铜污染对高羊茅生长及活性氧代谢影响的研究
不同氮源对高温胁迫下高羊茅抗氧化酶活性的影响
不同氮源对高温胁迫下高羊茅抗氧化酶活性的影响李良霞;李建龙;王艳;潘永年;李高扬;图雅【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2007(035)006【摘要】通过盆栽实验,研究了不同氮源(NO-3-N、NH+4-N、NH4NO3-N)处理对凌志高羊茅品种(Festuca arundinecea schreb cv. Barlexas)在高温[38℃/30℃(昼/夜)]胁迫下保护酶活性和膜脂过氧化的影响.结果表明,各指标在不同氮源处理间存在较大差异,具体表现在高温胁迫下:(1)NH+4-N和NO-3-N处理株叶片MDA含量均持续增加,在相同胁迫程度下,NO-3-N处理株的增幅小于NH+4-N处理株;NH4NO3-N处理株的叶片MDA含量先降后升,但变化幅度较小且保持在较低水平;(2)NH+4-N、NO-3-N和NH4NO3-N处理株的叶片SOD、POD、APX活性均先升后降,CAT活性均不同程度的持续下降;(3)在相同胁迫水平下,NH4NO3-N处理株的叶片SOD、POD、CAT、APX活性均最高,NO-3-N处理株其次,NH+4-N处理株最低.在本试验条件下,NH4NO3-N处理的高羊茅受氧化胁迫程度最小,耐热性最好.【总页数】4页(P11-14)【作者】李良霞;李建龙;王艳;潘永年;李高扬;图雅【作者单位】南京大学生命科学院,江苏,南京,210093;南京大学生命科学院,江苏,南京,210093;南京大学生命科学院,江苏,南京,210093;浙江省丽水市青青草业公司,浙江,丽水,323000;南京大学生命科学院,江苏,南京,210093;南京大学生命科学院,江苏,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】S543+903.53【相关文献】1.磷钾肥和多效唑对高羊茅越夏性研究Ⅳ.高温对高羊茅叶片中抗氧化物质的影响[J], 王志勇;廖丽;常青山;余高镜;孙小霞;林文雄2.褐斑病胁迫下内生真菌感染对高羊茅叶内酶活性的影响 [J], 余承忠;王志勇;江淑平;万开军3.不同盐胁迫水平下硅对高羊茅幼苗生物量、酶活性和渗透调节物质的影响 [J], 林选栋;武文莉;林丽果;周钰佩;刘慧霞4.高温胁迫下不同氮肥处理对高羊茅氮代谢的影响 [J], 江宏娟;李建龙;李良霞;王艳5.长期高温胁迫对高羊茅光合特性和抗氧化酶活性的影响 [J], 金松恒;徐礼根;李雪芹;王俊刚;朱澜;贾晓琳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
饲粮铜含量对牦牛体外瘤胃发酵的影响
动物营养学报2016，28（8）：2599-2606C hi ne s e J our nal of A ni m al N ut r i t i ond o i ：10.3969/j .i ssn .1006-267x.2016.08.033饲粮铜含量对牦牛体外瘤胃发酵的影响薛艳锋1郝力壮1*刘书杰1*柴沙驼1张晓卫1赵索南2（1.省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室，青海高原牦牛研究中心，青海大学畜牧兽医科学院，西宁810016；2.海北州畜牧兽医科学研究所，海晏810200）摘 要：为了探究牦牛饲粮中微量元素铜的适宜含量，本试验以甘氨酸铜作为添加形式，以牦牛饲粮为底物进行体外瘤胃发酵，底物铜含量分别为5.0、10.0、15.0、20.0、25.0m g /kg ，共发酵48h 。
测定发酵后的产气量、瘤胃发酵指标及消化酶活力。
结果表明：当底物铜含量为15.0m g /kg 时，干物质消化率（D MD ），微生物蛋白质（MC P ）、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸、总挥发性脂肪酸浓度，脂肪酶（L PS ）、胰蛋白酶（T Y S ）、纤维素酶（C L S ）活力均达到最大值，分别为63.858%、4.289g /L 、24.475m m ol /L 、0.470m m ol /L 、8.977m m ol /L 、1.159m m ol /L 、1.607m m ol /L 、81.583m m ol /L 、0.504U/m L 、84.167U/m L 、79.956U/m L ，乙酸/丙酸最低为2.045；当铜含量为10.0m g /kg 时，MC P 、乙酸浓度达到最大值，分别为4.289g /L 、51.075m m ol /L ，且其他指标也都处于较高水平。
综合得出，在体外条件下，牦牛饲粮推荐铜含量为10.0～15.0m g /kg 。
不同水分处理对高羊茅光合及荧光特性的影响
不同水分处理对高羊茅光合及荧光特性的影响翟亚明，邢文刚，雷磊河海大学农业工程学院，江苏南京（210098）E-mail：hearoalt@摘要：通过对不同水分处理下的高羊茅草坪草净光合速率（Pn）、初始荧光（Fo）和光合系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（qN）的试验研究，结果表明随着水分胁迫的加剧，高羊茅更多的以热的形式消耗叶片所吸收的光能，光能转化效率降低，同时水分胁迫对电子传递速率（ETR）的影响不明显。
关键词：水分胁迫；高羊茅；荧光特性；光合速率；电子传递速率中图分类号：TV1. 引言随着生活水平的提高，我国城市越来越多的使用草坪作为绿化手段，绿地草坪的年均耗水量在2.0吨/m2，随着草坪面积的扩大，草坪草的耗水量必然大幅增加，与此相对应的是我国城市供水问题愈发突出，所以研究如何在减少灌水量的同时而不影响或少影响草坪质量就显得很有必要。
同时在大量的研究中发现，植物的荧光特性与水分胁迫有密切的关系，叶绿体荧光动力学对植物水分胁迫非常敏感，是一种理想的检测手段[1]。
本文利用植物的光合及荧光特性来研究水分胁迫对冷季型草坪草高羊茅的生理影响。
2. 材料与方法2.1 材料本试验在江苏省南京市河海大学节水园区温室内进行。
校区地处江宁经济技术开发区，东临机场高速公路，南傍牛首河，西靠牛首山风景区，北依将军山，占地57.5公顷（863亩），气候条件属于北亚热带季风气候，其中节水园区位于西南部和东部。
供试材料为冷季型草坪草高羊茅，采用盆栽实验。
试验盆呈圆柱形，上口直径为26.2cm，下底直径为20cm，深度为30cm，桶重280g，装土后桶总重量为11200g，盆内的干土重量为8791g。
试验用土取自河海大学节水园区，土壤为粘壤土，田间持水量为32%，基本养分状况为全P 10.881g/kg，全N 0.744g/kg，速效P 34.12mg/kg，速效N 92.16mg/kg，有机质18.4g/kg。
铅、锌诱导的高羊茅叶片过氧化物酶活性变化
环境与修复污染土壤的功能； 目前有关铅 、 但 锌对高羊茅生理生化影响的报道不多 ， 本试验试
图揭示 铅 、 锌诱导 下 高羊茅 叶 片过 氧化 物 酶活性 的变化 ， 实际应 用 提供理 论依 据 ． 为
收 稿 １ ：０ ８ ６一Ｉ ３期 ２０ —０ Ｉ
作 者 简 介 ： 博 英 （９４一）女 ， 江 绍 兴 人 ， 江教 育 学 院 理 工 学 院 生物 系 副教 授 马 １６ ， 浙 浙
行差 异显 著 性分 析（ Ｓ Ｌ Ｄ法 ） ．
２ 结 果 与 分 析
２ １ 不 同重金 属 、 同浓度 处理 下高 羊茅 叶 片 Ｐ Ｄ 活性 的 变化 ． 相 Ｏ
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图 １ 示 ， ．ｍ ｏ Ｌｐ２ Ｚ ２ 显 ０ ５ ｍ ｌ ｂ ／ 、 ｎ 处理 ２ 、ｄ时 ， ｄ４ 高羊 茅叶 片 Ｐ Ｄ活性 随之 显著 上升 ，ｄ时 Ｏ ６
