不同作物对土壤中Cd的富集特征及低累积品种筛选

为探究镉(Cd)污染土壤中农作物的食用安全性,以上海市常见农作物(青椒、黄瓜、豇豆、菠菜、花菜、西红柿、水稻和小麦)为实验材料,采用温室盆栽土培实验方法研究了不同土壤Cd含量梯级(0. 23、0. 6、1. 2、1. 8、2. 4和3. 0 mg·kg-1)下不同作物生物量变化以及可食部分Cd富集特征,建立不同种类作物与土壤Cd含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Cd安全限量值,筛选Cd低累积作物品种.结果表明:①随着土壤中Cd含量增加,作物地上生物量表现为先增加后减少,青椒耐受性最强,西红柿、菠菜耐受性最差.②不同作物可食部位Cd的富集系数由大到小依次为小麦菠菜水稻青椒花菜西红柿黄瓜豇豆.③作物可食部分Cd含量与土壤中Cd含量都呈显著正相关(P 0. 05),相关系数大小依次为菠菜小麦西红柿黄瓜青椒水稻花菜豇豆.④不同作物对应的土壤Cd安全限量值大小依次为:豇豆黄瓜花菜青椒西红柿水稻菠菜小麦.依据作物对土壤中Cd的耐受性、富集能力及食用安全限量值,筛选出黄瓜、豇豆、花菜为Cd低累积品种.     

Cd胁迫对大豆各发育阶段生长及生理指标的影响

采用土壤盆栽试验方法,研究了不同浓度Cd胁迫下,大豆幼苗期、花荚期和成熟期植株的生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明,大豆植株的生长在3个生长期均表现为低浓度Cd(￡0.50mg/kg)下的刺激效应和高浓度Cd(31.00mg/kg)下的抑制效应;随着Cd胁迫浓度的累积,大豆生长整体上受到抑制.在幼苗期,大豆植株的叶绿素含量下降、SOD活性受到抑制、POD活性迅速激活,共同缓解Cd毒性;在花荚期,大豆植株的防御系统得到有效激发,保护性酶POD、SOD的活性急剧升高,叶绿素含量呈上升趋势;在成熟期,因为长时间的Cd毒害,尤其是Cd浓度较高的情况下,大豆植株的SOD、POD活性和叶绿素含量急剧下降.在Cd胁迫下,大豆植株的生长发育以及生理生化指标在大豆的3个生长期的变化模式差异显著,且大豆植株的生物量和株高与SOD活性在整个生长期均表现出显著的相关性.     

La对Cd伤害大豆幼苗的生态生理作用

以盆载法研究了Cd对大豆幼苗的伤害及La对Cd伤害的缓解效应。结果表明,500mg/L CdCl₂严重抑制大豆幼苗的代谢与生长,叶面喷布30mg/LLaCl³一次,能缓解Cd毒造成的伤害。实验证明,这与La能增加大豆幼苗光合速率,提高叶绿素含量与硝酸还原酶活性、降低细胞质膜透性与植株体内Cd含量、维持TTC还原力等多重作用相关。     

酸雨区不同用地类型土壤有效态Cd含量季节变化及关键影响因子

探明污染土壤重金属有效态含量的季节变化特征及其敏感影响因子,对农业生产过程中减低重金属生态风险具有重要的参考价值.研究于湘江中下游典型Cd超标农业小流域中选取稻田、旱作蔬菜地、丘陵林地这3类主要用地类型,分析不同用地类型Cd活性的季节变化特征及其与土壤基本理化参数的关联.为期1 a的原位监测结果显示,研究区为典型酸雨区,雨水p H值呈现冬、春季节低于夏、秋季.稻田土壤总Cd含量显著高于旱作蔬菜地,菜地显著高于林地,3种用地类型土壤总Cd含量季节特征相似,均为夏秋季节略低于冬春两季.3种用地类型Cd有效态季节变化与总Cd含量无明显的相关性,稻田土壤有效态Cd含量在5~9月的作物生长季明显低于其他月份,而菜地和林地则恰好相反.稻田土壤Cd有效性的最关键影响因子为Eh,呈显著正相关,与土壤p H负相关,菜地土壤与土壤TOC明显负相关,而林地土壤Cd有效性与水溶性有机碳、TOC呈现明显的正相关关系.研究可为Cd超标土壤污染阻控与农业安全生产提供一定的数据参考.     

