全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 7 期摇 摇 2012 年 4 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
城市生态景观研究的基础理论框架与技术构架 孙然好,许忠良,陈利顶,等 (1979)……………………………
拟南芥芥子酸酯对 UV鄄B辐射的响应 李摇 敏,王摇 垠,牟晓飞,等 (1987)………………………………………
蛋白核小球藻对 Pb(域)和 Cd(域)的生物吸附及其影响因素 姜摇 晶,李摇 亮,李海鹏,等 (1995)…………
梨枣在果实生长期对土壤水势的响应 韩立新,汪有科,张琳琳 (2004)…………………………………………
产业生态系统资源代谢分析方法 施晓清,杨建新,王如松,等 (2012)……………………………………………
基于物质流和生态足迹的可持续发展指标体系构建———以安徽省铜陵市为例
赵卉卉,王摇 远,谷学明,等 (2025)
…………………………………
……………………………………………………………………………
河北省县域农田生态系统供给功能的健康评价 白琳红,王摇 卫,张摇 玉 (2033)………………………………
温郁金内生真菌 Chaetomium globosum L18 对植物病原菌的抑菌谱及拮抗机理
王艳红,吴晓民,朱艳萍,等 (2040)
………………………………
……………………………………………………………………………
基于稳定碳同位素技术的华北低丘山区核桃鄄小麦复合系统种间水分利用研究
何春霞,孟摇 平,张劲松,等 (2047)
………………………………
……………………………………………………………………………
云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物量 C、N、P 空间分布 张利青,彭晚霞,宋同清,等 (2056)…………………
水稻根系通气组织与根系泌氧及根际硝化作用的关系 李奕林 (2066)…………………………………………
苹果绵蚜对不同苹果品种春梢生长期生理指标的影响 王西存,于摇 毅,周洪旭,等 (2075)……………………
磷高效转基因大豆对根际微生物群落的影响 金凌波,周摇 峰,姚摇 涓,等 (2082)………………………………
基于 MODIS鄄EVI数据和 Symlet11 小波识别东北地区水稻主要物候期
徐岩岩,张佳华,YANG Limin (2091)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
基于降水利用比较分析的四川省种植制度优化 王明田,曲辉辉,杨晓光,等 (2099)……………………………
气候变暖对东北玉米低温冷害分布规律的影响 高晓容,王春乙,张继权 (2110)………………………………
施肥对巢湖流域稻季氨挥发损失的影响 朱小红,马中文 ,马友华,等 (2119)…………………………………
丛枝菌根真菌对枳根净离子流及锌污染下枳苗矿质营养的影响 肖家欣,杨摇 慧,张绍铃 (2127)……………
不同 R颐FR值对菊花叶片气孔特征和气孔导度的影响 杨再强,张摇 静,江晓东,等 (2135)……………………
神农架海拔梯度上 4 种典型森林凋落物现存量及其养分循环动态 刘摇 蕾,申国珍,陈芳清,等 (2142)………
黄土高原刺槐人工林地表凋落物对土壤呼吸的贡献 周小刚,郭胜利,车升国,等 (2150)………………………
贵州雷公山秃杉种群生活史特征与空间分布格局 陈志阳,杨摇 宁,姚先铭,等 (2158)…………………………
LAS测算森林冠层上方温度结构参数的可行性 郑摇 宁,张劲松,孟摇 平,等 (2166)……………………………
基于 RS / GIS的重庆缙云山自然保护区植被及碳储量密度空间分布研究
徐少君,曾摇 波,苏晓磊,等 (2174)
………………………………………
……………………………………………………………………………
模拟氮沉降增加对寒温带针叶林土壤 CO2 排放的初期影响 温都如娜,方华军,于贵瑞,等 (2185)…………
桂江流域附生硅藻群落特征及影响因素 邓培雁,雷远达,刘摇 威,等 (2196)……………………………………
小浪底水库排沙对黄河鲤鱼的急性胁迫 孙麓垠,白音包力皋,牛翠娟,等 (2204)………………………………
上海池塘养殖环境成本———基于双边界二分式 CVM法的实证研究 唐克勇,杨正勇,杨怀宇,等 (2212)……
稻纵卷叶螟绒茧蜂对寄主的搜索行为 周摇 慧, 张摇 扬, 吴伟坚 (2223)………………………………………
农林复合系统中灌木篱墙对异色瓢虫种群分布的影响 严摇 飞,周在豹,王摇 朔,等 (2230)……………………
苹果脱乙酰几丁质发酵液诱导苹果叶片对斑点落叶病的早期抗性反应
王荣娟,姚允聪,戚亚平,等 (2239)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
专论与综述
气候变化影响下海岸带脆弱性评估研究进展 王摇 宁,张利权,袁摇 琳,等 (2248)………………………………
外来红树植物无瓣海桑引种及其生态影响 彭友贵,徐正春,刘敏超 (2259)……………………………………
问题讨论
城市污泥生物好氧发酵对有机污染物的降解及其影响因素 余摇 杰,郑国砥,高摇 定,等 (2271)………………
4 种绿化树种盆栽土壤微生物对柴油污染响应及对 PAHs的修复 闫文德,梁小翠,郑摇 威,等 (2279)………
研究简报
云南会泽铅锌矿废弃矿渣堆常见植物内生真菌多样性 李东伟,徐红梅,梅摇 涛,等 (2288)……………………
南方根结线虫对不同砧木嫁接番茄苗活性氧清除系统的影响 梁摇 朋, 陈振德, 罗庆熙 (2294)……………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*322*zh*P* ¥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄04
封面图说: 站立的仓鼠———仓鼠为小型啮齿类动物,栖息于荒漠、荒漠草原等地带的洞穴之中。 白天他们往往会躲在洞穴中睡
觉和休息,以避开天敌的攻击,偶尔也会出来走动,站立起来警惕地四处张望。 喜欢把食物藏在腮的两边,然后再走
到安全的地方吐出来,由此得仓鼠之名。 它们的门齿会不停的生长,所以它们的上下门齿必须不断啃食硬东西来磨
牙,一方面避免门齿长得太长,妨碍咀嚼,一方面保持门牙的锐利。 仓鼠以杂草种子、昆虫等为食。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 7 期
2012 年 4 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 7
Apr,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31070410, 30870455, 30571487, 30771700);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET鄄10鄄0151)
收稿日期:2011鄄03鄄25; 摇 摇 修订日期:2012鄄02鄄14
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: csfuywd@ hotmail. com
DOI: 10. 5846 / stxb201103250383
闫文德,梁小翠,郑威, 田大伦,朱凡,王光军. 4 种绿化树种盆栽土壤微生物对柴油污染响应及对 PAHs 的修复. 生态学报,2012,32 (7):
2279鄄2287.
