镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数(0、50、100、200 mg.kg-1)对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明:Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999(P<0.01)和0.995(P<0.01),根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998(P<0.01)和0.987(P<0.05);Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。     

镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数（0、50、100、200 mg.kg-1）对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明：Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999（P〈0.01）和0.995（P〈0.01）,根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998（P〈0.01）和0.987（P〈0.05）;Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。     

Cd胁迫对续断菊Cd吸收分配及有机酸代谢的影响

通过水培试验,研究了Cd在续断菊(Sonchus asper L.Hill.)体内的亚细胞分布、化学形态,Cd对续断菊地上部和根部有机酸含量的影响,以及根系分泌低分子有机酸对Cd胁迫的响应.结果表明:(1)续断菊根部和地上部的Cd含量随Cd处理浓度增加而显著增加;(2)Cd在续断菊体内的化学提取形态分布为:NaCl提取态(F_(NaCl))HAC提取态(F_(HAC))HCl提取态(F_(HCl))残渣态(FR)去离子水提取态(FW)乙醇提取态(FE);(3)续断菊体内的Cd主要分布在细胞壁中,占总Cd含量的36%—47%,且随着Cd浓度的升高,细胞壁中的分布量增加;其次是细胞核中,占总含量的20%—33%;(4)续断菊体内低分子有机酸含量大小为:酒石酸苹果酸柠檬酸乙酸,酒石酸占有机酸总量的68%—96%,植株地上部和根部Cd含量均与体内苹果酸和柠檬酸含量显著正相关,相关系数为0.993和0.994(P0.01)、0.953和0.982(P0.05);(5)不同Cd浓度下,续断菊根系分泌低分子有机酸主要为酒石酸,占有机酸总量的52%—89%,且在30 d时与植株地上部和根部Cd含量显著正相关,相关系数为0.967和0.978(P0.05).根系分泌酒石酸和苹果酸促进了续断菊对Cd的吸收,续断菊体内的苹果酸和柠檬酸参与Cd的吸收、运输、积累,从而缓解了Cd的危害;同时,细胞壁固持和活性较强化学形态的减少是续断菊耐Cd胁迫的主要机制.     

玉米秸秆生物炭对水稻不同生育期吸收积累As、Cd的影响

近年来稻米As、Cd含量超标的事件屡有发生,稻米质量安全问题日益突出。通过盆栽种植水稻,向As、Cd复合污染土壤中分别添加质量分数为1.00%的玉米秸秆粉末(CS)和不同温度(300、400、500℃)下制备的玉米秸秆生物炭(CB-300、CB-400、CB-500),分析水稻分蘖期、抽穗期及成熟期各部位或器官中As、Cd含量变化,探讨不同处理对复合污染土壤水稻产量的影响。结果表明,不同时期水稻As、Cd含量分布规律为:根部茎部叶部糙米;玉米秸秆粉末和玉米秸秆生物炭的添加能一定程度上阻碍土壤As、Cd向水稻迁移,与CK相比,各处理均能显著降低不同时期水稻各部位Cd的含量(P0.05),CB-500处理在三大关键生育期处理效果最佳;玉米秸秆生物炭的施加能降低不同时期水稻各部位As的含量,但各处理未达到显著水平;水稻产量方面,与CK相比,生物炭处理和秸秆粉末处理使水稻增产6.93%~55.36%。研究结果可为生物炭对砷镉复合污染土壤的治理与水稻安全生产提供理论依据和数据支持。     

