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西部煤矿区微生物修复促进植物水分高效利用策略

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煤炭学报 2024年第2期49卷 1003-1010页

作者：毕银丽武超彭苏萍田乐煊张延旭西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院陕西西安710054 中国矿业大学(北京)矿山生态修复研究院北京100083

西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地... 详细信息

西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地表水、地下水与植被生长,是水分循环与养分运输的重要载体。土壤水分的高效与合理利用关系到生态修复的成败,因此探究植物根系水分利用策略对于西部煤矿区生态修复具有重要作用。分析了国内外植物水分利用的主要研究方法,比较了不同方法之间的优缺点及相应研究进展。在干旱半干旱煤矿区受损生态环境中,采用植物-微生物联合的微生物修复技术,能提高植物水分利用效率,改善植物水分利用策略。同时,接种微生物降低了植物从浅层土壤吸收水分的比例,有效地增加植物从深层土壤中吸收和利用水分,提升了植物水分利用效率,使接菌植物在干旱半干旱煤矿区表现出更高的生态适应性。分析了目前西部煤矿区植物水分利用的研究进展和存在的问题,探讨了煤矿区微生物修复对水分利用策略的改善,提出了西部干旱煤矿区生态修复中不同植物组合对水分利用策略的影响及其研究重点,为实现矿区绿色可持续、高质量发展奠定了扎实的基础,具有重要的生态应用价值。

关键词：西部煤矿区丛枝菌根真菌植物水分利用策略水同位素技术植被组合

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钙磷对蜈蚣草淹水胁迫响应的调控效应

生态学杂志 2024年第5期43卷 1271-1278页

作者：徐其静毛佳璇马露冉杨晓莉刘雪西南林业大学生态与环境学院昆明650224 西南林业大学环境修复与健康研究院昆明650224

蜈蚣草(Pteris vittata)是世界上第一个被发现的砷超积累植物,是砷污染土壤植物修复的理想材料。淹水胁迫是影响蜈蚣草生长和分布的重要环境因子,限制其在高水分环境中的应用。研究蜈蚣草对淹水胁迫的响应及其调控措施具有重要的现实意... 详细信息

蜈蚣草(Pteris vittata)是世界上第一个被发现的砷超积累植物,是砷污染土壤植物修复的理想材料。淹水胁迫是影响蜈蚣草生长和分布的重要环境因子,限制其在高水分环境中的应用。研究蜈蚣草对淹水胁迫的响应及其调控措施具有重要的现实意义。钙(Ca)和磷(P)可提高植物对干旱、低温、盐碱等逆境胁迫的抗性,促进其生存和生长。然而,关于Ca、P对植物淹水胁迫响应及其调控效应的研究较少。本研究以蜈蚣草为对象,分析饱和持水量(相对含水率35%)和淹水胁迫(相对含水率40%)对叶片光合速率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量及生物量的影响,以不添加Ca、P为对照(CK),研究Ca、P对蜈蚣草淹水胁迫抗逆性的调控效应。结果表明:相较于35%含水率,40%含水率淹水胁迫使叶片光合速率降低30.8%,SOD活性降低71.7%,MDA含量提高46.4%,生物量降低77.3%,表明淹水胁迫使蜈蚣草抗氧化胁迫能力降低,使叶片光合速率和生物量均显著下降(P<0.05);淹水胁迫时,添加5~20 g·kg^(-1)Ca和0.1~0.2 g·kg^(-1)P使叶片光合速率、SOD活性和生物量较CK分别提高0.15~1.65、0.58~1.91和0.91~5.01倍,MDA含量降低14%~36.1%,表明Ca、P可缓解淹水胁迫对蜈蚣草的不利影响,且缓解作用随Ca、P添加量的升高而增强;相关性分析证实,添加Ca、P显著降低含水率与叶片光合速率、SOD活性、生物量的负相关性,及含水率与MDA的正相关性,且该趋势随Ca、P添加量的升高而增强,表明添加Ca、P使蜈蚣草对淹水胁迫的抗逆性提高。因此,Ca、P可通过提高抗氧化酶活性,增强活性氧清除能力,减轻膜脂过氧化,从而维持较高的光合活性,进而提高蜈蚣草对淹水胁迫的耐受性。

关键词：蜈蚣草淹水胁迫钙磷光合速率酶活性生物量

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金属硫化物超细颗粒的环境行为和生物效应

中国环境科学 2024年第2期44卷 1071-1084页

作者：关文宇张展华张彤南开大学环境科学与工程学院天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300350

微纳尺度的金属硫化物超细颗粒在自然环境中分布广泛且可长期稳定存在,具有不同于大尺寸矿物的理化性质和反应活性.正确认识金属硫化物超细颗粒的来源、环境行为和生物效应,准确评估其对人体和环境的潜在健康风险,已成为环境科学领域热... 详细信息