Yan W D, Liang X C, Zheng W, Tian D L,Zhu F, Wang G J. Remediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) using four
greening tree species. Acta Ecologica Sinica,2012,32(7):2279鄄2287.
4 种绿化树种盆栽土壤微生物对柴油污染
响应及对 PAHs的修复
闫文德1,2,3,*,梁小翠1,3,郑摇 威1,3, 田大伦1,2,4, 朱摇 凡1,3,王光军1,4
(1. 中南林业科技大学,长沙摇 410004; 2. 南方林业生态应用技术国家工程实验室,长沙摇 410004;
3. 城市森林生态湖南省重点实验室,长沙摇 410004;4. 湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站,会同摇 418307)
摘要:采用室内盆栽实验,利用柴油按不同比例混合土壤 0 g / kg(CK),2 g / kg(L1),10 g / kg(L2)和 50 g / kg(L3)制备了含不同
浓度 PAHs的污染土样,选择 1 年生樟树(Cinnamomum camphora)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、栾树(Koelreuteria bipinnata)、
马褂木(Liriodendron chinense)幼苗为供试植物,进行了土壤微生物对柴油的响应及对 PAHs的修复研究。 结果表明:(1)4 个树
种土壤微生物区系组成以细菌占优势,放线菌次之,真菌最少。 (2)在各测定时间树种间土壤微生物总数对污染处理响应差异
较大。 栾树各污染处理组土壤微生物总数均高于对照组;樟树各污染处理土壤微生物在实验前期低于对照;广玉兰为污染处理
组在 4 月份显著低于对照,而在其他月份多高于对照;马褂木在 4 月份均低于对照,其他月份为 L1 处理低于对照,L2、L3 处理
高于对照(1 月 L2 除外)。 (3)4 个树种对照土壤中微生物总数随时间的变化都是从 10 月逐渐增加至翌年 4 月,然后不断减少
至 10 月;污染处理土壤微生物总数呈现峰值提前或滞后现象,主要出现在 1 月或 7 月。 真菌是控制 PAHs 降解的重要因素。
(4)经过 1a实验,各树种 L1、L2 处理土壤中的 PAHs浓度已与对照土壤相当;L3 处理各树种土壤中 PAHs含量为马褂木>栾树
>广玉兰>樟树。
关键词:多环芳烃;土壤微生物;细菌;真菌;放线菌;柴油; 植物修复
Remediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) using four greening tree species
YAN Wende1,2,3,*, LIANG Xiaocui1,3, ZHENG Wei1,3, TIAN Dalun1,2,4,ZHU Fan1,3, WANG Guangjun1,4
1 Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China
2 National Engineering Laboratory for Applied Technology of Forestry & Ecology in South China, Changsha 410004, China
3 Key laboratory of Urban Forest Ecology of Hunan Province, Changsha 410004, China
4 Huitong Ecological Station for Chinese Fir Plantation, Huitong 418307, China
Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons ( PAHs) are an important group of persistent organic pollutants that are
widespread in environment. With rapid growth of population, sustained industrial development and urbanization, PAHs
have become a growing concern and received much attention. The reason is that PAHs have toxicity to humans and their
possible harmful effect on animals, plants and microbes in aquatic and terrestrial ecosystems. In order to reveal the
responses of tree species to PAHs and to examine the remediation methods of diesel鄄oil contaminated soils using higher
plants, a pot experiment was conducted to compare degradation of PAH concentrations in diesel鄄oil contaminated soils under
four tree species, and to investigate how soil microbial flora make contributions on such degradation. One鄄year old seedlings
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of four tree species, Cinnamomum camphora, Magnolia grandiflora, Koelreuteria bipinnat, and Liriodendron chinense were
selected and planted in PAH contaminated soils with different diesel鄄oil (0g / kg ( control), 2g / kg (L1), 10g / kg (L2)
and 50g / kg soil ( L3)). The composition, abundance and dynamics of soil microbes in the four groups of soils were
measured to provide theoretic evidences for assessing and selecting tree species for remediation of PAHs contamination. The
results showed that (1) bacteria were the most dominant group in soil microbial flora in the four tree species, and accounted
for 69. 70%—93. 87% of the total microorganism. The percentage of bacteria usually increased with increasing of diesel鄄oil
concentration levels. Compared with in control treatments, the proportion of bacteria in soil microorganisms in PAH