螯合剂和AM菌根对玉米吸收重金属及重金属化学形态的影响

通过温室根箱盆栽试验研究4种螯合剂EDTA、EDDS、AES和IDSA与AM菌根单一或联合对植物吸收重金属的影响,并通过改进的BCR三步法分析了玉米Zea mays L.菌根根际重金属的化学形态变化。AES和IDSA处理显著提高了玉米地上部重金属的吸收,对Cd、Cu的作用最为显著,Cd质量分数是对照的6.2倍和6.3倍,Cu质量分数是对照的21.8倍和7.7倍。AM＆amp;EDDS处理Cd的质量分数是EDDS处理的6.4倍,较单一AM处理增加了120.7%;AM＆amp;AES处理的Pb质量分数较之AES处理增加了71.5%,AM＆amp;IDSA较之IDSA处理亦增加了32.0%。AM＆amp;AES、AM＆amp;IDSA处理较之单一AM处理,Zn质量分数增加了134.1%和21.8%,Cu质量分数前者是后者的8.4倍和3.3倍,Pb质量分数前者是后者的11.9倍和8.7倍。添加螯合剂处理较之对照亦显著提高了玉米根部重金属的质量分数（P＆lt;0.05）,其中EDTA处理Pb质量分数是对照的5.0倍,AES和IDSA处理Cu质量分数增加了229.1%和131.0%。AM与螯合剂联合处理后,玉米根部Cd质量分数较之单一螯合剂处理降低,与地上部呈相反趋势;AM＆amp;EDDS处理较之EDDS处理,Zn质量分数增加了48.6%,AM＆amp;AES与AES处理对比亦增加了24.6%;AM＆amp;EDTA、AM＆amp;EDDS和AM＆amp;AES较之AM处理玉米根部Zn质量分数分别增加了70.0%、90.9%和51.3%,Cu质量分数前者是后者的2.6倍、1.8倍、4.0倍, Pb质量分数前者是后者的4.5倍、4.2倍和2.8倍。AM处理下根际土壤Zn、Cu、Pb结合态相对含量明显高于非根际。结果表明,新型螯合剂AES和IDSA对玉米地上部和根部重金属的吸收积累有较明显的促进作用;螯合剂和AM菌根联合提高了单一接种AM菌根或者添加螯合剂时玉米对重金属的吸收积累量,强化了植物提取的效果;AM菌根改变了根际土壤中重金属的形态,菌根的存在使得重金属的形态由松结合态向紧结合态转移,降低了重金属的生物有效性及过量重金属对宿主植物的毒害。     

复合污染下Cu、Cr、Ni和Cd在水稻植株中的富集特征

掌握水稻对污染土壤中重金属的吸收和富集特征,为科学认识水稻中重金属的残留问题、健康风险提供理论依据。采用田间试验,研究了4个不同处理量Cu、Cr、Ni、Cd复合污染下水稻的富集特征及其随生育期的变化规律。结果表明,重金属在水稻植株各部位中吸收富集系数的大小依次为：Cd〉Cu〉Ni〉Cr,根部重金属吸收富集系数是地上各部位的吸收富集系数的2~100倍。各重金属在水稻植株不同部位的积累分布明显不同,成熟期水稻植株中Cu在水稻不同部位的质量分数为根〉茎≥叶〉米粒〉谷壳,Ni的分布规律为根〉叶〉茎〉米粒〉谷壳,Cr的分布规律为根〉叶〉谷壳≥茎〉米粒,Cd的分布规律为根〉茎〉叶〉米粒〉谷壳;且随着重金属处理量的增加,水稻植株不同部位的重金属质量分数也呈上升趋势。成熟期米粒中Cu、Ni、Cr和Cd的质量分数范围分别为：4.50~6.19、1.86~4.63、0.72~0.76和0.08~0.39 mg·kg-1,与无公害食品标准（GB15199-94、GBT2762-2005）相比,米粒中Cu和Cr的质量分数均未超标,而Ni和Cd（Cd高剂量处理时）的质量分数均超标,存在食用安全风险。重金属在水稻植株不同部位的质量分数随生育期均呈现先升后降的趋势,灌浆中期达到最大,而到成熟期又明显降低。不同重金属在水稻植株中的富集能力和分布规律均呈现明显差异,不同生育期水稻植株中重金属的质量分数明显不同但其质量分数变化呈明显规律性。     