微纳尺度的金属硫化物超细颗粒在自然环境中分布广泛且可长期稳定存在,具有不同于大尺寸矿物的理化性质和反应活性.正确认识金属硫化物超细颗粒的来源、环境行为和生物效应,准确评估其对人体和环境的潜在健康风险,已成为环境科学领域热点之一.基于此,本文综述了金属硫化物超细颗粒的自然来源和人为来源,重点分析了金属硫化物超细颗粒的团聚、转化和吸附等环境行为及其对微生物、植物、动物等生物体的影响效应.最后,针对目前研究中存在的难点问题,着重从金属硫化物超细颗粒精准识别和定量、超细颗粒与污染物及生物细胞的界面反应过程、超细颗粒与生物体作用的分子学机制和原位表征技术开发等方面进行了展望.

关键词：金属硫化物超细颗粒来源环境行为生物效应

水淹-盐胁迫对两耐淹树种生理生态及Na、K和Cl离子积累的影响

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植物科学学报 2024年

作者：陈柏燊苗灵凤杨帆海南省农林环境过程与生态调控重点实验室海南省热带生态环境修复工程研究中心海南大学生态与环境学院海南大学植物保护学院

滨海河口河岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响。前期研究表明水翁(Syzygium nervosum DC.)和乌墨(Syzygium cumini (L.) Skeels)具有较强的耐水淹能力，然而两种植物对水淹-盐复合胁迫的耐受性尚不清楚。本研究设置水淹、盐(350 mmo... 详细信息

滨海河口河岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响。前期研究表明水翁(Syzygium nervosum DC.)和乌墨(Syzygium cumini (L.) Skeels)具有较强的耐水淹能力，然而两种植物对水淹-盐复合胁迫的耐受性尚不清楚。本研究设置水淹、盐(350 mmol/L)及水淹-盐复合胁迫(175 mmol/L)三种胁迫处理，比较两物种对不同胁迫的生长、生理生化和盐胁迫相关离子积累的响应。结果表明：经过24 d处理，三种胁迫处理均低了两物种的生物量，提高了还原型谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性。水淹胁迫下两物种的超氧阴离子(O2·-)含量和过氧化氢(H2O2)含量下降，根系钾离子(K+)含量上升，K+/Na+下降；盐胁迫下乌墨幼苗O2·-含量下降，水翁幼苗O2·-含量上升，两物种幼苗的脯氨酸含量、H2O2含量、钠离子(Na+)、氯离子(Cl-)含量上升，K+/Na+下降；水淹-盐复合胁迫下两物种的O2·-、Na+、Cl-含量上升，K+/Na+下降。此外，与水淹相比，水淹-盐复合胁迫降低了两物种的生物量，提升了两物种的O2·-、Na+、Cl-含量。与水翁相比，乌墨幼苗在盐、水淹-盐复合胁迫下有较高的生物量、脯氨酸含量、GR活性和K+/Na+，以及较低的H2O2、Na+和Cl-含量，具有更强的盐、水淹-盐复合胁迫耐受能力。该研究结果可为滨海河口河岸带湿地植被恢复与重建提供理论依据。

关键词：水翁水淹水淹-盐复合胁迫乌墨盐胁迫

长湖浮游植物优势种生态位特征及种间联结性分析

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生态学报 2024年第4期44卷 1549-1563页

作者：彭梦黄城晨李立杰余佳妮杨帆谭凤霞柴毅长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心荆州434025 长江大学农学院荆州434025 长江大学动物科学学院荆州434025

为了解生态调控后的浮游植物群落稳定性和优势种种间联结性,于2020年10月-2021年7月按季节对湖北长湖浮游植物群落进行调查。运用生态位宽度、生态位重叠值、方差比率法、卡方检验、Pearson相关性检验和Spearman相关性检验的方法对浮游... 详细信息

为了解生态调控后的浮游植物群落稳定性和优势种种间联结性,于2020年10月-2021年7月按季节对湖北长湖浮游植物群落进行调查。运用生态位宽度、生态位重叠值、方差比率法、卡方检验、Pearson相关性检验和Spearman相关性检验的方法对浮游植物优势种间的相互关系进行综合分析。结果显示:四季共鉴定出浮游植物8门、67属、78种;优势种19种。长湖属于绿藻+蓝藻+硅藻为主的水体。其中,梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)为四季共有优势种,对水环境有较好的指示作用,显示长湖水体处于中度富营养化状态。根据优势度和生态位宽度的结果,19个优势种可以划分为4个类群。生态位重叠值的变化范围为0.02-0.96,季节差异明显,秋季>冬季>春季>夏季。方差比率的结果显示秋季和冬季浮游植物优势种间总体呈现显著正联结,群落较稳定;春夏季节优势种间总体呈现不显著负联结,群落处于波动状态。卡方检验、Pearson相关性检验和Spearman相关性检验结果综合显示:优势种对间联结性的显著率较低,群落种间联结不紧密。且冬季和春季负联结种对数较多,群落处于演替早期;夏季和秋季正联结种对数较多,群落处于演替中期。