treatments were inhibited by diesel鄄oil concentrations, except in soil of Koelreuteria bipinnat. Actinomyces accounted for
2郾 71%—25. 29% of total microbeorganisms, and the percentage decreased with the increases of diesel鄄oil concentrations in
all treatments. For Koelreuteria bipinnat species, the percentages of Actinomyces in total soil microbial flora were smaller in
contaminated treatments than in control. But the situation was opposite for Cinnamomum camphora species. The proportion
of fungi in total soil microorganisms was 0. 88%—5. 83% , and the values were relatively promoted in low and medium
diesel鄄oil concentration treated soils. (2) The microorganisms in the studied tree species soils exhibited different seasonal
patterns to response to PAHs treatments. In Koelreuteria bipinnat soils, the number of total microbes was higher in
contaminated treatments than in control; In Cinnamomum camphora soils, only at the early stage were the total microbes
high in polluted treatments than in control. For Magnolia grandiflora species, the abundance of total microorganisms was
higher in all diesel鄄oil treated soils than in control soils for the studied period, except in the month of April, when the
number of microbes was higher in control than in other treatment soils. The total microbes were lower in polluted treatments
than in control in Liriodendron chinense soils in April. But in other months, all treatment soils had higher microbes than in
control except in L1 treatment. (3) In control soils, the quantity of total microbes gradually increased at the early stage of
the study (from October, 2009), reaching the peaking value in April, 2010, and then decreased until in October, 2010.
PAHs contaminations disturbed such dynamic patterns of microbial abundance. The maximum values of total microorganisms
in were appeared in January or July in the treatments. It was found that fungi played an important role in controlling the
degradation of PAHs in this study. One year later of the treatment, PAHs contents were similar in L1, L2 treatments忆 soils
and in control soils for all four tree species plots. PAHs contents in L3 treatment忆s soils of each tree species were in the
order of Liriodendron chinense > Koelreuteria bipinnat> Magnolia grandiflora>Cinnamomum camphora.
Key Words: PAHs; soil microbes; bacteria; fungi; actinomyces; diesel鄄oil; remediation
多环芳烃属于持久性有机污染物(POPs),难以降解,能在环境中长期停留,具有潜在环境危害[1],在世界
范围受到普遍关注[2]。 中国 PAHs(美国环保局 EPA优先控制 16 种 PAHs)的排放量约占全球的 22% ,居世
界第一[3],而 PAHs已成为中国最严重的土壤污染物(达到 28 mg / kg 干土) [4]。 土壤中 PAHs 去除最重要的
途径是土壤中微生物对 PAHs的分解代谢。 许多研究证明了 PAHs 降解微生物与 PAHs 含量密切关系[5鄄7]。
然而 PAHs重度污染土壤会对土壤中微生物群落造成毒害,降低其修复效率[8],因此许多研究通过向土壤中
接种专性降解细菌或真菌,来提高修复效果[9鄄10],但此法更适用于较小面积的点污染源,无法应对受到普遍污
染的大尺度地域。
植物可以显著的增强微生物对 PAHs 的降解能力[11鄄16],主要是通过改善微生物生长条件[17]、提供营
养[18]、共生代谢作用[19]等途径,植物本身也可以释放大量降解酶[20]进入土壤。 由于根系的促进作用,植物
根系周围土壤中 PAHs降解菌会出现选择性地增加[21鄄24]。 植物鄄微生物的联合降解系统不仅受根际微生物影
响,也取决于宿主植物本身特性[25]。 植物物种间根系特征、分泌物组成(如碳源、表面活性剂)的差异会影响
微生物的降解、土壤特性和 PAHs转移[26],同时植物本身吸收、同化 PAHs 的能力也有所不同[27],因此,植物
的选取成为植物修复的重要因素[15鄄16]。
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由于工业、交通以及集中的燃煤采暖,城市和工业区及其周边区域土壤中的 PAHs污染水平高于山区、远
郊区[28],而目前植物鄄微生物修复 PAHs污染的研究多见于草本[15鄄16,29鄄32],对木本植物仅集中于柳树等少数树
种[33],当前研究结论难以适用于南方城市土壤污染修复。 同时,Gunther等指出理想的修复植物应具备:根系
深,须根系强大;适应性强,生长旺盛,有较大的生物量等特点,所以木本植物拥有成为理想城市污染土壤修复
植物的潜力。
本研究选择 4 种南方绿化植物幼苗为对象,研究其根部土壤中微生物数量特征及季节变化规律,并分析