维普资讯
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浙 江教 育 学 院 学报
２０ ． ０ ８虹
１ 材 料 与 方 法
供试 草种 为 高羊茅 ， 品种 “ 志 ” 将 高 羊茅 种 子 消 毒 ， 种 ２ ｈ 移 至纱 网上 ， 萌 发 后 进 凌 ， 浸 ４， 待 行水 培 ， 养 液 为 Ｈ ａｌ ｄ培 养 液 ， 工 气 候 箱 中 恒 温 （ ５ 、 湿 （ ０ 、 照 强 度 营 ｏｇａ ｎ 人 ２ ℃） 恒 ８ ％） 光
好的 ． 目前 被 广泛应 用 于城市 园林 绿 化 、 水土保 持 及体 育 等 产业 中 ， 我 国 目前 使 用 量 增长 最 是 快 的草种 ． 因为高羊 茅具 有广 泛 的应用 范 围和 较 高 的利用 价 值 ， 内外 已在 牧 草 播 、 国 昆 引种栽 培、 草坪建 植 、 种子 生产 、 遗传 育种 以及 抗 逆性 上都 做 了不 少 的研 究 ， 中 ， 其 高羊 茅 的 抗性 研究
镉胁迫下两种高羊茅的生理指标应激反应
镉胁迫下两种高羊茅的生理指标应激反应黄登峰; 赵运林【期刊名称】《《湖北农业科学》》【年(卷),期】2019(058)015【总页数】4页(P68-71)【关键词】高羊茅(Festuca arundinacea); 镉; 脂质过氧化程度; 抗氧化酶; 渗透调节物质【作者】黄登峰; 赵运林【作者单位】湖南农业大学生物科学与技术学院长沙 410128; 湖南高尔夫旅游职业学院湖南常德 410275; 中南林业科技大学长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】S688.4; Q945.78伴随着矿山开发与尾矿的不断堆积，隐藏其中的重金属逐渐释放出来，造成了严重的水土污染，可以说重金属污染是当今污染面积较广、危害较大的环境问题之一［1］。
土壤重金属污染的治理，首先是防止污染面积进一步扩大，则首要问题在于如何降低重金属的迁移速度，即利用植物固定进行原位修复。
以往的试验发现大部分的重金属镉（Cd）超富集植物，虽然转移系数高，但是其生物量都很低，土壤修复的效率并不如意。
可以考虑套种、间种生物量大的且对重金属Cd具有较高耐性的草类植物，增加土壤有机质含量，提高修复效率，并且提高水土保持能力，减少污染面的扩大。
高羊茅（Festuca arundinacea）是常见的多年生冷季型草坪草［2，3］，分蘖多、产量高、质地柔软、绿期长、可多次刈割、观赏性强、生物量较大。
它广泛分布于欧洲和北美洲，这种广泛分布可能蕴藏着极为丰富的种质资源。
高羊茅还分布在寒冷的地区，如美国北部和加拿大等地，这种逆境下生长的高羊茅可能是潜在的修复土壤的资源。
在环境胁迫下，细胞内生物自由基代谢平衡被破坏，造成超氧阴离子自由基积累，进而引发或加剧膜脂过氧化作用，使得细胞膜系统的结构和功能劣变，新陈代谢发生紊乱。
植物体对于产生的活性氧自由基存在两种抗氧化系统，一种是抗氧化酶类物质，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等；另一种是非酶类化合物，如脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）以及逆境诱导产生的一系列蛋白质等。
铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响
应用生态学报2012年3月第23卷第3期Chinese Journal of Applied Ecology，Mar．2012，23（3）：798－806铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响*郭星亮1谷洁2＊＊陈智学1高华2秦清军2孙薇2张卫娟2（1西北农林科技大学理学院，陕西杨凌712100；2西北农林科技大学资源与环境学院，陕西杨凌712100）摘要研究了陕西省铜川煤矿矿区的重金属污染状况以及不同程度的重金属污染对土壤微生物代谢、微生物群落功能以及土壤酶活性的影响．结果表明：铜川矿区土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效量均显著高于非矿区土壤，其中Cd污染最为严重．采用Biolog方法结合主成分分析和聚类分析发现，随着污染程度的增加，不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化，而且这种变化主要体现在糖类和氨基酸类碳源的利用差异．在轻度、中度污染情况下，土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应；而在重度污染的情况下，土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应．随着污染程度的增加，脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均呈现降低的趋势，矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是非矿区土壤中相应酶活性的50．5% 65．1%、19．1% 57．1%、87．2% 97．5%、77．3%86．0%；蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现为激活效应，而在重度污染的土壤中表现为抑制效应．关键词重金属污染土壤微生物群落代谢Biolog方法聚类分析和PCA分析酶活性文章编号1001－9332（2012）03－0798－09中图分类号Q14文献标识码AEffects of heavy metals pollution on soil microbial communities metabolism and soil enzymeactivities in coal mining area of Tongchuan，Shaanxi Province of Northwest China．GUOXing-liang1，GU Jie2，CHEN Zhi-xue1，GAO Hua2，QIN Qing-jun2，SUN Wei2，ZHANG Wei-juan2（1College of Sciences，Northwest A＆F University，Yangling712100，Shaanxi，China；2College of Resources and Environment，Northwest A＆F University，Yangling712100，Shaanxi，China）．-Chin．J．Appl．Ecol．，2012，23（3）：798－806．Abstract：This paper studied the metabolism of soil microbes，functions of soil microbial communi-ties，and activities of soil enzymes in a coal mining area of Tongchuan．In the coal mining area，theconcentrations of soil Cu，Zn，Cd，and Pb were significantly higher than those in the non-miningarea，of which，Cd contributed most to the heavy metals pollution．