NaCl胁迫下苋菜中镉的亚细胞分布及转运研究

中国大面积的农田土壤面临盐渍化和重金属的双重污染。探索盐分胁迫下作物可食部分的重金属累积特征将为保障农产品安全提供科学依据。本文主要从镉的亚细胞分布和离子选择性角度探讨盐分胁迫对苋菜（Amaranthus mangostanus L.）镉转运过程的影响。本试验采用水培苋菜的方式,添加不同质量浓度（0、2.5、5.0、7.5和10.0 g·L-1）NaCl和3.0μg·L-1Cd处理,测定台湾白苋菜（耐盐型）和尖叶青苋菜（敏感型）根、茎、叶中Cd和Ca的亚细胞质量分数变化。Cd的亚细胞组分质量分数由大到小顺序均为：细胞壁（FI）>细胞器（FII）>>细胞液（FIII）。NaCl胁迫下,苋菜根、茎、叶中细胞壁（FI）和细胞器（FII）Cd质量分数总体显著下降,下降幅度为16%~71%,胞液（FIII）Cd质量分数基本不变,这主要和Na的竞争吸附和吸收有关。同时耐盐型台湾白苋菜根细胞器,茎、叶细胞壁和细胞器Ca质量分数总体下降,下降范围为20%~70%。敏感型尖叶青苋菜根、茎细胞壁和细胞器组分Ca质量分数均显著下降,叶细胞壁Ca质量分数下降幅度高达80%,说明细胞壁和质膜的生理结构和组成可能发生了变化;另一方面,苋菜的运输选择性比例TSK. Na(根-茎)、TSCa. Na(根-茎)和TSMg. Na(根-茎)显著下降,下降幅度达50%以上,TSK. Na(茎-叶)、TSCa. Na(茎-叶)和TSMg.Na(茎-叶)相较对照急剧上升,上升幅度均在44%以上,表明苋菜根部K、Ca、Mg向茎转移的选择性减弱;而茎向叶转移的选择性增强。苋菜细胞组成和离子选择性的变化使根、茎中细胞壁和细胞器对Cd的截留能力变差,Cd向地上部转移的比例增大,Cd在苋菜的转运系数TF(根-茎)、TF(茎-叶)较对照处理呈现不同程度的上升。台湾白苋菜的TF(根-茎)大于尖叶青苋菜,而TF(茎-叶)小于尖叶青苋菜,表明敏感型苋菜茎细胞对Cd截留能力较强,而耐盐型苋菜根细胞对Cd的截留能力较强。     

玉米/花生间作条件下土壤环境因子的相关性和主成分分析

玉米/花生间作具有明显的间作优势,对作物生长和产量均有促进作用。为了阐明玉米/花生间作效应机制,测定了玉米/花生间作根际土壤养分含量、酶活性和微生物数量的变化规律,并对这些环境因子进行相关性和主成分分析。结果表明,与单作玉米和单作花生相比,玉米/花生间作显著提高了根际土壤的全氮、有效氮、有效磷含量以及脲酶和酸性磷酸酶活性,促进了间作玉米根际土壤细菌和微生物总数量显著增加。相关分析表明,有效磷含量与脲酶和酸性磷酸酶活性呈极显著正相关(P<0.01),脲酶活性和酸性磷酸酶活性显著正相关(P<0.05),真菌和放线菌数量显著正相关(P<0.05)。总钾含量和p H值、蔗糖酶活性呈显著负相关(P<0.05),蛋白酶和过氧化氢酶呈极显著负相关(P<0.01)。主成分分析获得3个主成分,解析贡献率分别为48.981%,43.617%和7.402%。第一主成分主要是放线菌、真菌、有效磷等组成,第二主成分主要为有机质和p H,第三主成分主要是总氮和细菌。经标准化后计算栽培措施得分显示:间作花生得分最高1.937,其次是间作玉米1.008,两者均显著高于单作玉米和单作花生。该研究表明玉米/花生间作系统的生态环境优于单作系统,机制解析为玉米/花生间作可明显促进土壤有效氮磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性及微生物数量的增加,进而改善土壤微生态环境。     