了与土壤中 PAHs的降解率的关系。 对筛选 PAHs污染修复的优良绿化植物具有现实意义,为南方地区城市
的绿化和环境保护、城市防污绿化带的营造以及对生态环境中 PAHs的生态风险评价提供理论依据。
1摇 实验地概况与实验材料
1. 1摇 实验地概况
实验地在长沙市中南林业科技大学城市生态站温室内,地处东经 112毅48忆,北纬 28毅03忆。 当地年平均气温
16. 8 益,极端最高气温 40. 6 益,最低气温-12 益。 日照时数年均 1677. 1 h,属典型的亚热带湿润季风气候。
1. 2摇 实验材料
实验土壤分别采自湖南省株洲市夕阳红苗圃园和中南林业科技大学长沙校区,土壤为 0—20 cm 红壤表
土(以 1颐1 比例将两处土壤均匀混合,自然风干,过 1 mm筛,待用。 实验采用 4 种南方城市常见的绿化树种,
樟树 ( Cinnamomum camphora )、 广玉兰 ( Magnolia grandiflora )、 栾树 ( Koelreuteria bipinnata )、 马褂木
(Liriodendron chinense),均为 1 年生实生苗。
供试污染物:市售 0 号柴油。 将风干过筛后的实验土壤和柴油以 3 个浓度混合: 2、10、50 g / kg 土,充分
拌匀,放置 48 h 以充分平衡,可得到含不同浓度 PAHs 的土壤:低水平(L1)9. 85 mg / kg、中水平(L2)23. 59
mg / kg、高水平(L3)47. 06 mg / kg,此处 PAHs指美国环保局(EPA)优先控制的 16 种 PAHs: 萘、苊烯、苊、芴、
菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并芘、茚并(1,2,3鄄cd)芘、二苯并(a,h)蒽、苯
并(ghi)苝。
2摇 研究方法
表 1摇 供试土壤的 pH、碳、氮含量
摇 摇 Table 1摇 Content of total organic carbon, total nitrogen and pH in
studied soils
处理
Treatment pH
总有机碳
Total organic carbon
/ (g / kg)
全氮
Total nitrogen
/ (g / kg)
CK 4. 84 17. 21 1. 33
L1 5. 01 19. 06 1. 35
L2 4. 98 23. 36 1. 29
L3 4. 86 46. 26 1. 16
摇 摇 将所制备的污染土壤分装到圆形塑料盆(椎35
cm伊H30 cm)中,移栽生长发育良好且大小均一的 1
年生实生苗木。 每个树种每个污染水平下重复 3 株,
以原状实验土作为对照(CK)。 实验期为 2009 年 10
月至 2010 年 10 月,分别于 2010 年 1 月、4 月、7 月、10
月取样测定土壤 PAHs 含量和微生物数量,取土时分
上、中、下 3 层,然后将其混合均匀。 实验期间苗木置
于温室中培育,开窗对流使温室内外温度基本保持一
致,采用自来水供给苗木生长水分需求。 各处理土壤的基本理化性质见表 1。
土壤中 PAHs(EPA标准 16 种 PAHs)的含量测定:样品前处理(超声提取、旋转蒸发、柱层析、氮吹),浓缩
至 1mL,用 Agilent 6890GC / 5973MS气质联用仪测定 PAHs含量。 仪器分析 PAHs的基本参数为:60益寅15益 / min
寅100益(5 min)寅8益 / min寅210益(3 min)寅2益 / min寅290益(5 min)
色谱柱为 HP鄄5毛细管色谱柱 30 m伊0. 25 mm。 不分流进样,气化温度 280 益,载气为高纯 He。
土壤 pH值用 PXS鄄270 型离子计测定,有机碳采用重铬酸钾氧化法,全氮采用凯氏定氮法,含水量采用烘
干法。
土壤微生物数量的测定用稀释平板菌落计数法。 细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基,真菌采用孟加拉红鄄马
丁氏琼脂培养基,放线菌采用改良高氏一号培养基。 细菌、真菌、放线菌均采用混菌法接种,接种后置 28—
30 益生化培养箱内培养,分别在 24 h、48 h及 4—5 d内检查并进行 CFU(Colony Forming Unit)计数[34]。 菌落
1822摇 7 期 摇 摇 摇 闫文德摇 等:4 种绿化树种盆栽土壤微生物对柴油污染响应及对 PAHs的修复 摇
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计数方法见《环境工程微生物检验手册》 [35]。 微生物总数为细菌、真菌、放线菌三者数量之和。
实验数据采用 Excel、Origin7. 5、SPSS13. 0 软件进行作图和分析。 不同浓度 PAHs污染对不同树种各个时
期的指标的差异采用 One鄄way ANOVA 方法检验,相关性分析采用 Pearson correlation sig. (2鄄tail)方法分析,
P<0. 05 为显著相关,P<0. 01 极显著相关。
3摇 结果与分析
3. 1摇 污染处理对土壤微生物数量的影响
由图 1 可知,各处理土壤中微生物类群以细菌占优势,占总数的 69. 70%—93. 87% ,所占比例随污染浓
度的升高而变化趋势大体表现为增大;与对照处理相比,污染处理对栾树根际土壤中细菌所占比例起促进作
用,但对于其他树种则主要为抑制作用。 放线菌占微生物总数比例为 2. 71%—25. 59% ,所占比例随污染浓
度的升高的变化趋势与细菌相反,大体表现为减小;栾树污染处理中的放线菌所占比例均低于对照,樟树则相
反,其他树种为 L1 处理均高于对照,L2、L3 处理低于对照。 真菌在土壤微生物中只占 0. 88%—5. 83% 。 各树
种低、中污染处理均促进了土壤中真菌所占比例的增大,高浓度处理对各树种影响不一致,真菌在低浓度处理
中所占比例最大(马褂木除外)。
图 1摇 细菌、真菌和放线菌占土壤微生物总数比例
Fig. 1摇 Bacteria, fungi and actinomycetes accounted for the proportion of total soil microbial
4 次测定均值
从各季度来看(表 2),不同树种土壤微生物总数对污染处理响应差异较大。 樟树各污染处理土壤微生物
在 1、4、7 月份均低于对照,而在 10 月份随污染水平的升高而增加。 广玉兰污染处理组土壤微生物总数在 4
月份显著低于对照,而在其他月份污染处理多高于对照,但组间无显著差异。 栾树各污染处理组土壤微生物
总数高于对照组,但组间无显著差异,而在整个研究过程中土壤微生物总数最大值在 L1、L2、L3 组均有出现。
马褂木污染处理组土壤微生物总数在 4 月份均低于对照,其他月份为 L1 处理低于对照,L2、L3 组高于对照(1
月 L2 除外)。
如表 2 所示,4 个树种对照组土壤中微生物总数随时间的变化趋势一致,呈单峰型,峰值在 4 月份。 但污
染处理组土壤微生物总数变化趋势则因树种而不同。 樟树、马褂木污染处理组与对照基本一致。 广玉兰 L3
处理土壤微生物总数与对照相比峰值提前,出现在 1 月份;L1 处理峰值滞后,出现在 7 月份;L2 处理与对照变
化趋势相同。 栾树 L1、L3 处理土壤微生物总数变化趋势与对照相同,L2 峰值有滞后现象,出现在 7 月份。
3. 2摇 不同树种土壤中 PAHs的含量变化
图 2 为 4 种树种土壤中 PAHs 的含量变化情况。 可以看出,随着时间的推移,各树种污染处理土壤中
PAHs浓度均呈现逐渐降低趋势,但各树种情况有所差异。 从 2009 年 10 月份实验设置至翌年 1 月份,栾树的
L3 处理 PAHs浓度已处于较低水平,为 19. 28 mg / kg,显著小于其他 3 个树种,马褂木表现较差(41. 12 mg /