By adopting Biolog method com-bining with principal component analysis（PCA）and cluster analysis，it was found that the meta-bolic characteristics of different soil microbial communities varied significantly with increasing soilheavy metals pollution，and the variation was mainly manifested in the metabolic patterns of carbonsources such as saccharides and amino acids．In slightly and moderately polluted soils，the utiliza-tion of carbon sources by soil microbial communities was activated；while in heavily polluted soils，the carbon sources utilization was inhibited．The activities of soil urease，protease，alkaline phos-phatase，and catalase all tended to decline with intensifying soil heavy metals pollution．The soilurease，protease，alkaline phosphatase，and catalase activities in the coal mining area were50.5%－65．1%，19．1%－57．1%，87．2%－97．5%，and77．3%－86．0%higher than thosein the non-mining area，respectively．The activities of soil sucrase and cellulase were activated inslightly and moderately polluted soils，but inhibited in heavily polluted soils．Key words：heavy metals pollution；soil microbial communities metabolism；Biolog；cluster analy-sis and principal component analysis；enzyme activity．*国家自然科学基金项目（40771109，40871119）、科技部星火计划项目（2008GA850013）和农业部“948”项目（2010-Z20）资助．＊＊通讯作者．E-mail：gujoyer@sina．com2011-05-17收稿，2011-12-24接受．随着煤矿资源的开采，特别是不合理的开发、利用，对煤矿周围土壤环境造成了严重污染，不仅破坏了生态环境，威胁到人民生命安全，还制约着我国国民经济的可持续发展［1］．煤矿开采所引起的矿区土壤重金属污染现象，已经成为现代土壤生态环境保护的一个突出问题［2－3］．近年来，国内外学者对矿区土壤状况的研究主要集中在矿区（铅锌银尾矿、铜尾矿区、煤矿）土壤重金属含量［2］、形态［3－4］及重金属污染对矿区植被、土壤微生物群落活性［5］、生态恢复［6］等的影响．有关煤矿矿区这一特定生境中土壤微生物代谢活性、微生物群落多样性及土壤酶活性的研究却鲜见报道．土壤微生物是维持土壤生物活性的重要组分．它们不仅调节着土壤动、植物残体和土壤有机物质及其他有害化合物的分解、生物化学循环和土壤结构的形成等过程，而且对外界干扰比较灵敏，微生物活性和群落结构的变化能敏感的反映出土壤质量和健康状况，是土壤环境质量评价不可缺少的重要生物学指标［7］．铜川煤矿是陕西省建成最早的煤炭生产基地，由于矿区在开发与发展中缺乏长远的地质环境规划，煤矿开采过程中矿粉尘的迁移沉降、煤矸石和采矿污泥的不合理处置，引起了大气污染、固体废弃物污染和重金属污染［8］等一系列的环境问题．本试验对陕西省铜川煤矿区土壤微生物活性、群落功能多样性及酶活性进行了研究，旨在探讨该矿区重金属污染程度与土壤微生物学特征指标及酶活性之间的内在关系，为同类矿区土壤环境质量评价及土壤改良提供科学依据．1研究地区与研究方法1.1矿区自然概况铜川煤矿位于陕西省中部的铜川市（包括宜君县、耀州区）境内，渭北石炭二叠纪煤田西部，东临蒲白矿区，西接旬邑、淳化矿区，地理位置为35ʎ01'—35ʎ22'N ，108ʎ48'—109ʎ26'E ，全区总含煤面积为387.2km 2．矿区内地貌为低山、丘陵，海拔在740 880m．受地形所控盛行山谷风，主导风向为东北风．矿区属大陆性季风气候，年均日照2345.7h ，年平均气温10.6ħ，≥10ħ年积温2700 3500ħ，年无霜期160 180d ，年降水量589 650mm ，年蒸发量1640mm．土壤类型主要是黄土母质的黑垆土．1.2样品采集与处理样地植被主要为草丛，其中以野艾蒿（Artemisia vulgaris ）、针叶蒿（Tripolium vulgare ）、小蓬草（Erig-eron annuu ）群落为主，茂盛且群集生长，盖度为0.6 0.8，也有少量狗尾草（Setara viridis ）、荩草（Arthraton hispidus ）等．参照课题组前期对铜川煤矿区土壤重金属污染状况的调查结果（矿区土壤中重金属浓度随着与矿井中心距离的增大而减小，且由于矿区主导风向为东北风，在矿井西南方向土壤污染较为严重），于2010年8月5日（夏季且汛期刚过，季均气温为24.8ħ）以矿井为中心，向西南方向根据受重金属污染程度及地上部分生物多样性状况及植被的盖度，选4个取样点，即重度污染（简称H ，其植被盖度仅有0.6，存在大片裸露土地，距矿井中心20m ）、中度污染（简称M ，其植被盖度为0.7，虽存在裸露土地，但面积较小且分散，距矿井中心100m ）、轻度污染（简称L ，其植被盖度为0.8，距矿井中心200m ）和对照土壤（简称CK ，非矿区土壤，其植被盖度为0.9）．对照土壤的植被以野艾蒿、狗尾草、荩草为主，对照样地也在矿井西南方向距矿井中心3km．在每个取样点按“S ”型路线采集12个点的非根际土壤并混合土样，采样深度为0 20cm．土壤样品装入无菌塑料袋，立即带回实验室．将一部分新鲜土壤研磨过2mm 筛，0 4ħ保存，用于测定土壤微生物群落功能多样性、酶活性；另一部分土壤风干后，用于测定土壤基本理化性质（表1）和重金属含量．1.3微生物群落生理轮廓（CLPPs ）测定取5g 土样加入装有45mL 无菌生理盐水的三表1土壤基本理化性质Table 1Soil basic physical and chemical properties样地SitepH （H 2O ）有机质Organic matter （g ·kg －1）全N Total N （g ·kg －1）碱解氮Alkali-hydrolysable N （mg ·kg －1）速效磷Available P （mg ·kg －1）阳离子交换量CEC （cmol ·kg －1）机械组成Particle size composition （%）2 0.02mm 0.02 0.002mm ＜0.002mm CK 8.38113.820.4688.9215.8123.9348.631.320.1L 8.36113.990.4588.6715.9724.0149.827.822.4M 8.26114.350.4387.8315.0223.8950.030.519.5H8.08114.630.4789.0215.5924.1353.029.018.4CK ：非矿区土壤Non-mine soil ；L ：轻度污染Light pollution ；M ：中度污染Moderate pollution ；H ：重度污染Heavy pollution.