干旱区绿洲土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究

测定了Cd、Pb、Zn和Ni等重金属在不同处理土壤中的全量和各赋存形态,以及它们在盆栽试验油菜（Brassica cole）中的质量分数,并利用Pearson相关系数分析了该区土壤-油菜体系的生物有效性。结果表明,供试绿洲土壤原状土中,Cd、Pb、Zn和Ni均以稳定的残渣态形式存在;而在处理土壤中,重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Pb、Zn和Ni则主要以铁锰氧化态为主。根据相关性分析,油菜根部和叶部的Ni质量分数均与土壤中Ni的各非残渣态分布系数有相关性,表明当土壤中Ni以非残渣态存在时,活动性Ni的质量分数较高,其被生物吸收利用的可能性也较大;油菜根部的Zn质量分数与土壤中Zn的碳酸盐结合态分布系数显著的正相关性;油菜各部位Cd和Pb的质量分数与土壤中Cd和Pb的各形态分布系数之间无显著相关关系。     

重金属在土壤-水稻体系中的分布、变化及迁移规律分析

以佛山市南海区小塘镇和高明区杨梅镇的标准农田为研究对象,分析重金属在土壤和水稻植株不同部位的分布及其随时间变化、迁移规律。结果表明:重金属被水稻吸收以后,多数仍滞留在土壤里,只有少量向地上部分迁移。重金属在水稻植株不同部位的质量分数分布由大到小的次序为:根→茎→籽→叶。水稻地上部分中4种重金属元素分布由大到小的次序是:Zn→Cu→Pb→Cd。水稻分蘖期重金属在根、茎和叶的积累量达到最大,随着时间的延续,在根部积累的重金属就越来越少,茎和叶积累的重金属在拔节期降至最小,随后又慢慢上升。4种重金属在水稻植株中的迁移能力由大到小依次为:Cd→Zn→Cu→Pb,但也有个别情况是Cu的迁移能力大于Zn。     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

天津市典型污灌区冬小麦各生育期的重金属分析

通过对天津市冬小麦生长的各个阶段的各个部位及土壤中重金属含量的分析,评价了污灌区农田土壤-植被系统的污染状况,运用转运系数和富集系数表征了重金属元素在作物中迁移和积累的能力.结果表明,冬小麦田土壤质量属2级尚清洁标准,土壤中Cd污染最严重,Hg污染次之.返青期、拔节期、抽穗期和成熟期,同一时期冬小麦不同部位的重金属含量整体呈现自下至上递减的趋势,即根>茎>叶>果实,而同一部位冬小麦的不同时期的重金属含量各有特点.从转运系数和富集系数上看,根富集重金属的能力要大于茎、叶和果实;重金属由土壤向根迁移的过程中,迁移能力顺序为:Pb>Cd>Hg>Cr>As,Pb迁移能力最强.冬小麦果实中As,Cd,Cr,Hg,Pb和Se含量均超过《食品中污染物限量》中规定的限值,说明研究区域目前已经不宜再种植冬小麦.     

杨树－冬小麦间作系统细根分布特征及对施氮的响应

以太湖流域杨树-冬小麦间作(简称杨麦间作)系统和冬小麦单作地为研究对象,研究了不同施氮量下杨麦间作系统中冬小麦和杨树细根的时空分布特征与冬小麦单作系统之间的差异,探讨林木根系在减少径流中养分流失方面的作用。结果表明:(1)单作冬小麦根长密度和单位土体根干质量均大于间作系统,间作系统中越靠近林带的冬小麦根长密度和单位土体根干质量越小。(2)单作地和间作系统冬小麦根长密度和单位土体根干质量最大值均出现在灌浆期。(3)随着施氮量的加大,冬小麦和杨树细根根长密度和单位土体根干质量均有所增加,且在间作系统中>40~80 cm土层杨树细根根长密度和根干质量所占比例增加。(4)间作系统减少了硝态氮随淋溶的流失量,灌浆期减少幅度为49.08%~55.49%。     