关键词：长湖浮游植物生态位种间联结

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东南景天内生菌对小麦锌吸收转运的影响

农业环境科学学报 2024年

作者：李喆思廖佳源刘婵娟黄路宽冯英浙江大学环境与资源学院污染环境修复与生态健康教育部重点实验室

为探究超积累植物特异内生菌对非宿主作物Zn营养的调控作用，本试验采用水稻土（Paddy soil，PS）和潮土（Fluvo-aquic soil，FAS）开展盆栽试验，设置10种不同内生细菌灌根处理，以探究内生菌对小麦幼苗Zn吸收转运的影响。结果表明：... 详细信息

为探究超积累植物特异内生菌对非宿主作物Zn营养的调控作用，本试验采用水稻土（Paddy soil，PS）和潮土（Fluvo-aquic soil，FAS）开展盆栽试验，设置10种不同内生细菌灌根处理，以探究内生菌对小麦幼苗Zn吸收转运的影响。结果表明：在Zn含量较为充足的PS中，接种SaPS1使地上部生物量增加了158.48%，接种SaPA1使地上部Zn含量提高了108.83%，而在Zn含量较为缺乏的FAS中，接种SaVA1使地上部生物量增加了60.16%，接种SaZR8和SaBR2使根部Zn含量提高了74.17%和73.02%。实时荧光定量分析结果显示，在PS中地上部TaZIP3，TaZIP6，TaZIP7和TaZIP10的表达水平在接种SaPA1和SaPS1后提高了100%以上，而在FAS中，接种SaBR2后地上部和根部这4个基因的表达量均极显著增加。根际微生物群落16S rDNA测序结果发现，虽然SaPA1和SaPS1灌根处理对根际微生物群落多样性无显著影响，但改变了部分功能微生物的丰度。研究表明，在Zn含量不同的土壤中，东南景天特异内生菌可以调节小麦对Zn的吸收转运，可作为新型生物制剂用于小麦Zn营养生物强化。

关键词：超积累植物共生微生物菌剂 Zn 生物强化

江西省浅水湖泊大型底栖无脊椎动物多样性特征和影响因素

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湖泊科学 2024年第3期36卷 858-869页

作者：池仕运邓燕青胡菊香刘恋王瑞陈斯芝闵翔胡愈炘陈佳林水利部中国科学研究院水工程生态研究所武汉430079 水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 湖北省水生态保护与修复工程技术研究中心武汉430079 江西省水文监测中心南昌330002 鄱阳湖水文生态监测研究重点实验室南昌330002 生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心武汉430011 生态环境部海河流域北海海域生态环境监督管理局生态环境监测与研究中心天津300061

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术... 详细信息

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术支持。两次调查共检出140个分类单元,以水生昆虫和软体动物为主,摇蚊类物种数占水生昆虫物种数的53.62%。富营养指示种(长足摇蚊属一种和摇蚊属一种)为春、秋两季的优势分类单元,湖沼典型种(长足摇蚊属一种、摇蚊属一种、石田螺属一种、苏氏尾鳃蚓和霍甫水丝蚓)的丰度变化导致了群落结构的季节变化。大型底栖无脊椎动物α多样性水平较低,基于PLSR和PLS-SEM的分析结果表明,影响大型底栖无脊椎动物多样性指标的环境因子既与藻类种群动态密切相关,也与水质状态有关。大型底栖无脊椎动物多样性与藻类种群状态存在稳定的联系,不受季节因素的影响,过高的藻类丰度不利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高,而较好的水质状况有利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高。为保护江西省湖泊大型底栖无脊椎动物资源,应在具有渔业养殖功能的湖泊和城镇湖泊中进行水生植物的修复工作,使藻型湖泊向草型湖泊方向演化;对一些富营养化程度较高的水体进行系统治理,控制面源污染,促进传统渔业养殖模型向生态渔业模式转换,并有针对性地开展一些生态修复措施;应在控制藻类和改善水质的基础上,增强湖泊的连通性和水体交换能力,充分发挥自然修复功效。