苎麻(B.nivea(L).Gaud)对土壤Cd的吸收及其生物净化效应

通过４年微区定位试验，研究了苎麻对土壤Ｃｄ的吸收及其净化效应。结果发现，苎麻地上部分年生物产量（ＹＢ）与土壤Ｃｄ含量）（Ｓｃ）的关系可用对数函数模型ＬｏｇＹＢ＝３．３８７４－０．０７５３（ＬｏｇＳｃ）＾２描述；     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

纳米沸石对土壤Cd形态及大白菜Cd吸收的影响

通过室内培养试验研究了不同镉污染水平(1、5、10和15 mg·kg-1Cd)下,不同施用量(0、5、10和20 g·kg-1)的纳米沸石(NZ)和普通沸石(OZ)对土壤镉形态分配比例(FDC)随时间的变化情况,并通过盆栽试验进一步研究纳米沸石和普通沸石对土壤镉形态和大白菜Cd吸收的影响.室内培养试验表明,施用纳米沸石和普通沸石有效降低了土壤可交换态镉FDC,增加了铁锰氧化态镉FDC,在0~28 d的培养过程中,可交换态镉FDC呈先降后增后趋于平缓最后增加的趋势.培养结束时,沸石处理使可交换态镉FDC从0 d时的72.0%~88.0%降至30.0%~66.4%,各处理土壤镉主要以可交换态存在.盆栽试验表明,施用纳米沸石和普通沸石均显著降低了土壤可交换态镉含量和FDC,增加了碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机态和残渣态镉含量和FDC,以高量纳米沸石处理(20 g·kg-1)对可交换态镉的降低效果最好.土壤可交换态镉FDC与土壤p H呈显著负相关(P0.05),与大白菜地上部和根部镉含量呈极显著正相关(P0.01).施用沸石使1和5 mg·kg-1Cd水平土壤p H分别提高了1.8%~45.5%和6.1%~54.3%,土壤可交换态镉FDC分别降低了16.3%~47.7%和16.2%~46.7%,大白菜各部位镉含量分别降低了1.0%~75.0%和3.8%~53.2%,纳米沸石对土壤和植株镉的降低效果优于普通沸石.中低量(≤10 g·kg-1)的沸石对大白菜生长有明显的促进作用,而高量沸石(20 g·kg-1)则抑制了大白菜的生长.与普通沸石相比,纳米沸石显著提高大白菜生物量的同时,也显著降低了土壤可交换态镉含量和大白菜镉含量及镉积累量.     

活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的田间研究

为了探究活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的效果,文章通过选择5种活化剂,柠檬酸、木醋液、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl3,与经济作物油菜联合,开展低浓度污染农田小区实验,研究活化剂与植物联合修复镉污染农田土壤的可行性。结果表明:5种活化剂均促进了油菜对Cd的吸收,且5种活化剂的促进效果为:木醋液>柠檬酸>FeCl_3>HEDP>PASP。活化剂还促进了植物中Cd从地下部分向地上可收割部分的转移,使油菜中Cd含量从根>茎>籽转变为茎>根>籽,同时使Cd的残渣态向酸溶态和可还原态转化转化,促进植物吸收。此外,由于土壤污染浓度较低,且油菜籽粒对Cd富集较小,所以菜籽油Cd暴露量在安全范围内,食用安全风险低,具有良好的经济价值。     