“双耐”细菌-香根草对铅镉复合污染土壤的修复机理

将"双耐"细菌与重金属富集植物——香根草构建修复体系,探讨其对铅(Pb)、镉(Cd)复合污染土壤的联合修复效应.试验为双因素完全随机区组试验,A因素为铅镉污染浓度,设置6个水平,即Cd0Pb0、Cd10Pb400、Cd20Pb800、Cd40Pb1200、Cd60Pb1600、Cd80Pb2000(数据单位为mg/kg).B因素为K7菌加菌量,设置3个水平,加菌量为0、1.5、3.0 g.结果表明:(1)"双耐"细菌能提高香根草的生物量.当处理为Cd10Pb400加菌1.5 g时,提高3.9%;当Cd40Pb1200加菌1.5 g时,提高13.2%,加菌量为3.0 g时增加30.46%;当Cd60Pb1600加菌1.5 g时,提高9.46%;当Cd80Pb2000加菌3.0 g时,提高7.02%.(2)"双耐"细菌对香根草地上和地下部铅、镉的吸收具有促进作用.当土壤中铅含量1 200 mg/kg,加菌量1.5 g的香根草地上铅含量分别提高了1.9 mg/kg(Cd10Pb400)、3.6 mg/kg(Cd20Pb800)、4.1 mg/kg(Cd40Pb1200).对于镉而言,当加菌量为1.5 g时,地上部镉含量分别升高了314.7%(Cd10Pb400)、4 1.7%(Cd20 Pb800)、35.1%(Cd20Pb800)、103.5%(Cd40Pb1200)、57.8%(Cd6 0Pb1600).加菌后根部铅含量大于不加菌的根部铅含量,Cd40Pb1200处理时,根部铅浓度最大.相同铅、镉浓度处理时,加菌量为3.0 g的香根草根部镉含量比加菌量1.5 g的根部镉含量高.(3)加菌后的香根草根际土有效态铅、镉含量比不加菌的浓度低.香根草根际土有效态铅含量下降幅度最大的处理是Cd20Pb800加菌1.5 g,与对照组相比降低了30.22%.相同污染条件下,加菌3.0 g香根草根际土有效态镉含量最低."双耐"菌强化香根草修复铅镉污染土壤的机理可为修复铅镉污染土壤的实际应用提供理论依据和技术参考.     

根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应

采用根袋盆栽试验和连续形态分析方法研究根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应。结果表明，(1)在低Cd质量分数(≤1mg／kg)污染条件下，根际土壤中cd主要以残渣态存在；在较高cd质量分数(≥5mg／kg)污染条件下，cd主要以交换态和碳酸盐结合态存在，即根际土壤中Cd由残渣态向交换态和碳酸盐结合态转化，Cd活性增强。(2)Pb在根际土壤中主要以有机结合态和铁锰氧化物结合态存在，交换态质量分数很低，并随Pb污染水平的提高，其主要存在形态未改变。(3)土壤中Cd、Pb总质量分数及各形态质量分数(残渣态除外)与小麦根、茎叶中Cd、Pb质量分数呈正相关性，而与鲜质量呈负相关性；当w(Cd)添加量≥5mg／kg时，小麦鲜质量明显下降；当w(Pb)≥500mg／kg时，小麦鲜质量下降。     