kg);L1 处理各树种土壤中 PAHs浓度为栾树>樟树>马褂木>广玉兰,L2 处理为樟树>马褂木>广玉兰>栾树;
在实验初期阶段,栾树表现出优良的 PAHs 降解能力,对于中、高污染土壤 PAHs 降解尤为明显,但对低浓度
污染降解效果不佳;而广玉兰对低、中污染土壤 PAHs的降解良好,但对高浓度处理 PAHs降解效果较差。
2822 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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表 2摇 各时期不同浓度处理土壤微生物总数(104 cfu / g)
Table 2摇 Total microbes in different treated soils at each stage
CK L1 L2 L3
樟树 1 月 214. 00a 36. 53b 27. 17b 20. 87b
4 月 432. 18a 126. 60b 100. 35b 83. 60b
7 月 110. 25a 49. 75a 25. 65b 61. 72a
10 月 16. 55a 22. 60a 35. 10a 80. 51b
广玉兰 1 月 30. 25a 34. 03a 27. 85a 85. 93a
4 月 245. 36a 42. 72c 119. 63b 59. 49c
7 月 31. 61a 59. 53a 39. 38a 44. 07a
10 月 12. 23a 37. 16a 10. 38a 36. 62a
栾树 1 月 27. 22a 39. 33a 19. 48a 32. 48a
4 月 47. 83a 148. 40a 89. 43a 160. 68a
7 月 15. 86a 25. 31a 94. 10a 61. 58a
10 月 21. 24a 28. 40ab 36. 19ab 61. 37b
马褂木 1 月 33. 64ab 21. 64a 29. 53ab 35. 77b
4 月 323. 75a 116. 72ab 58. 10b 227. 23ab
7 月 35. 07a 33. 88a 48. 38ab 75. 36b
10 月 28. 96a 18. 22a 36. 90a 46. 44a
摇 摇 字母表示同月份处理间是否显著差异,字母相同两者无显著差异,反之则有(P<0. 05,one鄄way ANOVA,LSD)
通过分析翌年 10 月各树种土壤 PAHs浓度可知,经过 1a实验,各树种 L1、L2 处理土壤中的 PAHs浓度已
与对照土壤相当,说明低、中处理土壤中 PAHs已实现完全降解;L3 处理各树种土壤中 PAHs 情况为马褂木>
栾树>广玉兰>樟树,樟树土壤中 PAHs浓度已降至 9. 04 mg / kg,虽然樟树组在实验初期土壤中 PAHs 降解速
率较低,但在其后时间中均保持了较高的降解速率。
图 2摇 土壤中 PAHs含量的变化
Fig. 2摇 Changes of PAHs content in soils
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3. 3摇 土壤微生物与 PAHs的相关性分析
樟树幼苗土壤中真菌数量与 PAHs初始浓度极显著负相关(表 3),表明污染初期 PAHs对樟树土壤中真
菌的繁殖产生了一定的抑制作用,但真菌与 PAHs含量呈显著负相关,则表明在 PAHs 浓度降低过程中,真菌
数量在随之增大。 广玉兰幼苗土壤情况与樟树相似,PAHs 初始浓度、PAHs 含量与真菌数量显著相关(表
4),放线菌数量与 PAHs初始浓度极显著负相关,表明在 PAHs 污染初期,真菌、放线菌受 PAHs 抑制作用较
强,这与沈国清等[5]的研究结果是一致的。 栾树幼苗土壤微生物数量与 PAHs之间的相关性不强(表 5)。 马
褂木幼苗土壤放线菌数量与 PAHs初始浓度有显著负相关关系(表 6)。 上述结果表明在 PAHs污染初期,放
线菌、真菌更易受到抑制,而细菌则受影响较小。
表 3摇 樟树幼苗土壤微生物和 PAHs的相关性
Table 3摇 Correlations between soil microbes and PAHs of Cinnamomum camphora seedlings
项目 Item PAHs含量PAHs concentration
PAHs初始浓度
Initial concentration
of PAHs
PAHs去除率
Removal rate
of PAHs
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Actinomycetes
PAHs初始浓度
Initial concentration of PAHs 0. 670
** 1
PAHs去除率
Removal rate of PAHs
-0. 266 0. 242 1
细菌 Bacteria -0. 221 -0. 269 -0. 193 1
真菌 Fungi -0. 316* -0. 405** -0. 109 0. 662** 1
放线菌 Actinomycetes -0. 091 -0. 170 -0. 403** 0. 361* 0. 478** 1
微生物总数 Total microbe -0. 223 -0. 280 -0. 232 0. 993** 0. 696** 0. 468**
摇 摇 **代表相关性极显著 (P<0. 01,Pearson Correlation,2鄄tailed),*代表相关性显著(P<0. 05,Pearson Correlation,2鄄tailed)
表 4摇 广玉兰幼苗土壤微生物和 PAHs的相关性
Table 4摇 Correlations between soil microbes and PAHs of Magnolia grandiflora seedlings
项目 Item
PAHs含量
PAHs
concentration
PAHs初始浓度
Initial concentration
of PAHs
PAHs去除率
Removal rate
of PAHs
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Actinomycetes
PAHs初始浓度
Initial concentration of PAHs 0. 742
** 1
PAHs去除率
Removal rate of PAHs
-0. 304 0. 174 1
细菌 Bacteria 0. 119 0. 025 0. 077 1
真菌 Fungi -0. 339* -0. 388* 0. 181 0. 188 1
放线菌 Actinomycetes -0. 294 -0. 501** -0. 225 0. 219 0. 293 1
微生物总数 Total microbe 0. 071 -0. 042 0. 060 0. 993** 0. 254 0. 321*
表 5摇 栾树幼苗土壤微生物和 PAHs的相关性
Table 5摇 Correlations between soil microbes, enzymes and PAHs of Koelreuteria bipinnata seedlings
项目 Item
PAHs含量
PAHs
concentration
PAHs初始浓度
Initial concentration
of PAHs
PAHs去除率
Removal
rate of PAHs
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Actinomycetes
PAHs初始浓度
Initial concentration of PAHs 0. 726
** 1
PAHs去除率
Removal rate of PAHs 0. 128 0. 558