P对小麦Cd和As吸收与转运的影响

为了探究磷（P）对小麦幼苗镉（Cd）和砷（As）吸收转运生理机制的影响,通过水培试验,以百农207为供试材料,研究了Cd和As胁迫条件下,外源供P和缺P处理对小麦幼苗生长、根系形态、光合参数、抗氧化系统、离子含量和根茎转移系数的影响.结果表明,与缺P处理相比,外源P供应显著增加As胁迫下小麦幼苗叶绿素的含量,促进根系的生长发育,提高了生物量,而对Cd胁迫下小麦幼苗的生长影响不显著.外源P供应时显著增加了Cd胁迫条件下根系的P和Cd含量,降低了地上部的P和Cd含量;同时显著提高了As胁迫条件下地上部的P和As含量以及As向地上部的转移系数.因此,供P与否对小麦幼苗Cd和As毒害的影响表现出明显的差异性;As胁迫时,外源供P提高了As向地上部的转运能力以及根系的CAT活性,降低了As对小麦的毒害,从而促进了小麦幼苗生物量的累积;而在Cd胁迫条件下,P与Cd之间表现出一定的协同效应,外源供P在一定程度上加重了Cd对小麦的毒害效应.     

叶用油菜和孔雀草间作对植物生长和镉累积的影响

为揭示镉（Cd）低积累作物与超富集植物间作对Cd污染土壤安全利用和提取修复的作用,通过盆栽试验,将两种Cd累积能力不同的叶用油菜（Brassica chinenesis L.,低积累油菜华骏和普通油菜寒绿）与4种孔雀草（Tagetes patula L.,矮杆红花、矮杆黄花、高杆红花和高杆黄花）间作,研究间作措施对两类植物生长、光合作用参数、Cd累积以及土壤有效态Cd和可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,与单作相比,间作后油菜生物量显著降低,孔雀草生物量显著升高.间作处理中油菜叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较单作均显著降低.华骏与矮杆红花间作时,华骏地上部Cd含量较单作显著降低14.5%,矮秆红花地上部Cd含量显著增加36.5%;其余间作处理下油菜地上部Cd含量均显著升高或无显著变化,而孔雀草地上部Cd含量无显著变化.间作处理下,油菜地上部Cd累积量较单作处理显著降低,孔雀草地上部Cd累积量显著升高.间作处理下土壤Cd提取率与孔雀草单作处理无显著差异.油菜地上部Cd含量与土壤有效态Cd以及DOC含量分别呈极显著和显著的正相关关系.总之,Cd低积累油菜华骏与孔雀草矮杆红花间作组合表现最佳,在Cd污染菜地土壤的修复和安全利用中有较好的应用价值.     

Accumulation of cadmium and copper by female Oxya chinensis(Orthopera: Acridoidea) in soil-plant-insect system

One purpose of this research is to present accumulation of cadmium （Cd） and copper （Cu） by female Oxya chinensis （Orthopera： Acridoidea） in a simulated soil-plant-insect ecosystem treated with Cd. Fourth-instar nymphs of O. chinensis had been fed on wheat （Triticurn aestivum） seedlings contaminated with Cd and Cu for one month. In the ecosystem, the Cd concentration in wheat seedlings rose greatly with the increasing of Cd in the soil, but the Cu concentration in wheat seedlings was not found elevated. There was a highly significant difference（P〈0.05） in Cd concentrations of wheat seedlings and not any significant difference（P〉0.05） in Cu concentrations of wheat seedlings. The Cd and Cu concentration in different body part-head, thorax, abdomen, and hind femur, varied under different Cd concentrations in soil. There were significant differences （P〈0.05） in the four parts of Cd and Cu accumulations with all treatments. The order of Cd accumulation was thorax 〉abdomen 〉head 〉hind femur and the Cu was abdomen 〉thorax 〉 head〉hind femur. The results indicated that Cd and Cu were accumulated from the soil to grasshoppers through the plant; that is to say, Cd and Cu in environment could be transported to animal or human via food chain.     