下同The same below.9973期郭星亮等：铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响角瓶中，160r·min－1振荡1h，得到样品微生物悬浮液，静置片刻后取上清，采用十倍稀释法，将其用无菌生理盐水稀释至浓度为10－3．在超净工作台上，接种微生物悬浮液于ECO微平板（ECO Micro-Plate，美国Marix Technologies Corporation）中，每孔150μL．将接种的ECO板装入聚乙烯盒中置于25ħ暗箱培养（每个土样做3次重复）；连续培养240 h，每12h在ELISA微平板读数器上读数一次［9］．1.4土壤酶活性测定土壤酶活性的测定参考关松荫［10］的相关方法．土壤蔗糖酶和纤维素酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，以24h后1g土中生成葡萄糖的毫克数表示，单位为mg glucose·g－1·d－1；脲酶活性活性采用次氯酸钠-苯酚钠比色法测定，以24h后1g土中生成NH3-N的毫克数表示，单位为mg NH3-N·g－1·d－1．蛋白酶活性采用茚三酮比色法测定，以24h后1g土中生成甘氨酸的毫克数表示，单位为mg gly-cine·g－1·d－1．碱性磷酸酶活性采用氯代二溴对苯醌亚胺比色法，以24h后1g土中释出的酚的毫克数表示，单位为mg hydroxybenzene·g－1·d－1．过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法，以1g土消耗0.2mol·L－1KMnO4毫升数表示，单位为0.2mol·L－1KMnO4mL·g－1·20min－1．每个处理均设无基质对照，且每个处理3次重复，整个试验设无样品无基质对照．1.5土壤重金属含量及理化性质测定土壤pH值用pH计（PDS-3C）测定，电导率（EC）用电导率仪（DDS-11A）测定，有机碳用重铬酸钾法，全氮用凯氏法，重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量采用HCl+HF+HNO3+HClO4消化、原子吸收分光光度计（AA320，上海分析仪器总厂）测定，重金属Cu、Zn、Cd、Pb有效态含量采用0.005mol·L－1 DTPA-TEA浸提、原子吸收分光光度计（AA320，上海分析仪器总厂）测定（测定过程中加标准物质进行测定质量控制）［11］．1.6数据处理96h的读数结果用平均色度值校正后，用于聚类分析和主成分分析．多样性指数的计算参考文献［12］，试验数据的方差、差异显著性比较、显著性水平及相关性分析分别采用Excel2003、SAS8.1、SPSS16.0等软件完成．2结果与分析2.1铜川煤矿矿区土壤重金属污染特征及其土壤因子分析供试土壤的Cu、Zn、Cd、Pb全量和有效含量分析结果（表2）可知，铜川矿区Cu、Zn、Cd、Pb含量随污染程度增加逐渐升高，重度污染样地Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效态含量均最高，其相应全量分别是非矿区样地的10.40、2.47、13.69和4.57倍，有效态含量分别是非矿区土壤8.30、2.28、13.00和10.69倍．4块样地中重金属Cu、Cd、Pb全量及有效态含量的差异均达到显著水平（P＜0.05）．参照《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）［13］可知：非矿区土壤Cu、Zn、Cd、Pb均未超过国家一级标准；在轻度污染到重度污染样地，土壤Cu全量超过国家二级标准，但未超过国家三级标准，土壤Zn、Pb超过国家一级标准但未超过国家二级标准，土壤Cd全量超过国家三级标准上限1.0mg·kg－1，分别是此上限值的1.15、1.39、1.78倍．表明铜川矿区存在不同程度的Cu、Zn、Cd、Pb污染，其中Cu污染较为严重，Cd污染最严重．为进一步分析上述重金属污染对煤矿矿区土壤质量环境变异贡献的大小，将供试土壤的重金属含量及土壤的基本理化性质进行了主成分分析．结果表明，第一主成分的方差贡献率为98.0%，且第一主成分除重金属Zn的有效态含量的贡献系数比土壤有机质稍低外，其他几个重金属的全量和有效量的贡献系数均高于土壤理化性质的贡献系数，土壤全Cu、Zn、Cd、Pb在第一主成分上的贡献系数分别为0.998、0.989、0.982、0.969，有效Cu、Zn、Cd、Pb 在第一主成分上的贡献系数分别为0.992、0.935、表2矿区土壤重金属含量Table2Heavy metal contents in the soils（meanʃSE，mg·kg－1）样地Site全量TotalCu Zn Cd Pb有效量AvailableCu Zn Cd PbCK20.81ʃ0.51a64.07ʃ1.55a0.13ʃ0.02a29.99ʃ1.03a 1.13ʃ0.03a 1.97ʃ0.05a0.01ʃ0.00a 2.14ʃ0.06a L120.87ʃ1.21b112.03ʃ2.27b 1.15ʃ0.05b54.09ʃ1.89b 6.25ʃ0.55b 3.26ʃ0.11b0.07ʃ0.00b7.59ʃ0.17b M157.18ʃ3.77c117.18ʃ1.88b 1.39ʃ0.04c94.31ʃ2.62c8.18ʃ0.24c 3.52ʃ0.19b0.10ʃ0.01c17.66ʃ0.88c H216.33ʃ3.32d158.25ʃ3.79c 1.78ʃ0.08d137.20ʃ2.37d10.51ʃ0.32d 6.46ʃ0.20c0.14ʃ0.01d25.01ʃ1.03d 同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）Different letters in the same column meant significant differences among treatments at0.05level.008应用生态学报23卷0.999、0.968．表明重金属污染是影响该煤矿矿区土壤环境质量变异的主要因素．2.2微生物群落的代谢结构分析2.2.1平均吸光值（AWCD）的变化Biolog系统是根据微生物利用碳源引起指示剂的颜色变化来检测和判断不同土壤的微生物群落结构．AWCD反映微生物的活性，是表征微生物利用单一碳源能力的一个重要指标［14］．由图1可见，4种土壤AWCD都随时间的延长而升高，但其AWCD间存在明显差异．在整个培养过程中，L、M处理土壤微生物群落始终高于CK处理，且M处理最高，而H处理始终低于CK处理．这说明轻度污染和中度污染对土壤微生物群落代谢活性具有一定的刺激效应，而重度污染则有一定的抑制效应．2.2.2土壤微生物群落代谢主成分分析用培养96h的数据进行主成分分析（PCA），31个主成分因子前11个的累积方差贡献率达到100%，其中前5个主成分方差贡献率为54.7%、10.5%、9.0%、7.0%和5.3%．从中提取可以聚集单一碳源变量的数据变异（累积方差贡献率）为65.2%的前2个主成分（PC1、PC2）来进行微生物群落功能多样性分析．由图2可见，4种土壤在主成分坐标体系中分布差异十分明显．PC1主要综合了H处理与其他处理之间的变异，PC2将M处理与L和CK明显区分．L处理处于PC1的正端，典型变量值达0.89，M处理处于PC2的最正端，典型变量值达1.93．在PC1上H处理典型变量值跟其他3个处理间的差异达极显著水平（F=9.91），而其他三者差异不显著．在PC2上M处理典型变量值与CK、L处理间的差异也达图1培养过程中土壤微生物群落AWCD变化Fig．