** 1
细菌 Bacteria 0. 244 0. 299 0. 178 1
真菌 Fungi -0. 145 -0. 131 0. 033 0. 341* 1
放线菌 Actinomycetes -0. 161 -0. 170 0. 100 0. 274 0. 640** 1
微生物总数 Total microbe 0. 212 0. 264 0. 182 0. 992** 0. 417** 0. 389*
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表 6摇 马褂木幼苗土壤微生物和 PAHs的相关性
Table 6 Correlations between soil microbes, enzymes and PAHs of Liriodendron chinense seedlings
项目 Item
PAHs含量
PAHs
concentration
PAHs初始浓度
Initial concentration
of PAHs
PAHs去除率
Removal
rate of PAHs
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Actinomycetes
PAHs初始浓度
Initial concentration of PAHs 0. 798
** 1
PAHs去除率
Removal rate of PAHs
-0. 307 0. 074 1
细菌 Bacteria 0. 103 0. 099 0. 112 1
真菌 Fungi 0. 146 0. 244 0. 042 0. 145 1
放线菌 Actinomycetes -0. 215 -0. 383* -0. 221 0. 015 0. 055 1
微生物总数 Total microbe 0. 093 0. 082 0. 098 0. 998** 0. 175 0. 078
4摇 讨论
(1) 4 个树种土壤微生物区系组成以细菌占优势,放线菌次之,真菌最少。 土壤细菌、真菌、放线菌是土壤生
态系统中微生物区系的主要组成成分,但不同植物之间在根系分泌物组成和含量上都存在较大的差异[36],而
且同一植物的分泌物在不同生育期也有变化,因此根区微生物表现出与植物种类、土壤及其他环境条件有关
的特异性,并随植物生育期不同而呈现数量和优势种群的交替变化[37]。 在本研究中所有树种各处理土壤中
微生物区系组成以细菌最多,放线菌次之,真菌最少。
(2) 4 个绿化树种对照土壤中微生物总数随时间的变化都是从 10 月到翌年 4 月逐渐增加,4 月到 10 月不断
减少。 污染处理下土壤微生物总数因为树种的差异及 PAHs 污染胁迫等级的不同表现为峰值提前或滞后现
象,主要出现在 1 月或 7 月。 亚热带地区 4 月份气候湿热,非常利于微生物生长,此时也是植物旺盛生长的季
节有利于改善根系周围的土壤环境,促进微生物数量的增加,因此一般土壤中 4 月份微生物数量最多[15],这
与本实验研究结果相同。
研究表明,微生物遭受污染胁迫时其数量和生物量通常会受到抑制[38鄄39],随着时间推移,对 PAHs具有耐
受性和降解性能的微生物将会逐渐增多,并对污染进行降解。 本研究中,樟树、广玉兰和马褂木 PAHs处理土
壤中微生物总数在实验前期均低于对照,表明污染对微生物存在抑制作用,而栾树则高于对照,原因在于栾树
根系能更快的促进土壤微生物种群的改变,使具有 PAHs降解能力的微生物更快的适应污染并加速其降解过
程,翌年 1 月栾树土壤中、高污染处理组中低浓度的 PAHs 也证实此点,表明此时栾树土壤微生物已经适应
PAHs的初期抑制效应,并利用 PAHs进行代谢,故 PAHs处理微生物数量多于对照,而栾树的优良抗污、修复
性能在锰矿尾渣废弃地修复中也有很好体现[40]。
表 7摇 土壤 PAHs因子载荷及贡献率
摇 摇 Table 7 摇 The component matrix and cumulative percent of PAHs
in soils
项目
Item
因子 Factors
1 2
PAHs降解率 Removal rate of PAHs -0. 789 0. 481
细菌 Bacteria 0. 853 0. 078
真菌 Fungi 0. 464 0. 600
放线菌 Actinomycetes -0. 038 -0. 888
因子贡献率 Factor contribution / % 39. 17 73. 82
经过 1a实验期后,在实验初期 PAHs降解表现较
差的樟树、广玉兰组对高污染处理中的 PAHs 降解效
果最好,原因可能在于这两种树种对污染的初期适应
能力较差,但由于两者均为常绿树种,其在 1a 中多数
时间均有较好生长条件,而栾树、马褂木为落叶树种,
其生长受季节、温度变化影响较大,所以其降解能力
在跨季节时表现较差。
(3) 为了探讨土壤 PAHs 降解的控制因素,对 4 个树
种 PAHs 降解率及细菌、真菌、放线菌进行了主成分
分析,共获得了 2 个因子,分别解释了 39. 17%和 73.
82%的变量(表 7)。 因子 1 主要是由细菌组成,而 PAHs降解率在该因子上的得分为负值,显示细菌与 PAHs
降解没有明显的正相关。 因子 2 主要是由 PAHs降解率和真菌组成,这说明真菌是控制 PAHs 降解的一个重
5822摇 7 期 摇 摇 摇 闫文德摇 等:4 种绿化树种盆栽土壤微生物对柴油污染响应及对 PAHs的修复 摇
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要因素,在分析中还表明放线菌与 PAHs降解的关系不大。 土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分,是
污染物降解的驱动力[16]。 许多细菌、真菌可以降解 PAHs,放线菌则鲜见于报道,本研究中真菌为降解 PAHs
重要因素。 PAHs污染胁迫下,真菌虽然 PAHs的降解能力,但其数量却没有表现出明显的增加,可能是因为
经过适应后,虽然 PAHs专性降解菌生长会因为大量的碳源得到刺激,但其他菌种会受到污染抑制,导致总数
上没有明显增加。
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7822摇 7 期 摇 摇 摇 闫文德摇 等:4 种绿化树种盆栽土壤微生物对柴油污染响应及对 PAHs的修复 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 7 April,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Theoretical framework and key techniques of urban ecological landscape research SUN Ranhao,XU Zhongliang, CHEN Liding,et al (1979)………
Response of sinapate esters in Arabidopsis thaliana to UV鄄B radiation LI Min, WANG Yin, MU Xiaofei, et al (1987)………………
Biosorption of lead (域) and cadmium (域) from aqueous solution by Chlorella pyrenoidsa and its influential factors
JIANG Jing, LI Liang, LI Haipeng,et al (1995)
………………
……………………………………………………………………………………
