重金属污染与土壤微生物山东农业大学作物遗传育种研究所衣海青，刘训理重金属污染是人们长期关注的问题，人们已做了大量工作研究重金属污染对土壤微生物的影响。微生物在土壤有机质降解和矿质营养转化等过程中起关键性作用，并与某些植物病害直接相关，因此这一研究领域...

【目的】探究不同原料制备的生物质炭能否缓解长期重金属污染对土壤微生物活性的胁迫效应，为污染土壤生物质炭修复提供科学依据。【方法】将竹材边角料(BB)、山核桃Carya cathayensis蒲壳(PB)和玉米Zea mays秸秆(CB)制备的3种生物质炭分别以3%比例(炭土质量比)添加到长期受铅、镉污染土壤中，分析生物质炭短期施用下土壤养分、重金属有效质量分数和土壤微生物活性的变化特征。【结果】3种生物质炭添加均未影响土壤重金属全量，而显著(P<0.05)降低了土壤氯化钙可提取态铅、镉质量分数。与不施生物质炭处理相比，BB、PB和CB分别使可提取态铅质量分数显著(P<0.05)降低了69%、84%和72%；使可提取态镉质量分数显著(P<0.05)降低了26%、63%和36%，且PB处理显著(P<0.05)低于BB和CB处理。PB和CB添加均显著(P<0.05)提高了土壤pH(0.79和0.51个pH单位)、有机碳质量分数(37%和74%)、全氮质量分数(12%和41%)，而BB添加对其影响不显著。BB、PB和CB分别使土壤磷脂脂肪酸总量提高了33%～56%、革兰氏阳性菌提高了30%～41%、革兰氏阴性菌提高了40%～66%、放线菌提高了34%～52%、真菌提高了33%～79%，但3种处理间无显著差异(除PB和CB处理的磷脂脂肪酸总量显著高于BB处理)。3种生物质炭均显著(P<0.05)提高了脱氢酶活性(2～6倍)，但未影响土壤基础呼吸速率，而PB处理显著(P<0.05)降低了细菌胁迫指数(13.9%)，提高了底物诱导呼吸速率。【结论】山核桃蒲壳制备的生物质炭可作为较好的改良剂，降低土壤铅镉有效性，恢复土壤微生物的数量和活性。图4表3参29

利用微生物对重金属的钝化作用,制备微生物钝化剂并应用于重金属污染土壤的治理。通过研究重金属污染土壤中微生物的性质,筛选出能有效处理土壤中重金属污染的优良菌种CQ7与FQ2;对筛选出的菌株进行表征,并测定其生长曲线,鉴定FQ2为革兰氏阴性杆菌。进一步对筛选出的菌种进行理化条件测定,测定得CQ7与FQ2的最适生长条件均为p H=5、转速180 r/min、温度25℃。经金属耐受和吸附实验,选定FQ2为工程菌,测序确定其为沙雷氏菌属(Serratia marcuscens)。将筛选所得菌种与相应理化条件相结合,

为研究重金属污染土壤经不同生态类型蚯蚓消化后蚓粪和消化前土壤的微生物群落结构差异,选取2种不同污染特征的重金属污染水稻土,分别接种表栖型赤子爱胜蚓Eisenia fetida和内栖型壮伟环毛蚓Amynthas robustus进行10d室内盆钵培养后采集新鲜蚓粪,通过变性梯度凝胶电泳技术和序列分析研究蚓粪和对照土壤的微生物种群特征。蚓粪微生物丰富度和Shannon指数均明显高于对照土壤(P

以南京市近郊菜园土壤为材料,采用室内培养方法,系统地研究了在一定时间段(1、3、7、14、28、42和56 d)不同浓度铅(0、20、100和500 mg.kg-1)污染对土壤微生物生物量碳、土壤呼吸强度及土壤酶(脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶)活性的影响。结果表明:在污染初期,高浓度铅(500 mg.kg-1)污染对脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶活性均有激活作用,而低浓度铅(20 mg.kg-1)污染则产生抑制作用;随着时间的推移脱氢酶和过氧化氢酶酶活性均逐步下降;脲酶活性随着时间的推移先减弱后增强;受铅污染的土壤蔗糖酶活性与对照相比没有显著性差异。与对照相比高浓度铅污染使土壤呼吸强度增加而微生...