1AWCD of soil microbial community during the incuba-tion.CK：非矿区土壤Non-mine soil；L：轻度污染Light pollution；M：中度污染Moderate pollution；H：重度污染Heavy pollution.下同The samebelow.图2不同土壤微生物群落主成分分析Fig．2PCA analysis on microbial community in different soils.到极显著水平（F=9.36）．提取PCA分析中31种碳源在2个主成分上的因子载荷作图，以分析31种碳源对2个主成分的贡献率（图3）．由图3可见，对PC1贡献大的碳源（系数＞0.80）有3种，糖类占2种，分别为N-乙酰-D葡萄糖氨和D-纤维二糖，氨基酸占1种、为L-丝氨酸，可见影响PC1的主要为糖类和氨基酸类；对PC2贡献大的碳源（系数＞0.80）有1种，为D-木糖/戊醛糖，即影响PC2的主要为糖类．主成分分析结果表明，不同土壤微生物群落间的代谢特征随着矿区污染程度的变化而变化，而且这种变化主要体现在对糖类和氨基酸类碳源的利用上．2.2.3土壤微生物群落代谢聚类分析为了更清晰的了解不同处理间土壤微生物群落代谢的特征，对4种不同污染程度下土壤微生物群落的Biolog检测数据实施了聚类分析，结果如图4所示．当聚类距离≤5时，CK、L处理聚为一类，而M、H处理分别单独聚为一类．当聚类距离≤10时，CK、L、M处理聚为一类，而H处理仍单独聚为一类．说明CK、L、M处图331种碳源对PC1和PC2贡献的特征向量系数Fig．3Contribution-eigenvector coefficients of the31carbonsources to PC1and PC2.1083期郭星亮等：铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响图4不同土壤微生物群落代谢聚类图Fig．4Clustering analysis dendrogram on the metabolisms of microbial community in different soils.理微生物群落代谢特性趋于一类，并且CK 、L 处理在聚类关系上趋同性更强，而H 处理微生物群落代谢特性与其他处理间差异较大．表明土壤的污染程度与土壤微生物群落的代谢特性关系密切，随着污染程度的增加，不同土壤微生物群落间代谢特性的差异增强．这与PCA 结果相吻合．2.2.4土壤微生物群落多样性指数比较由图5可以看出，反映土壤微生物群落多样性、丰富度的H'（Shannon 多样性）［14－15］、R （丰富度）［16］，基于群落物种多维空间距离的U （McIntosh ）［14－15］，以及基于图5不同处理土壤微生物群落功能多样性指数Fig．5Functional diversity indices of microbial community in different soils.不同字母表示处理间差异显著（P ＜0.05）Different letters meant sig-nificant difference at 0.05level.H 和U 得出的JH （Shannon 均匀度）、JU （McIntosh均匀度）［14］5个指数在数值上均为M ＞L ＞CK ＞H ，表明M 处理土壤微生物群落中物种最丰富且均匀度也最高，而H 处理土壤微生物群落中物种多样性最低且均匀度也最差，反映出轻度和中度污染提高了土壤微生物群落的的丰富度、多样性及均匀度，而重度污染则对土壤微生物群落丰富度、多样性及均匀度产生一定的抑制效应．反映土壤微生物群落优势度的指数（Gini ）则与上述指数有所不同，表现为H ＞M ＞L ＞CK ，在重度污染条件下土壤中微生物种群优势度最高，而CK 处理中土壤微生物群落优势度最低，说明重度污染条件下土壤微生物群落中有明显优势菌种出现．比较不同处理间多样性指数的变异系数（CV ）可以看出，H'、U 、JH 指数作为度量不同污染程度土壤中微生物群落构成的参数，其差异比较显著，分别为35.7%、32.4%、27.9%，其中不同处理间H'值的变异系数最大，表明群落丰富度是本试验中最为敏感的指标．JU 、Gini 的变异系数分别为1.9%、2.5%，说明其在不同处理间变化不显著，对重金属污染不敏感．2.3土壤中酶活性的变化土壤酶活性是土壤生物学活性的体现，它表征了土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程［17－18］，对重金属污染敏感［19］，常用作判断污染物对生物潜在毒性的手段［20］．土壤脲酶能够催化土壤中尿素分解生成氨，对土壤氮素利用及氮循环具有重要作用［10］；蛋白酶参与土壤中存在的氨基酸、蛋白质、以及其他含蛋白质氮的有机化合物的转化［10］；磷酸酶活性是评价土壤磷素生物转化方向与强度的指标，可加速有机磷的脱磷速度［19］；蔗糖酶参与碳水化合物的转化，为植物和微生物提供营养［21］；纤维素酶是参与纤维素循环的关键酶，对土壤有机质的循环具有重要作用［10］；过氧化氢酶参与生物的呼吸代谢，其活性与好氧微生物数量、土壤肥力有密切联系［10］．由表3可以看出，随着污染程度的增加，脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性均呈现降低的趋势，除脲酶外，其他3种酶在不同处理间差异均达到显著水平，矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性分别是对照土壤的50.5% 65.1%、19.1% 57.1%、87.2% 97.5%和77.3% 86.0%．蔗糖酶和纤维素酶有所不同，二者的活性均表现为M ＞L ＞CK ＞H ，即M 处理蔗糖酶和纤维素酶活性最208应用生态学报23卷表3矿区土壤酶活性Table3Activities of the soil enzymes样地Site.Ure Pro Alkali-pho Suc Cel CatCK 1.03ʃ0.04a0.21ʃ0.01a 2.53ʃ0.9a32.71ʃ2.78a 5.61ʃ0.08a 2.78ʃ0.16aL0.67ʃ0.07b0.12ʃ0.01b 2.37ʃ0.04b44.19ʃ5.44b 6.25ʃ0.06b 2.19ʃ0.08bM0.65ʃ0.03b0.07ʃ0.00c 2.22ʃ0.08c93.61ʃ8.12c14.11ʃ1.00c 1.83ʃ0.12cH0.52ʃ0.05c0.04ʃ0.01d 2.12ʃ0.14c22.53ʃ2.17d 2.74ʃ0.40d 1.79ʃ0.11c Ure：脲酶Urease（mg NH3-N·g－1·d－1）；Pro：蛋白酶Protease（mg glycine·g－1·d－1）；Alkali-pho：磷酸酶Alkaline phosphatase（mg hydroxy-benzene·g－1·d－1）；Suc：蔗糖酶Sucrase（mg glucose·g－1·d－1）；Cel：纤维素酶Cellulase（mg glucose·g－1·d－1）；Cat：过氧化氢酶Cata-lase（mL·g－1·20min－1）.同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）Different letters in the same column meant significant difference at0.05level.