Response of pear jujube trees on fruit development period to different soil water potential levels
HAN Lixin,WANG Youke,ZHANG Linlin (2004)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
An approach for analyzing resources metabolism of industrial ecosystems
SHI Xiaoqing, YANG Jianxin, WANG Rusong,et al (2012)
………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Establishment of environmental sustainability assessment indicators based on material flow and ecological footprint model in
Tongling City of Anhui Province ZHAO Huihui, WANG Yuan, GU Xueming, et al (2025)……………………………………
Health status evaluation of the farmland supply function at county level in Hebei Province
BAI Linhong,WANG Wei,ZHANG Yu (2033)
……………………………………………
………………………………………………………………………………………
Inhibition effects and mechanisms of the endophytic fungus Chaetomium globosum L18 from Curcuma wenyujin
WANG Yanhong, WU Xiaomin, ZHU Yanping, et al (2040)
………………………
………………………………………………………………………
Water use of walnut鄄wheat intercropping system based on stable carbon isotope technique in the low hilly area of North China
HE Chunxia, MENG Ping, ZHANG Jinsong, et al (2047)
………
…………………………………………………………………………
Spatial heterogeneity of soil microbial biomass carbon, nitrogen, and phosphorus in sloping farmland in a karst region on the
Yunnan鄄Guizhou Plateau ZHANG Liqing, PENG Wanxia, SONG Tongqing, et al (2056)………………………………………
Relationship among rice root aerechyma, root radial oxygen loss and rhizosphere nitrification LI Yilin (2066)………………………
Effects of Eriosoma lanigerum (Hausmann) on physiological indices of different apple cultivars
WANG Xicun, YU Yi, ZHOU Hongxu, et al (2075)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of P鄄efficient transgenic soybean on rhizosphere microbial community JIN Lingbo, ZHOU Feng, YAO Juan,et al (2082)……
Detecting major phenological stages of rice using MODIS鄄EVI data and Symlet11 wavelet in Northeast China
XU Yanyan, ZHANG Jiahua, YANG Limin (2091)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Cropping system optimization based on the comparative analysis of precipitation utilization in Sichuan Province
WANG Mingtian, QU Huihui,YANG Xiaoguang, et al (2099)
………………………
……………………………………………………………………
The impacts of global climatic change on chilling damage distributions of maize in Northeast China
GAO Xiaorong, WANG Chunyi, ZHANG Jiquan (2110)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of fertilization on ammonia volatilization from paddy fields in Chao Lake Basin ZHU Xiaohong,MA Zhongwen,MA Youhua, et al (2119)……
Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on net ion fluxes in the roots of trifoliate orange(Poncirus trifoliata) and mineral
nutrition in seedlings under zinc contamination XIAO Jiaxin, YANG Hui, ZHANG Shaoling (2127)……………………………
The effect of red 颐far red ratio on the stomata characters and stomata conductance of Chrysanthemum leaves
YANG Zaiqiang, ZHANG Jing, JIANG Xiaodong, et al (2135)
…………………………
……………………………………………………………………
Dynamic characteristics of litterfall and nutrient return of four typical forests along the altitudinal gradients in Mt. Shennongjia,
China LIU Lei, SHEN Guozhen,CHEN Fangqing, et al (2142)…………………………………………………………………
Aboveground litter contribution to soil respiration in a black locust plantation in the Loess Plateau
ZHOU Xiaogang,GUO Shenli, CHE Shengguo, et al (2150)
……………………………………
………………………………………………………………………
