所选择的模型具有较好的代表性,所有化合物均在应用域范围内。所构建的模型可以实现含羟基,羰基,羧基等多种官能团有机化合物k_(Cl⋅)及kC_(l2⋅-)的定量预测。

关键词：氯自由基反应速率常数多元线性回归定量结构活性关系模型

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有机污染物在鱼体内临界浓度研究进展

科学通报 2015年第19期60卷 1789-1795页

作者：邰红巍闻洋苏丽敏赵元慧东北师范大学环境学院国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室长春130117

临界浓度反映的是有机污染物对生物体的体内毒性效应,是评价有机污染物对水生生物毒性的一个重要指标,对水生环境风险评价具有重要的意义.本文根据目前国内外在该领域的研究现状和本课题组的研究成果,系统地总结了有机污染物在鱼体内临... 详细信息

临界浓度反映的是有机污染物对生物体的体内毒性效应,是评价有机污染物对水生生物毒性的一个重要指标,对水生环境风险评价具有重要的意义.本文根据目前国内外在该领域的研究现状和本课题组的研究成果,系统地总结了有机污染物在鱼体内临界浓度的计算方法,不同毒性作用模式下的临界浓度、生物富集因子与临界浓度的关系以及影响临界浓度的因素.目前研究结果表明,麻醉型化合物在鱼体内临界浓度在较窄一个范围内变化,趋近于常数,非极性麻醉型化合物的临界浓度要高于极性麻醉型,反应型化合物的临界浓度低于麻醉型化合物;有机污染物在鱼体内的临界浓度与生物富集过程密切相关;生物富集因子与疏水性的关系,生物有机体的大小、脂含量,化合物的暴露时间,代谢转化及毒性数据测定的准确性都会对临界浓度的测定或计算产生影响.

关键词：有机污染物临界浓度生物富集鱼疏水性

柳属植物特性及其在污染底泥修复中的应用研究进展

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应用与环境生物学报 2015年第5期21卷 837-841页

作者：杨天雪何春光罗文泊王天驰盛连喜东北师范大学环境学院国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室长春130117

污染底泥具有处置困难、污染严重并可引起上覆水体二次污染从而造成恶性循环等特点,植物修复是一种绿色环保、高效、对环境扰动少、易于被公众所接受的污染修复方式,柳属植物因具有生态幅宽以及易繁殖、生长快,尤其是较禾本科植物更加... 详细信息

污染底泥具有处置困难、污染严重并可引起上覆水体二次污染从而造成恶性循环等特点,植物修复是一种绿色环保、高效、对环境扰动少、易于被公众所接受的污染修复方式,柳属植物因具有生态幅宽以及易繁殖、生长快,尤其是较禾本科植物更加适合污染底泥修复的生物学特性,被选作植物修复材料而倍受关注.本文在介绍和分析柳属植物特性及其环境适应力的生态学意义的基础上,重点梳理其对污染物的修复方式与机理,包括植物萃取(Phytoextraction)、植物转化(Phytotransformation)、植物固定(Phytostabilization)、植物降解(Phytodegradation)和植物挥发(Phytovolatilization)等.进一步详述柳属植物在底泥修复中应用的国内外进展,在累积重金属、降解有机物和改变底泥性质等方面的作用研究说明其对污染底泥的修复具有很好的效果.最后结合目前柳属植物研究中的一些问题和应用实践,建议未来应更注重野外试验、延长试验周期、开展修复植物群落优化配置的研究等.

关键词：柳属植物植物修复污染底泥生物学特征修复潜力

不同演替阶段的泥炭沼泽湿地土壤中重金属的测定与评价

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分析化学 2021年第5期49卷 839-850页

作者：刘慧佳徐建玲马文马良王汉席潘谦博何倩倩罗逸鸥陈朝煌东北师范大学环境学院国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室东北师范大学草地科学研究所植被生态学教育部重点实验室

处于不同演替阶段的泥炭沼泽湿地土壤中重金属污染程度不同,对其进行测定与污染评价对于天然湿地的管理与保护具有重要意义。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和原子荧光光度计(AFS)对吉林省... 详细信息

处于不同演替阶段的泥炭沼泽湿地土壤中重金属污染程度不同,对其进行测定与污染评价对于天然湿地的管理与保护具有重要意义。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和原子荧光光度计(AFS)对吉林省通化市境内龙湾保护区中3个典型的具有不同演替阶段的泥炭沼泽湿地(孤山屯湿地、金川湿地和旱龙湾湿地)土壤中10种重金属(Cu、 Zn、 Pb、 Ni、 Cr、 Mn、 As、 Se、 Cd和Hg)含量进行测定,采用地累积指数和潜在生态风险指数进行污染评价,并通过相关分析和主成分分析探讨重金属来源。结果表明,金川湿地(演替时间较长)土壤中的Cu、 Hg、 Ni、 Cr、 Mn和As含量最高,旱龙湾湿地(演替时间最短)土壤中Zn、 Pb、 Cd和Se的含量最高。Cd和Hg的平均含量在3个湿地土壤中均超过环境背景值,Cd和Hg对生态风险具有最高的贡献率,可达90%以上。其中Cd在旱龙湾湿地污染水平最高,为中度至强污染;Hg在金川湿地污染水平最高,为无到中度污染。旱龙湾湿地潜在生态风险等级最高。Zn、 Pb、 Cd和Hg的来源不同于Cu和Mn,这可能受农业灌溉、生活排污、交通运输及自然沉降等因素影响。

关键词：电感耦合等离子体质谱仪电感耦合等离子体发射光谱泥炭沼泽湿地重金属

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冬季湿地二氧化碳通量研究进展

湿地科学 2015年第2期13卷 244-251页

作者：曹娜何春光罗文泊马良盛连喜东北师范大学环境学院、国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室吉林长春130117

冬季湿地二氧化碳释放量在年释放总量中占有较大比例,从低纬度到高纬度,二氧化碳释放量约为0.069~6.048 g/（m2·d）,并影响着其碳源与碳汇的关系。科学地估算湿地二氧化碳通量对全球碳通量的贡献及其规律具有重要理论和实际意义。本文... 详细信息

冬季湿地二氧化碳释放量在年释放总量中占有较大比例,从低纬度到高纬度,二氧化碳释放量约为0.069~6.048 g/（m2·d）,并影响着其碳源与碳汇的关系。科学地估算湿地二氧化碳通量对全球碳通量的贡献及其规律具有重要理论和实际意义。本文围绕湿地二氧化碳通量研究意义、湿地冬季二氧化碳通量变化的测量方法的比较、冬季时长的界定、影响因素、对二氧化碳通量估测精确性的意义等问题,综述了国内外的研究成果与最新进展,分析了以往研究结论的时空差异因素和影响二氧化碳通量的主要因素,讨论了湿地冬季二氧化碳通量测量结果不确定性等问题,并对湿地冬季二氧化碳通量未来需关注的研究重点提出了建议。

关键词：二氧化碳通量湿地冬季雪覆被测定方法影响因素