表4土壤酶活性与重金属含量的相关系数Table4Correlation coefficients of soil enzyme activity and heavy metal content酶活性Enzyme activity全量TotalCu Zn Cd Pb有效量AvailableCu Zn Cd PbUre－0.967*－0.993＊＊－0.863－0.982*－0.845－0.962*－0.868Pro－0.990＊＊－0.957*－0.990＊＊－0.936－0.996＊＊－0.858－0.989*－0.950* Alkali-pho－0.985*－0.955*－0.966*－0.977*－0.983*－0.898－0.992＊＊－0.986* Suc0.096－0.0570.1580.0130.152－0.2810.0950.0965 Cel－0.012－0.1670.045－0.0760.042－0.374－0.0100.007 Cat－0.965*－0.914－0.976*－0.891－0.978*－0.782－0.962*－0.916 *P＜0.05；＊＊P＜0.01.高，而H处理最低，且这两种酶在不同处理间差异均达到显著水平．这说明中等程度以下的污染对土壤蔗糖酶和纤维素酶表现出激活效应，而重度污染对土壤蔗糖酶和纤维素酶表现出抑制效应．这可能是由于中等污染下，微生物需要更多的能量、更多地利用有机碳作为能源［22－23］，从而使土壤微生物的代谢活性提高，促进了微生物对蔗糖酶和纤维素酶的分泌，并导致二者活性有所提高；也可能是中等污染条件下，重金属浓度正好处于对酶活性具有激活效应的范围之内，导致了二者活性的提高［24］．2.4土壤中酶活性和重金属含量的相关性相关性分析表明（表4），脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶的活性均与重金属的全量即有效量呈负相关．除Pb全量和有效量及Zn有效量外，重金属的全量和有效量与脲酶活性的相关性均达显著水平，其中Cd全量与脲酶相关性达到极显著水平．重金属Cu全量及有效量和Cd全量与蛋白酶的相关性达极显著水平，Zn全量和Pb有效量与蛋白酶活性达显著水平．除Zn有效量外，其他重金属的全量和有效量与碱性磷酸酶活性的相关性达到显著水平，其中Cd有效量与碱性磷酸酶活性的相关性达到极显著水平．重金属Cu、Cd的全量和有效量与过氧化氢酶活性的相关性达到显著水平．蔗糖酶和纤维素酶活性与土壤重金属全量和有效量的相关性不显著．3讨论煤矿开采所引起的矿区土壤重金属污染现象，已经成为现代土壤生态环境保护的一个突出问题［2－3］．土壤微生物是维持土壤生物活性的重要组分且对外界干扰比较敏感，是土壤环境质量评价不可缺少的重要生物学指标［7］．滕应等［22］研究了铅锌银尾矿区土壤微生物活性，发现该尾矿区重金属复合污染会导致土壤微生物群落利用有关碳源底物的能力下降，重金属污染最严重的土壤平均颜色变化率最低．龙健等［25］研究了浙江哩铺铜矿废弃地土壤微生物生态特征和群落结构发现，矿区土壤微生物群落利用碳源的能力均受抑制，而且随着污染程度的增加抑制效应增强．而本研究显示，在轻度、中度污染的情况下，土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应，而在重度污染的情况下，土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应，其中中度污染平均颜色变化率（AWCD）最高，重度污染下平均颜色变化率最低．这可能是由于不同的矿区重金属污染状况、土壤类型及气候条件不同的缘故．首先，矿区土壤重金属含量不同，龙健等［25］研究的铜矿区中度污染的土壤中，除Cu浓度低于铜川煤矿区中度污染土壤外，其重金属Zn以及毒性较大的Cd、Pb浓度均远高于铜川煤矿区中度污染土壤，分别是铜川煤矿区相应重金属浓度的10.89、3.71、4.69倍，铜3083期郭星亮等：铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响川煤矿区中度污染土壤中较低重金属浓度可能对微生物群落代谢产生了一定的激活效应，也可能是在较低重金属胁迫下微生物需要更多的能量来维持生存而加快了碳源消耗；其次，龙健等［25］研究的土壤是黄色砂页岩发育的红壤和山地黄红壤，而本文研究的土壤是黄土母质的黑垆土；第三，龙健等［25］研究的铜的尾矿区属亚热带季风气候，与铜川煤矿所属的温带大陆性季风气候特征也存在显著性差异．同时，本研究结果表明，轻度和中度污染可以提高土壤微生物群落的丰富度、多样性及均匀度，而重度污染则对土壤微生物群落丰富度、多样性及均匀度产生一定的抑制效应．滕应等［22］研究铅锌银尾矿区土壤微生物群落多样性时也发现，尾矿区重金属污染引起了土壤微生物群落功能多样性下降．本研究主成分分析表明，不同污染程度矿区土壤微生物群落间的代谢特征发生一定程度的变化，且起分异作用的主要碳源是糖类和氨基酸类．土壤酶活性是土壤中生物学活性的总体现，对重金属反映敏感［19］，常用作判断污染物对生物潜在毒性的手段［20］．张涪平等［23］研究了藏中拉屋矿（Cu-Zn-Pb矿）区重金属污染对土壤微生物学特性的影响，认为该矿区土壤重金属含量高，使得蔗糖、酶脲、酶脱氢酶、酸性磷酸酶4种土壤酶活性均降低．王涵等［26］研究了重金属污染区土壤酶活性的变化，发现在Cd污染较严重而Cu、Zn只是轻度污染的土壤中对脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶均表现出激活效应．本研究发现，随着污染程度的增加，脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶以及过氧化氢酶活性均呈现降低的趋势，而蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现出激活效应，重度污染的土壤蔗糖酶和纤维素酶表现出抑制效应．重金属对酶产生激活效应可能是由于Cu、Zn等可作为酶的辅基而提高酶活性［27］；或者是由于重金属刺激了微生物的生长或繁殖增加了体内酶的合成和分泌，进而提高了酶活性；或者可能是堆肥微生物群落演替的过程中，在重金属选择压力下，某些耐受性微生物成为优势菌群，进而提高了酶的合成与分泌；也可能是由于在轻度胁迫下，微生物需要更多能量维持生存，因此加大了纤维素和蔗糖酶等与能量代谢有关的酶的分泌量，以使其有效利用糖类这种优势碳源．重金属对酶的抑制效应可能是由于重金属抑制了微生物的生长和繁殖，影响了微生物体内酶的合成和分泌，进而导致酶活性下降［28］；或者可能是由于重金属与酶分子活性中心的功能基团（巯基和含咪唑等）配位结合，形成稳定的络合物，与底物间产生了竞争性抑制作用［29］；也可能是由于微生物为了从生理上去适应重金属的胁迫环境，将更多的能量用于合成胞内或胞外金属耦合蛋白或参与微生物表层的生物化学反应，从而减少了酶的合成和分泌［30－31］，进而导致酶活性下降．微生物的代谢活动是在胞内酶及其分泌到土壤中的胞外酶的参与下进行的．土壤中重金属对微生物群落代谢影响的实质可能是：首先重金属对微生物的胞内酶及其分泌到土壤中的胞外酶产生一定的效应（激活或抑制），变化了的酶活性又会影响相应的生理功能的正常执行，最终体现在微生物代谢活性的变化上．同时，在信号转导作用下，对体内相应酶蛋白的转录和翻译做出调控，使微生物分泌到土壤中的酶量发生了变化，最终对酶活性产生了一定的影响．在土壤生态系统中，微生物群落及其分泌的胞外酶是一个复杂的、统一的有机整体．在重金属污染程度较轻的情况下，虽然微生物群落的代谢能力和一些酶活性会表现出激活效应，进而加快土壤中相应基质的转化，但是由于重金属会被植物吸收并富集，进而通过食物链危及人类健康．因此，我们应该谨慎对待土壤微生物和酶活性这些环境生物学评价指标．4结论铜川矿区受到Cu、Zn、Cd、Pb不同程度的复合污染，Cd污染最为严重．主成分分析和聚类分析表明，铜川矿区污染程度与土壤微生物群落的代谢特性有密切的关系，随着污染程度的增加，不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化，而且这种变化主要体现在对糖类和氨基酸类碳源利用的差异上．在轻度、中度污染下，土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应；而在重度污染下，土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应．轻度和中度污染可以提高土壤微生物群落的丰富度、多样性及均匀度，而重度污染则对土壤微生物群落丰富度、多样性及均匀度产生一定的抑制效应．微生物群落的优势度有所不同，随着污染程度的增加，微生物群落的优势度有增加的趋势．群落丰富度指数对重金属污染影响最为敏感，可作为反映类似煤矿区的土壤环境质量变化的有效指标．随着污染程度的增加，土壤中脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶活性均呈现降低的趋势；而蔗糖酶和纤维素酶在中等污染以下表现为激活效408应用生态学报23卷。