重金属单一与复合污染下水稻对铬的富集特征

探索重金属单一与复合污染胁迫下水稻富集重金属的规律,以期为科学认识共存重金属对水稻富集目标重金属的影响提供理论依据。采用盆栽试验,研究了重金属Cr单一污染和Cu、Cr、Ni、Cd复合污染下水稻对Cr的富集特征。结果表明,Cu、Cr、Ni和Cd复合污染较Cr单一污染水稻各部位对Cr的富集有明显的差异。单一污染下,Cr在成熟期水稻植株不同部位的质量分数表现为根部叶谷壳茎米粒,根部约占56.5%~77.5%、茎部约占3.1%~3.5%、叶部约占16.8%~31.8%、谷壳约占2.4%~7.1%、籽实约占0.3%~1.0%,且随着Cr投加量的增加,根部Cr所占比例上升,而地上各部位所占比例及相应的吸收富集系数均下降;复合污染下分配规律表现为根部叶茎谷壳米粒,与单一污染相比,根部和米粒的吸收富集系数均有所增大,其余部位的吸收富集系数则呈波动增减。单一和复合污染下米粒Cr的质量分数分别为0.47~0.69 mg·kg-1和0.66~1.60 mg·kg-1,其中复合污染时有44.4%米粒Cr的质量分数超过国家食品卫生标准限值(1.0 mg·kg-1),而单一污染时均没有超标。通过统计分析可知,Cr在水稻植株中富集和迁移除受本身投加量的影响外,还明显受到共存元素Cu、Ni、Cd的影响,而投加量不同则可能会表现出不同的作用,植株部位不同也会表现出不同的作用;其中Cu、Ni均促进Cr向米粒转运,表现为协同作用,同时中浓度Cd也表现为协同作用。     

不同玉米(Zea mays L.)品种根细胞壁多糖对Pb胁迫的响应

为了初步探究玉米(Zea mays L.)品种出现Pb累积差异的原因,采用低累积品种(会单4号)和高累积品种(路单8号)进行Pb胁迫水培试验,共设置3个处理组,Pb处理浓度分别为0、100、300 mg·L~(-1)。结果显示,Pb在两个玉米品种根的亚细胞分布中均呈细胞壁细胞器溶解态,其中玉米根细胞壁吸收了根部48.9%~55.8%的Pb,但同浓度Pb胁迫下,"会单4号"根细胞壁吸附Pb的量显著高于"路单8号"。两个玉米品种根细胞中的Pb均以较低活性的氯化钠提取态和醋酸提取态为主,分别占32.3%~48.1%和43.7%~56.0%,高活性的去离子水提取态和乙醇提取态占比很低,只占2.73%~5.04%;细胞壁中的纤维素、半纤维素1、半纤维素2、果胶在Pb吸附过程中都起到一定的作用,但果胶的贡献最大,其Pb吸附量可以达到细胞壁吸附总量的55.6%~79.5%。与对照组相比,Pb胁迫下2个品种玉米根细胞壁中的果胶都显著升高,半纤维素1出现下降,半纤维素2没有明显变化。相比对照组,100 mg·L~(-1) Pb胁迫下"会单4号"和"路单8号"的果胶浓度分别上升了23.5%、27.5%;300 mg·L~(-1) Pb胁迫下,两者分别上升了71.0%、67.0%。在同一浓度Pb胁迫处理下,"会单4号"根细胞壁中果胶的总糖和Pb质量分数均显著高于"路单8号",半纤维素和纤维素中的铅含量在品种间差异不显著。综上,玉米根细胞壁可以积累大量的Pb,其中细胞壁中的果胶在玉米根细胞壁吸附Pb的过程中有重要贡献,且"会单4号"根细胞壁吸附累积Pb的能力强于"路单8号",其中果胶可能是导致2个品种玉米根部Pb累积出现差异的重要因素。     