【目的】研究毛竹与超积累植物伴矿景天对重金属复合污染土壤的修复效果,探索不同种植模式对微生物群落的影响,为重金属污染土壤的修复提供科技支撑。【方法】对长期受重金属污染(Cu,Zn和Cd)的土壤,设置毛竹纯林(SM)、毛竹与伴矿景天间作林(IMS)2种模式,以无栽培土壤作为对照(CK),测试土壤化学性质及重金属含量的变化,并利用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析土壤微生物群落结构。【结果】种植4年后,土壤中重金属全量和有效态含量均为CK>SM>IMS。与CK相比,Cu、Zn和Cd全量含量在IMS土壤中分别下降47.8%、21.6%和23.7%,在MS土壤中分别下降39.0%、12.5%和23.0%;Cu、Zn和Cd有效态含量在IMS土壤中分别下降65.0%、28.7%和48.4%,在MS土壤中分别下降52.8%、24.8%和45.5%。在门分类水平上,3类检测土壤中的微生物丰度高于1%的有变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门)、浮霉菌门、疣微菌门、放线菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门、绿弯菌门和WS3等共10个门,其中变形菌门为最优势的菌,其相对丰度占30%以上。2种种植模式(SM和IMS)及对照的土壤在放线菌门、硝化螺旋菌门、拟杆菌门和绿弯菌门等4个门水平上的微生物多样性存在显著差异(P<0.05)。从微生物丰度与土壤重金属含量的相关性分析得到,全量及有效态重金属含量与硝化螺旋菌门、放线菌门(有效Zn除外)呈极显著负相关(P<0.01),与拟杆菌门呈极显著正相关(P<0.01)。虽然3类土壤微生物经α-多样性分析无显著差异,但基于β-多样性分析发现它们存在显著差异(ANOSIM,P<0.05)。【结论】IMS和SM种植模式有效降低了土壤中的重金属含量,表现出较好的土壤修复效果。同时,不同种植模式对重金属污染土壤的微生物群落结构及群落多样性产生了显著影响,SM和IMS均有利于增加土壤细菌群落的多样性,其中SM模式的土壤微生物多样性较为丰富。土壤微生物群落在重金属污染土壤的生态修复上及指示重金属耐受性和敏感性等方面均起着重要作用。

蚯蚓和微生物是重要的土壤生物,对提高土壤生态系统的稳定性和改变土壤养分及重金属的有效性有重要影响。本文综述了蚯蚓和微生物在改善土壤结构、调控土壤养分等方面的作用,以及它们通过吸附、富集、沉淀、溶解、氧化还原等行为,对重金属生物有效性产生的影响,目的是为现代农业生产提供一定的理论依据。

【目的】研究添加不同浓度外源镉(Cd)对甘蔗生长情况、土壤微生物数量及土壤酶活性的影响,为探讨Cd污染与甘蔗生长、土壤微生物学特性之间的内在关系提供参考。【方法】盆栽条件下,以糖料甘蔗为材料,采用不同Cd浓度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)进行污染处理至甘蔗成熟期,测定其株高、茎径、蔗茎产量、土壤微生物数量及土壤酶活性。【结果】甘蔗株高、茎径和蔗茎产量随着土壤中Cd浓度的增加而降低,Cd浓度越高,抑制效应越明显;Cd污染使酶活性发生变化,随着Cd浓度的增大,特别达到100 mg/kg

近些年,土壤重金属污染日益严重,已对人类健康和社会发展造成严重威胁。同时,土壤污染修复技术也飞速发展,尤其是生物修复技术的发展,为重金属污染修复提供了更为高效、绿色的手段。本文对生物修复特点、发展历程、植物修复和微生物修复的研究进展进行综述,期望能对土壤重金属污染生物修复的研究提供参考。近些年来,生物修复领域引进了系统生物学、宏基因组学、转基因技术等方法,用整体的、系统的眼光看待生物修复过程,以此解决生物修复技术在不同环境条件下效果不稳定等问题,这对其产生了意义深远的影响。在植物修复方面,研究集中在利用转

以镉污染稻田土壤为研究对象,以土壤的微生物生物量、主要酶活性及土壤真菌和细菌的种群结构为指标,采用熏蒸提取法、常规酶学分析和末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等方法,研究石灰(L)、钙镁磷肥(P)、海泡石(S)和腐植酸矿粉(H)4种钝化剂储备性施用对土壤微生物的影响。结果表明,镉污染稻田储备性施用钝化剂对土壤的微生物生物量碳(Cmi)c及磷酸酶和脲酶的活性均无显著影响,但施用石灰和海泡石可使土壤微生物生物量氮(Nmi)c分别降低33.0%和33.8%,施用钙镁磷肥使Nmic增加44.9%;施用钝化剂对土壤酶活性的影响有限,仅海泡石处理的过氧化氢酶活性显著提高(增幅达19.0%)。...