畜牧生产与环境污染
灌服治疗６天后，１７头奶牛中有８头转为阴性，治愈率为５２．９４％；而中药灌服，环丙沙星乳池用药６天后，１７头奶牛经检查后全部转为阴性，治愈率为１００％，显著高于单用环丙沙星的治疗效果（Ｐ＜０．０５），极显著高于中医药治疗组（Ｐ＜０．０１）。
说明中西医结合治疗奶牛隐性乳房炎效果更为理想。
４ 讨论试验结果显示，单用环丙沙星进行治疗和单用中草药灌服均对奶牛乳房炎有效。
西药具有直入病灶，能够直接发挥抗菌的作用，见效快，但是，过长时间单用某一种抗生素药物时较容易产生耐药性，从而使治疗效果下降，治愈率降低。
而中药组方中黄芪益气补虚，可提高机体的非特异性免疫力，双花、蒲公英、紫花地丁、大青叶、连翘具有清热解毒、抗菌消炎、消肿散结之功；随着国家经济的发展，畜牧生产也逐渐由农村散养向规模化、集约化的方向发展。
但是随着其规模化、集约化发展的不断壮大，由此带来的环境问题也越来越突出。
如对空气、水、土壤等都有较为严重的污染，也给人们的生活造成了不便。
因此降低畜牧业生产带来的环境污染有着重要的意义。
本文就畜牧生产带来的环境问题及防治措施作简要的探讨。
１．畜牧生产造成的环境污染１．１ 空气污染空气污染的主要来源是畜禽粪尿等有机物。
当这些物质在厌氧的环境条件下可分解释放出带酸味、臭蛋味、鱼腥味、烂白菜味等带特殊刺激性气味的物质。
畜牧生产已经成为大气最主要的氨气排放来源，大约占到了全球氨气排放的一半以上［１］，在畜牧生产高度集约化的地区如欧洲甚至达到了７０％。
如畜禽粪便在厌氧的环境条件下就可分解释放出粪臭素、氨气、硫化氢、甲基硫醇、三甲基胺等臭气成分。
氨气对生态环境可产生酸性效应和毒副作用；反硝化过程产生的一氧化二氮（Ｎ２Ｏ）能产生温室效应，大气中氨浓度的增加导致了土壤的酸化，破坏了土壤的正常功能。
除了动物排泄物产生的臭气以外饲料加工粉尘；屠宰场的废物、污水、下水废气；洗刷用具、场地消毒和饮用后的污水所散畜牧生产与环境污染刘银梅（山西省农业干部学校 太原 ０３００２４）赤芍、当归、乳香、瓜蒌具有活血散於、通经活络之效；王不留行、青皮、通草具有理气散结、活络下乳之效；甘草调和诸药助黄芪以益气补虚；诸药配合具有清热解毒、抗菌消炎、消肿下乳之功。
铜对钼中毒绵羊血液中含铜、钼酶的影响
铜对钼中毒绵羊血液中含铜、钼酶的影响[摘要]选择体重为（22±3）kg的绵羊随机分为3组，治疗组Ⅰ，预防组Ⅱ，和对照组Ⅲ。
试验期为3个月，定期采血和检测。
本实验通过对治疗组Ⅰ先灌服1个月钼酸铵（30mg/kg体重），后灌服两个月硫酸铜（20mg/kg体重）；预防组Ⅱ绵羊在前一个月正常饲养，后两个月内同时灌服钼酸铵溶液（30mg/kg体重）、硫酸铜溶液（20mg/kg）；对照组口服去离子水；观察三组绵羊的临床症状，检测血清超氧化物酶（SOD）、黄嘌呤氧化酶（XOD）、血浆铜兰蛋白（CP）、过氧化物（POD）的活力值，统计酶活性的变化。
统计结果，治疗组四种酶活性低于对照组而高于预防组。
结论：铜可提高绵羊钼中毒后血清中铜酶、钼酶的活性。
[关键词]钼中毒；铜；绵羊；铜酶；钼引言：钼（Mo）是人和动物所必需的微量元素，对维持机体生命活动起着极其重要的作用，但人和动物对钼的需求量均小于1 mg/kg。
钼是反刍家畜的健康、生长和生产所必需的元素。
本实验探讨铜对钼中毒后血液酶学的变化规律，证实相关研究的可重复性及可操作性，为中毒可疑病例的治疗和预防提供现实指导建议。
1材料和方法1.1试验动物与分组选择健康绵羊9只，体重（22±2）kg（购于农一师11团一农户家）。
适应3天后，随机分为三组，每组3只，并将每只绵羊打上耳号以便区别。
试验组Ⅰ（治疗组），试验组Ⅱ（预防组），试验组Ⅲ（对照组）。
1.2基础日配方1.3试验动物的饲养管理1.3.1适应期的饲养管理舍饲，同圈饲养，由专人负责饲养管理；每天饲喂早、中、晚三次，以青贮玉米秸秆为主，以精料（玉米面和麸皮）、棉籽壳和青草为辅。
饲料和饮水条件相同。
每天注意观察绵羊的精神状态和采食情况。
时间为3天。
1.3.2试验期的饲养管理饲养方法同适应期。
在观察绵羊精神状态和采食状况的同时，对试验组Ⅰ第一个月每天灌服钼酸铵30mg/kg，后两个月灌服硫酸铜20mg/kg；实验Ⅱ组第一个月只喂以基础日粮，后两个月每天同时灌服钼酸铵（（NH4）2MoO4）30mg/kg 和硫酸铜20mg/kg；实验Ⅲ组一直给予去离子水。
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第20卷第6期2006年12月水土保持学报Journal of So il and W ater Con servati onV o l.20N o.6D ec.,2006 铜污染对高羊茅生长及活性氧代谢影响的研究Ξ王友保,黄永杰,严 密,杨红飞,甄 泉(安徽师范大学生命科学学院,安徽芜湖241000)摘要:通过水培实验研究了重金属铜对高羊茅生长及活性氧清除系统的影响。
结果表明,低浓度Cu(<10m g L)对高羊茅植株生长无明显抑制现象,在Cu浓度低于5m g L时,甚至起促进作用。
与对照组相比,低浓度Cu处理组植株干重、鲜重及叶绿素含量均略微升高,而M DA水平及O2・-产生速率变化不显著,S OD、CA T和POD活性显著升高,保护酶系统仍保持平衡。
但随Cu浓度(10～40m g L)增加则显示出一定的负效应,与对照组相比,高羊茅植株矮小,叶片发黄,根短且数目少,植株干重、鲜重和叶片色素含量均显著降低,并且随Cu浓度的增加而变化显著。
同时,随Cu浓度增加,O2・-产生速率急剧增加,叶片细胞膜透性增大,电导率显著升高,M DA水平上升,且活性氧清除系统遭到破坏,保护酶系统失衡。
研究同时显示,高羊茅是一种有潜力于Cu污染土壤修复的草坪草。
关键词:铜污染; 高羊茅生长; 活性氧中图分类号:Q945.1;Q945.3;X173 文献标识码:A 文章编号:100922242(2006)0620167204Effects of Cu on Growth and Acti va te Oxygen M et abol is m of F estuca arund inacea WAN G You2bao,HUAN G Yong2jie,YAN M i,YAN G Hong2fei,ZH EN Q uan(Colleg e of L if e S cience,A nhu i N or m al U niversity,W uhu,A nhu i241000)Abstract:T he effects of copper po lluti on on the seedling grow th and activate oxygen m etabo lis m of F. arund inacea w ere studied by w ater cultivati on experi m en ts.T he results show ed that under l ow concen trati on of Cu(<10m g L),there