Life history and spatial distribution of a Taiwania flousiana population in Leigong Mountain, Guizhou Province, China
CHEN Zhiyang, YANG Ning,YAO Xianming, et al (2158)
………………
………………………………………………………………………
The feasibility of using LAS measurements of the turbulence structure parameters of temperature above a forest canopy
ZHENG Ning, ZHANG Jinsong, MENG Ping, et al (2166)
………………
………………………………………………………………………
Spatial distribution of vegetation and carbon density in Jinyun Mountain Nature Reserve based on RS / GIS
XU Shaojun, ZENG Bo,SU Xiaolei,et al (2174)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Early nitrogen deposition effects on CO2 efflux from a cold鄄temperate coniferous forest soil
WENDU Runa, FANG Huajun, YU Guirui,et al (2185)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Epilithic diatom assemblages distribution in Gui River basin, in relation to chemical and physiographical factors
DENG Peiyan, LEI Yuanda, LIU Wei, et al (2196)
……………………
………………………………………………………………………………
Acute stress caused by sand discharging on Yellow River Carp (Cyprinus carpio) in Xiaolangdi Reservoir
SUN Luyin, Baiyinbaoligao, NIU Cuijuan,et al (2204)
……………………………
……………………………………………………………………………
Environmental cost of pond aquiculture in Shanghai: an empirical analysis based on double鄄bounded dichotomous CVM method
TANG Keyong, YANG Zhengyong, YANG Huaiyu,et al (2212)
……
……………………………………………………………………
Host searching behaviour of Apanteles cypris Nixon (Hymenoptera: Braconidae) ZHOU Hui, ZHANG Yang, WU Weijian (2223)…
The effect of hedgerows on the distribution of Harmonia axyridis Pallas in agroforestry systems
YAN Fei, ZHOU Zaibao,WANG Shuo, et al (2230)
………………………………………
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Induction of early resistance response to Alternaira alternate f. sp. mali in apple leaves with apple and chitosan fermentation broth
WANG Rongjuan,YAO Yuncong,QI Yapinget al (2239)
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Review and Monograph
Research into vulnerability assessment for coastal zones in the context of climate change
WANG Ning, ZHANG Liquan, YUAN Lin, et al (2248)
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Introduction and ecological effects of an exotic mangrove species Sonneratia apetala
PENG Yougui, XU Zhengchun, LIU Minchao (2259)
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Discussion
Degradation of organic contaminants with biological aerobic fermentation in sewage sludge dewatering and its influencing factors
YU Jie,ZHENG Guodi,GAO Dinget al (2271)
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Remediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) using four greening tree species
YAN Wende, LIANG Xiaocui, ZHENG Wei,et al (2279)
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Scientific Note
Diversity of endophytic fungi from six dominant plant species in a Pb鄄Zn mine wasteland in China
LI Dongwei, XU Hongmei, MEI Tao, et al (2288)
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Effects of Meloidogyne incognita on scavenging system of reactive oxygen species in tomato seedlings grafted with different rootstocks
LIANG Peng,CHEN Zhende, LUO Qingxi (2294)
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《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 7 期摇 (2012 年 4 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 32摇 No郾 7摇 2012
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