磺胺间甲氧嘧啶-镉复合污染对作物种子发芽的影响

测定了黄潮土中常用兽药磺胺间甲氧嘧啶(SMM)与重金属镉(Cd)单一及复合污染对小麦和西红柿种子发芽(根伸长、芽伸长和发芽率)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应.结果表明,在单一污染物作用下,根伸长抑制率和芽伸长抑制率与药物浓度显著相关(P0.05);药物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SMM对2种作物的毒性效应明显强于Cd,SMM对小麦和西红柿根伸长的IC50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为33.7,49.3mg/kg,而Cd为507.3,599.8mg/kg.SMM和Cd复合污染时,在低Cd(200mg/kg)的胁迫下,联合作用主要体现为协同作用,但随着SMM浓度的增加,协同效应不显著(P>0.05);在高Cd(500mg/kg)作用下,二者的联合效应中Cd起主要作用.     

不同浓度锌处理下水稻幼苗对镉的累积效应

为探究锌（Zn）对水稻镉（Cd）累积的影响及其根表铁膜所发挥的作用,选取Cd高累积型水稻品种中9优547（简称"Z547"）和Cd低累积型水稻品种金优402（简称"J402"）,采用温室水培试验,研究0、2、5、10、15和20 μmol/L等6个Zn浓度下水稻幼苗对Cd的累积效应,以及不同浓度Zn处理对根表铁膜生成量的影响.结果表明:①随着c（Zn）的增加,Z547和J402水稻幼苗生物量均呈先增后减的趋势,分别在c（Zn）为2和10 μmol/L时达到最大值.②Z547和J402水稻幼苗中w（Cd）均呈先降后增的趋势,分别在c（Zn）为5和2 μmol/L时达到最小值;当水稻幼苗中w（Cd）达到最小值时,Z547根和地上部中w（Cd）分别为31.65和11.47 mg/kg,J402根和地上部中w（Cd）分别为22.58和14.36 mg/kg.③不同浓度Zn处理下水稻幼苗各部位中w（Cd）均与根表铁膜中w（Mn）、w（Fe）、w（Fe+Mn）呈显著正相关,高铁膜处理水稻幼苗中w（Cd）显著高于低铁膜处理,表明根表铁膜生成量的增加会促进Cd在水稻幼苗中的累积.研究显示,当c（Zn）较低时,c（Zn）的增加会抑制水稻幼苗对Cd的累积;当c（Zn）较高时,c（Zn）的增加会促进水稻幼苗对Cd的累积,而Zn可通过控制根表铁膜的生成来影响水稻幼苗对Cd的累积.      

有机酸、 EDTA对不同水稻品种Cd吸收及土壤Cd形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (0、 1和5 mg·kg^-1)污染下,外源有机酸、 EDTA对不同水稻品种产量、 品质、 Cd吸收以及土壤Cd形态和含量的影响.结果表明,加入有机酸、 EDTA提高了高Cd积累型水稻秀水63和常规品种Ⅱ优527产量,作用大小为有机酸、 有机酸+1/2EDTA>EDTA.加入有机酸、 EDTA降低了2个水稻品种的土壤交换态、 碳酸盐结合态和铁锰结合态Cd含量,但增加了土壤有机结合态和残渣态含量.加入有机酸、 EDTA使2个品种水稻秸秆、 根系、 籽粒Cd含量明显降低,其中,籽粒Cd含量分别下降了9.0%～49.3%和16.5%～30.6%(1 mg·kg^-1 Cd污染)、 12.7%～28.5%和4.3%～19.1%(5 mg·kg^-1 Cd污染),效果为EDTA>有机酸+1/2EDTA>有机酸.秸秆、 根、 籽粒Cd含量和积累量及土壤全Cd含量则以秀水63>Ⅱ优527,品种间差异达到显著水平（p<0.05）.有机酸+1/2EDTA既可降低Cd污染土壤上水稻籽粒中Cd含量,同时也提高了水稻的产量和品质.     