关键词：藻类种群动态 α多样性富营养化 PLSR分析 PLS-SEM分析

水淹-盐胁迫对两耐淹树种生理生态及Na^(+)、K^(+)和Cl^(-)离子积累的影响

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植物科学学报 2024年第3期42卷 377-386页

作者：陈柏燊苗灵凤杨帆海南省农林环境过程与生态调控重点实验室海南省热带生态环境修复工程研究中心海南大学生态与环境学院海口570228 海南大学植物保护学院海口570228

滨海河口河岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响。前期研究表明水翁(Syzygium nervosum *** DC.)和乌墨(Syzygium cumini(L.)Skeels)具有较强的耐水淹能力,然而两种植物对水淹-盐复合胁迫的耐受性尚不清楚。本研究设置水淹、盐(350 mm... 详细信息

滨海河口河岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响。前期研究表明水翁(Syzygium nervosum *** DC.)和乌墨(Syzygium cumini(L.)Skeels)具有较强的耐水淹能力,然而两种植物对水淹-盐复合胁迫的耐受性尚不清楚。本研究设置水淹、盐(350 mmol/L)及水淹-盐(175 mmol/L)复合胁迫3种胁迫处理,比较两物种对不同胁迫的生长、生理生化和盐胁迫相关离子积累的响应。结果显示,经过24 d处理,3种胁迫处理均低了两物种的生物量,提高了还原型谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性。水淹胁迫下两物种的超氧阴离子(O_(2)^(·-))和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量下降,根系K^(+)含量上升,K^(+)/Na^(+)下降;盐胁迫下乌墨幼苗O_(2)^(·-)含量下降,水翁幼苗O_(2)^(·-)含量上升,两物种幼苗的脯氨酸含量、H_(2)O_(2)含量、Na^(+)、Cl^(-)含量上升,K^(+)/Na^(+)下降;水淹-盐复合胁迫下两物种的O_(2)^(·-)、Na^(+)、Cl^(-)含量上升,K^(+)/Na^(+)下降。此外,与水淹相比,水淹-盐复合胁迫降低了两物种的生物量,提升了两物种的O_(2)^(·-)、Na^(+)、Cl^(-)含量。与水翁相比,乌墨幼苗在盐、水淹-盐复合胁迫下有较高的生物量、脯氨酸含量、GR活性和K^(+)/Na^(+),以及较低的H_(2)O_(2)、Na^(+)和Cl^(-)含量,具有更强的盐、水淹-盐复合胁迫耐受能力。

关键词：水淹-盐复合胁迫水翁水淹乌墨盐胁迫

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我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析

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环境科学 2024年第2期45卷 755-767页

作者：韦英怀胡敏鹏陈丁江浙江大学环境与资源学院杭州310058 浙江大学环境修复与生态健康教育部重点实验室杭州310058 浙江大学浙江省农业资源与环境重点实验室杭州310058

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定... 详细信息

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定量识别了河流硝态氮的污染来源组成.结果表明,我国主要河流水系ρ(NO_(3)^(-)-N)平均值为(4.54±3.99)mg·L_(-1),其中9.6%的河流硝态氮浓度超过我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)规定的限值(10.0 mg·L_(-1)),海河水系的硝态氮污染最为严重.东部地区河流水系的硝态氮浓度总体高于西部,各大河流水系支流的硝态氮浓度高于干流.除黄河水系以外,其他水系枯水期的硝态氮浓度总体高于丰水期.珠江水系、黄河水系中下游地区、辽河水系中游地区、松花江水系,以及海河水系河流水体存在显著的硝化作用,而长江水系、淮河水系和珠江水系下游地区存在显著的反硝化作用.污水/粪肥是长江水系、海河水系、辽河水系,以及东南诸河水系硝态氮的主要来源(>50%),土壤氮是松花江水系硝态氮的主要来源(56.4%),化肥氮、土壤氮和污水/粪肥对珠江水系、淮河水系和黄河水系硝态氮的污染贡献为20%~40%.污水/粪肥对水系支流硝态氮贡献率总体大于干流的,土壤氮对干流硝态氮的贡献总体大于支流的.土壤氮、化肥氮和大气沉降氮对丰水期河流硝态氮的贡献率高于枯水期,而污水/粪肥对枯水期河流硝态氮的污染贡献率高于丰水期.因此,海河水系、长江水系、辽河水系、黄河水系支流与下游干流地区和珠江水系下游地区应重点控制生活和生产的污水排放等点源污染,而淮河水系、松花江水系、黄河水系中游干流地区和珠江水系中上游地区要重点控制化肥和土壤氮等流失造成的非点源污染.研究结果可为有效控制我国各河流水系硝态氮的污染提供科学依据.

关键词：硝态氮源解析河流氮氧同位素非点源污染点源污染