不同玉米品种Cd、Pb、Zn和As积累与转运特性

通过田间试验,研究了22个玉米品种同时在未污染、轻度、中度和重度重金属Cd、Pb、Zn和As复合污染农田土壤条件下,玉米植株各部位对Cd、Pb、Zn和As的富集和转运特性,并对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这8种重金属元素进行了主成分分析和相关性分析,探讨了玉米植株吸收Cd、Pb、Zn和As含量与土壤中重金属元素形态含量的关系.结果表明：①玉米植株不同部位Cd和Zn含量分布规律为：穗上茎叶>穗下茎叶>根>籽粒,Pb分布规律为：根>穗下茎叶>穗上茎叶>籽粒,As分布规律为：根>穗上茎叶>穗下茎叶>籽粒,分布规律的不同与作物本身积累特性以及研究区土壤中Cd、Pb、Zn和As的环境活性高低密切相关.②22个玉米品种遗传背景的较大差异造成品种间Cd和Pb的积累具有显著差异（P<0.05）,表现为4种趋势：Cd和Pb复合高积累品种,单一Cd或Pb低积累品种（低Cd高Pb、低Pb高Cd）,Cd和Pb复合低积累品种.其中3个品种籽粒Cd含量超过国家食品安全标准,14个品种茎叶Cd含量超过国家饲料卫生标准;所有品种茎叶和籽粒Pb含量均未超标,但部分品种籽粒Pb含量接近限值具有超标风险;不同玉米品种茎叶和籽粒As含量均远低于标准限值,表现出稳定的低积累特性;不同玉米品种茎叶Zn含量随土壤Zn含量的升高而升高,但籽粒Zn含量维持在满足植株正常生长的阈值范围内.③研究区玉米植株中Cd、Pb、Zn和As具有一定的同源性,主要受土壤中Cd、Pb、Zn和As污染物含量超标的影响较为深刻,这说明矿山采选和尾矿堆存带来的人为来源,玉米植株中Cu元素受到一定人为污染来源的影响,但影响程度有限;玉米植株中Hg、Ni和Cr元素间具有一定的同源性,说明成土母质和风化产物累积的自然来源.④玉米植株各部位Cd、Pb、Zn和As元素含量,以及Cr和Ni元素含量均具有极显著正相关性（P<0.01）,Cd、Pb、Zn和As元素在植物体内的运输机制可能有共同之处,从玉米根部向地上部迁移方面表现出协同效应,Cr和Ni元素同样如此.而玉米茎叶中Hg与Cd、Pb、Zn和As元素,以及籽粒中Hg与Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn元素均表现出一定的拮抗作用.⑤采用对照优选法将同时满足：茎叶Cd、Pb和As含量未超过国家饲料卫生标准,籽粒Cd、Pb和As含量未超过国家食品安全标准,籽粒Cd、Pb和As聚类分析为低积累类群,植株茎叶和籽粒Cd、Pb和As富集和转运系数较低作为优选条件,筛选出C18（先玉335）可作为Cd、Pb和As复合低积累且籽粒Zn含量维持在正常水平的优选玉米品种,适宜在北方工矿企业周边重金属复合污染农田推广应用.     

基于大田试验的铅镉复合污染土壤中甜糯玉米低积累特性

为筛选适合在铅（Pb）、镉（Cd）复合污染土壤种植的低积累特性甜糯玉米品种,选取39个玉米品种,通过大田试验,研究其籽粒和秸秆对Pb和Cd的富集特性和差异.将玉米产量、富集系数和基于土壤Pb和Cd风险阈值的方法作为筛选低积累玉米品种的评价指标.结果表明,不同品种玉米的产量、籽粒和秸秆的Pb和Cd含量之间存在显著差异（P<0.05）.籽粒对Pb和Cd的富集系数分别为0.00003~0.00230和0.01~0.15,秸秆对Pb和Cd的富集系数分别为0.003~0.065和0.64~4.28.通过对不同玉米富集系数的聚类分析,综合不同品种玉米的土壤Pb和Cd风险阈值得出,惠甜5号、新美甜818和玉糯9号可在Pb和Cd含量超风险管制值的耕地安全生产,天贵糯937和金萬糯2000可在Cd含量超风险筛选值的耕地安全生产.惠甜5号、新美甜818和玉糯9号作为Pb和Cd复合低积累品种,适宜在广西铅镉复合污染土壤上推广种植,天贵糯937和金萬糯2000作为籽粒低积累、秸秆Cd高积累品种,建议将其作为植物修复资源加以利用.     