w ere no re m arkable supp ressi on on the grow th of F.arund inacea,further mo re,w hen the concen trati on of Cu l ow er than5m g L,the grow th of F.arund inacea could be i m p roved,their fresh o r dry w eigh t and the con ten t of ch l o rophylls in leaves increased,w h ile the vel ocity of O2・-p roducti on and the con ten t of M DA had no m arked change,the activities of SOD,POD o r CA T increased,and the balance of p ro tective en2 zym e syste m w as ho ld.How ever,w ith the increase of Cu concen trati on(10～40m g L),negative effect had ex2 isted,the frondsw ere sho rter and s m aller,the fresh dry w eigh t and con ten t of leaf p igm en ts decreased drastical2 ly,the roo tsw ere sho rter and fe w er.T he vel ocity of O2・-p roducti on w as increased sharp ly,the m e m brane pen2 etrati on,electric conductivity and M DA con ten t of leaf cells w ere increased.Further mo re,the activate oxygen m etabo lis m syste m of F.arund inacea w as destroyed,the balance of p ro tective enzym e syste m w as broken.T he research show ed in the m ean ti m e,F.arund inacea w as a k ind of turfgrass that had a po ten tial in resto rati on fo r s o il po lluted by Cu.Key words:copper po lluti on; F.arund inacea grow th; activate oxygen随着城市化、工业化以及农业集约化的发展,人们越来越关注环境质量问题。
土壤学家也更加注目于土壤环境质量,其中重金属对于土壤的污染成为研究热点。
重金属进入土壤后,由于移动性小而很难清除。
采用工程措施或化学方法来治理土壤重金属污染,不仅成本昂贵,而且还会破坏土壤结构以及微生物区系,还可能造成“二次污染”。
而植物提取修复技术作为一种新兴的绿色生物技术,能在不破坏土壤生态环境、保持土壤结构和微生物活性的状况下,通过植物的根系直接将大量的污染元素吸收,从土壤中带走,从而修复被污染的土壤。
这种技术在土壤污染治理方面具有极大的潜力,已引起广泛关注[1,2]。
选用一些具有一定重金属耐性的植物,如草坪用草、护坡护堤用草等,进行重金属污染土壤的植物修复,既可完成污染土壤的再利用,又可避免污染物通过食物链传递,具有重要的理论意义和实用价值。
高羊茅(F estuca arund inacea),苇状羊茅的通称,隶属于羊茅属(F estuca),是一种优良的草坪用草。
现有研Ξ收稿日期:2006206223基金项目:国家自然科学基金(30470270)、安徽省教育厅自然科学基金重点项目(2006KJ059A),安徽省高校生物环境与生态安全省级重点实验室基金,安徽省高校骨干教师基金资助项目作者简介:王友保,男,生于1974年,在职博士生,副教授。
主要从事植物生态学和污染生态学研究。
E-m ail:w ybzl@究显示,高羊茅可以在低浓度的Cu 污染土壤中正常生长,具有一定的修复Cu 污染土壤的能力[3],但有关其耐受范围及最适生长范围至今少见报道。
为此,本文以重要草坪植物高羊茅为研究对象,通过水培实验研究了Cu 对其生理生态指标的影响,为深入研究Cu 对高羊茅的伤害及高羊茅的耐铜机制提供参考,并为进一步开展对铜尾矿废弃地的植被复垦工作提供依据。
1 材料与方法111 实验材料与设计11111 供试植物 高羊茅采于安徽师范大学校园,选取植株高度、生物量大致相同的高羊茅幼苗,用自来水、蒸馏水各冲洗数次。
采回后用Hoagland 营养液稳苗栽培2天,实验时将幼苗根截断,仅留2mm 左右。
11112 实验设计 实验以Hoagland 营养液为稀释液,一次性加入CuSO 4・5H 2O ,使溶液含Cu 量(以纯Cu 计算)分别为215,5,10,20,40m g L ,以Hoagland 营养液(培养液中Cu 含量为0132m g L )为对照。
在直径为18c m 的塑料餐盒中分别加入上述处理液400m l ,每盒中放10株植物,设5个重复。
在20℃17℃、9000～12000lx 下培养,每天光照14h 。
各处理每3天更换处理液一次,培养14天,取样分析。
112 测试指标与方法11211 植株生长指标的测定 测定最长根长、平均根长、平均根数、地上部分高度及植株干重和鲜重。
11212 细胞膜透性的测定 称取高羊茅叶片、根012g ,剪成1c m 长小段,加入装有20m l 双蒸水的三角瓶中,于电动振荡机上以400次 m in 的速度振荡1h ,用DD S -12型电导仪测定电导率(ΛS c m )。
11213 叶片色素含量、M DA 含量、O 2・-产生速率及CA T 、POD 、SOD 活性的测定 叶片色素含量测定采用分光光度法[4];M DA 含量测定采用林植芳的硫代巴比妥酸(TBA )法[4];O 2・-产生速率采用陈建勋的方法测定[5];CA T 活性测定采用过氧化氢分解量法[6];POD 活性测定采用分光光度法[4];利用其对氮蓝四脞(NBT )的光抑制作用,测定SOD 活性[4]。
11214 植物体内Cu 含量测定 植株分为根和叶两部分,分别用蒸馏水洗涤,滤纸吸干。
先在105℃杀青015h ,然后于70℃烘干至恒重,磨碎后用浓HNO 3-浓H 2SO 4-HC l O 4(8∶1∶1)联合消化,测定Cu 含量。
表1 不同Cu 处理对高羊茅生长的影响测定项目Cu 浓度(m g L )0(CK )2155102040单株鲜重(m g )543136161848115405162891721412单株干重(m g )17211198141631513813106178218平均根数(条)515612511415315216平均根长(c m )318411312218211019最长根长(c m )616618613511314112地上部分高(c m )1913191715141215915718113 数据处理采用SPSS 1110统计分析软件进行数据分析及差异显著性检验。
2 结果与讨论211 Cu 处理对高羊茅生长的影响Cu 对高羊茅的生长状况与培养基质中Cu 的含量有关。
高羊茅水培4d 后观测出对照组和低浓度(<10m g L )处理组长势正常,而高Cu 浓度(>10m g L )处理组植株的外伤症状开始表现出来,叶尖出现轻微失绿。
随着时间的进一步延长,低浓度处理组无明显变化,而高浓度组伤害症状趋于显著,首先,叶子细小、瘦弱,其次,叶片普遍失绿。