有机肥对Pb、Cd污染下马铃薯生长及土壤酶活性的影响

采用土培盆栽试验研究基施有机肥对w(Pb)为900 mg·kg~(-1)、w(Cd)为5 mg·kg~(-1)胁迫下马铃薯植株形态、叶片生理和根际土壤酶活性的影响,探讨有机肥对马铃薯Pb、Cd毒害的缓解作用。结果表明:(1)Pb、Cd污染下,底施有机肥对马铃薯生长起促进作用。块茎成熟期,马铃薯根际土壤中脲酶活性、过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性分别比未施有机肥处理增加70.9%、5.6%和58.6%,马铃薯叶片SOD活性和叶绿素含量分别增加4.7%和9.6%;(2)成熟期Pb、Cd复合污染下底施有机肥处理马铃薯叶片SOD活性和叶绿素含量比Pb单因素污染分别低12.7%和4.1%,比Cd单因素污染分别低8.4%和14.7%;(3)Pb、Cd污染下,底施有机肥处理马铃薯平均株高和产量比未施有机肥处理分别增加32.7%和40.8%,块茎中Pb和Cd平均累积量分别减少87.4%和16.7%。试验结果表明马铃薯底施有机肥对Pb、Cd胁迫均有较明显的缓解效应。     

间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物区系的影响

为探究不同间作栽培模式缓解马铃薯（Solanum tuberosum）连作障碍的可行性及作用机制,以马铃薯单作为对照,研究马铃薯间作玉米（Zea mays）、蚕豆（Vicia faba）和荞麦（Fagopyrum esculentum）3种模式对连作马铃薯根际土壤养分含量及微生物区系的影响.结果表明,间作种植模式下马铃薯根际土壤全氮、全磷、速效磷和速效钾含量显著低于马铃薯单作,根际土壤速效磷降幅最大,达45％以上,土壤pH值明显下降.间作栽培模式改变了马铃薯根际土壤微生物群落结构,降低了根际土壤真菌的数量;间作栽培模式对马铃薯根际土壤微生物群落的碳源利用能力也有明显影响,其中马铃薯间作蚕豆和间作玉米处理马铃薯根际土壤微生物培养120 h的平均颜色变化率分别比对照高13.39％和4.30％.马铃薯根际土壤微生物群落总体上对碳水化合物利用率较高,对芳香化合物的利用率较低.间作蚕豆明显促进了马铃薯根际土壤微生物群落的碳源代谢强度,而且能维持较稳定的产量,因而可能是一种有利于改善马铃薯连作栽培根际微生态环境、缓解连作障碍的栽培模式.     

蜈蚣草-玉米套作模式对玉米砷胁迫的缓解效应

超富集植物与农作物套作修复重金属污染农田的效应尚需进一步探讨。作者课题组前期的研究结果表明蜈蚣草(Pteris vittata)-玉米(Zea mays)套作模式下玉米对砷的吸收显著减弱,为探明其生理作用机制,该研究采用土培试验,设置单作、限制性套作、开放性套作3种处理,及水培试验,设置玉米单作、蜈蚣草-玉米套作2个处理,探讨了套作模式对玉米生长、根际土壤As生物有效性、根系分泌有机酸及抗氧化酶活性等的影响。结果表明:限制性套作和开放性套作对玉米产量无显著影响,开放性套作下玉米总根长和总表面积显著降低16.25%和19.61%,而根系平均直径显著增加24.24%;玉米根际土壤有效态As含量分别显著降低9.1%和9.3%。与单作相比,套作模式下玉米根系的乙酸和草酸的分泌量分别显著增加844.68%和59.49%,且与根、茎、叶及籽粒As含量呈显著负相关;玉米SOD(Superoxide Dismutase)和CAT(Catalase)活性分别显著降低18.21%和44.67%,MDA(Malondialdehyde)含量显著降低21.51%。蜈蚣草-玉米套作模式改变了玉米根系形态,促进玉米根系有机酸的分泌,并显著降低了玉米根际土壤中As的生物有效性,缓解了As胁迫带来的活性氧损伤。该研究将为农田污染土壤的修复及作物安全生产提供技术指导。