【目的】研究在不同石油污染胁迫水平下,适合陕西延安气候与土壤条件的4种耐性植株根区土壤微生物多样性的变化。【方法】采用室外盆栽模拟法,在含0,5,10,15和20g/kg石油的土壤中栽植油松、沙棘、刺槐、紫穗槐4种植株,待苗木生长6个月后采集其根区周围土壤,采用微生物平板培养法、酸碱滴定法及Biolog微平板法,从微生物区系、呼吸强度及功能多样性角度,对不同石油污染胁迫水平下植株根区土壤的微生物多样性进行分析。【结果】栽植4种植株均能促进根区土壤微生物的生长,增加根区土壤微生物多样性;在高水平石油污染胁迫下,4种植株对根区土壤微生物的多样性具有保护作用,其中刺槐植株表现最为明显;5~10g/k...

【目的】研究湿地松、杉木、桤木的种植对江西九龙山铁尾矿区土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响，为该矿区及相似立地区域的植被恢复提供可靠的科学数据和理论依据。【方法】采用微波消解处理湿地松、杉木、桤木的根际、非根际土壤样品与根、茎、叶样品，通过ICP、AAS测定样品重金属质量分数，依据测定结果计算3种树木生物富集系数和生物转移系数，分析其对不同重金属的富集和转移能力。采用宏基因组学测序分析3种树木根际、非根际土壤样品，探究各树种对应土壤中的微生物群落组成。【结果】1）3种树木对Hg、Cu、Pb、Zn的生物转移系数（BTF）均大于1，对Cr的BTF＜1，表明其对Hg、Cu、Pb、Zn的转移能力强，对Cr的转移能力弱。杉木的BTF（As）＞1，表明杉木对As的转移能力强。2）杉木对Hg、Pb的生物富集系数（BCF）均大于1，表明杉木对Hg、Pb的富集能力好。相较于其他重金属，湿地松对Hg、Pb的生物富集系数最高，桤木对Zn的生物富集系数最高，表明湿地松对Hg、Pb的富集能力强，桤木对Zn的富集能力强。3）在门水平上，对照组（J1）中酸杆菌门相对丰度最高（45.55%），其次为变形菌门（12.11%）。在湿地松根际土（J2）和非根际土（J3）、杉木根际土（J4）、桤木根际土（J5）和非根际土（J6）中变形菌门最丰度最高（22.72%～44.56%），其次为酸杆菌门（13.49%～16.56%）。在属水平上，J1优势属为短根瘤菌属和纤线杆菌属，J2、J3、J4、J5、J6中相对丰度占比最高的优势属为短根瘤菌属和鞘氨醇单胞菌属。【结论】1）根据对3种树木对重金属的转移及富集能力的评估后，可以确定杉木、湿地松可作为Hg、Pb修复的先锋树种，桤木可作为Zn的修复树种与其间作。2）基于门、属2分类等级水平的分析，3种树木的根际、非根际土中优势微生物群落均为变形菌门，3种树木的种植均促进了土壤中变形菌门微生物相对丰度的增加，变形菌门可提高植物对重金属的吸收并对植物生长有促进作用，两者相辅相成，可有效提高植物吸收重金属的效率。

大量研究表明,生物炭对不同类型土壤中微生物量及群落结构特征影响不同,为探讨这种影响差异是来自生物炭类型还是土壤本身特征,选择红壤和黑土两类典型土壤同时开展了生物炭对不同类型土壤微生物量及其群落结构的影响作用研究,为生物炭在不同类型农田土壤中的应用提供一定借鉴和参考。采用玉米秸秆生物炭(炭化温度500℃)作为供试材料,分别按照炭土质量比0、1%、2%和4%施用于红壤和黑土中,通过41d的好气培养试验,研究生物炭对土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)、铵态氮(NH_4+-N)、硝态氮(NO_3--N)、微

对重金属污染土壤植物修复基本原理、作用方式及亟待解决的问题进行了论述,认为现有修复植物均不同程度存在一些弱点,还难以大规模应用于修复实践。杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有修复植物的缺点和不足,是较理想的植物修复资源。结合笔者的研究情况,对杂草资源在重金属污染土壤植物修复中的利用方式、修复植物筛选方法进行了论述,而且在植物修复生物量处理方面也进行了讨论,试图为重金属污染土壤植物修复进一步发展提供科学依据。

本文主要介绍了利用重金属超积累植物的植物修复(phytoremediation)技术和使用化学改良剂来提高土壤中重金属有效度,促进重金属吸收的植物修复(enhanced phytoremediation)技术的研究方向和现状,还对利用转基因植物的植物修复技术最新研究动态和今后研究方向进行了阐述。