土壤甲苯、乙苯和二甲苯对蚯蚓及小麦的毒性效应

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)和小麦(Triticum aestivum L.)为受试生物,研究了土壤中甲苯、乙苯和二甲苯等苯系物(TEX)的毒性效应.结果表明,3种污染物对赤子爱胜蚓和小麦毒性影响呈明显的剂量-效应关系,甲苯、乙苯和二甲苯对蚯蚓的24hLC50分别为583.6,346.8,192.4mg/kg;48h LC50分别为454.3,167.1,127.2mg/kg.甲苯、乙苯和二甲苯对小麦芽伸长的10%抑制率(IC10)分别为342.2,195.4,45.9mg/kg;对小麦根伸长的10%抑制率(IC10)分别为206.7,134.5,26.3mg/kg.小麦芽长、根长均可用于指示土壤被甲苯、乙苯及二甲苯污染的程度,但小麦种子根长对3种污染物胁迫的响应较芽长更为敏感,根长抑制率与芽长抑制率之间呈明显的相关关系.     

Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

Characteristics of Cd uptake and accumulation in two Cd accumulator oilseed rape species

Two pot experiments were conducted under greenhouse conditions to investigate the characteristics of Cd uptake and accumulation by two Cd accumulator oilseed rape varieties and one Indian mustard grown on a loamy soil that had been artificially contaminated by different amounts of CdSO4 (0, 20, 40, 60, 80, 100 mg/kg soil). The relationship between shoot Cd uptake of the two oilseed rape cultivars and the soil Cd concentrations could be simulated via quadratic equations. The curve showed that maximum shoot Cd uptake of Indian mustard was 314.7μg/pot at soil Cd concentration of 87.8 mg/kg, while maximum uptake of the variety Xikou Huazi was 543.3 μg/pot at soil Cd concentration of 69.1 mg/kg and that of the variety Zhongyou Za-lhao was 576.7 μg/pot at soil Cd concentration of 84.0 mg/kg, suggesting that shoot Cd uptake ability of the two Cd accumulator oilseed rapes was significantly higher than that of the Indian mustard. Xikou Huazi had higher phytoremediation potential for Cd contaminated soil. Shoot Cd accumulation ability of the two Cd accumulator oilseed rapes was correspond and Cdwas easier translocated to the shoot than hyperaccumulator Indian mustard as comparation plant. Shoot Cd distribution pattern showed consistent and significant reduction from older leaves to younger ones of two oilseed rapes and Indian mustard. Cd uptake by oilseed rapes in growth prophase was higher than that of growth anaphase.     

不同作物种苗对水中重金属镉去除的比较研究

以玉米、向日葵和蓖麻为实验材料,研究了3种作物种苗对镉的去除效果以及种苗生理生化指标的变化情况.结果表明,①随着处理时间的延长,溶液中镉含量逐渐降低,去除过程主要集中在前48 h.在1 mg·L^-1和2 mg·L^-1 Cd溶液中,向日葵和蓖麻种苗的去除效果要好于玉米种苗的;而在5 mg·L^-1和10 mg·L^-1 Cd溶液中,去除效果顺序为：蓖麻>玉米>向日葵.②种苗从溶液中吸收的镉绝大部分集中在根部.3种作物种苗对镉的富集能力大小顺序为：向日葵>蓖麻>玉米.③在不同镉处理浓度下,3种作物种苗的叶片质膜透性、根系活力、叶绿素含量和游离脯氨酸含量等生理生化指标均有不同程度的变化.向日葵的根系活力和脯氨酸含量均与镉积累量呈现显著相关性;蓖麻叶片的质膜透性和脯氨酸含量均与镉含量呈现显著正相关.3种作物种苗对镉都有一定的耐受性,而向日葵和蓖麻种苗的耐受性比玉米种苗的强.