根系互作对玉米与续断菊铅镉累积的影响及其效应分析

通过单作(PVC塑料隔板分隔)、隔根(尼龙网分隔)、间作(不分隔)3种处理方法研究玉米、续断菊不同互作方式对Pb、Cd吸收的影响,并对根系效应进行了分析。结果表明:(1)3个处理中玉米生物量隔根相比单作增加了74.32%,间作相比单作减少了15.57%;续断菊生物量间作比单作增加了78.29%,隔根比单作增加了16.45%。(2)玉米Pb含量间作比较单作降低了27.4%,隔根相比单作降低了15.10%;玉米Cd含量隔根显著高于单作和间作,分别高出16.62%和14.11%,单作与间作之间无显著性差异。(3)续断菊Pb含量间作显著低于单作与隔根,分别低29.73%和23.68%,隔根与单作之间差异性不显著;续断菊Cd含量间作显著高于单作和隔根,分别高出38.97%和38.65%,单作与隔根之间差异性不显著。(4)3种处理中,与单作玉米Pb累积量比较,间作降低了37.68%,隔根增加了53.27%;续断菊Pb累积量间作比单作增加了170.21%,隔根比单作增加了48.47%。3个处理中,玉米Cd累积量间作比单作降低了44.32%,隔根比单作增加了98.86%;续断菊Cd累积量间作比单作增加145.90%,隔根与单作之间没有显著性差异。(5)3个处理中玉米Pb有效转运系数间作单作隔根;玉米Cd有效转运系数间作单作隔根。3个处理中续断菊Pb有效转运系数间作单作隔根;续断菊Cd有效转运系数间作单作隔根。(6)根系互作总效应抑制了玉米对Pb、Cd的吸收,其中根系效应抑制了玉米对Pb、Cd的吸收,溶液菌根效应促进了玉米对Cd的吸收;根系互作总效应促进了续断菊对Pb、Cd的吸收,其中,根系效应抑制了续断菊对Pb的吸收累积,促进了续断菊对Cd的吸收累积,溶液和菌丝效应促进了续断菊对Pb的吸收累积,抑制了续断菊对Cd的吸收累积。结果表明,根系作用降低了玉米Pd、Cd累积量,提高了续断菊Pb、Cd累积量。     

玉米对铅胁迫的响应及体内铅化学形态研究

通过砂培试验,研究了铅(Pb)胁迫下不同品种玉米根、茎叶中Pb的化学形态变化,进一步探讨玉米耐Pb机制.结果表明,本试验中对Pb胁迫耐性最强的玉米品种为郑单958和隆平206,耐性最差的为联创5号.不同浓度Pb胁迫下玉米根、茎叶中Pb主要以无毒的醋酸提取态和盐酸提取态为主,比例高达60%~87%,这一比例根部略高于茎叶;而活性较强的乙醇提取态和水提取态Pb含量两者合计所占比例为6%~20%.100 mg·L-1Pb胁迫下隆平206茎叶中Pb的乙醇和水提取态合计值最低(0.52 mg·kg-1),其次是郑单958(0.93 mg·kg-1),最高的为联创5号(2.78 mg·kg-1);800 mg·L-1Pb胁迫下,郑单958茎叶中Pb的乙醇提取态和水提取态合计值最低,为2.41 mg·kg-1,因此郑单958耐Pb,可能与体内有毒形态Pb向无毒形态Pb的转换有关.     

铅锌矿区土壤-植物系统中植物吸收铅的研究

基于野外现场系统采样,结合室内全量、形态含量检测技术,分析了湘西铅锌矿区几类粮食中铅等元素的质量状况以及水稻植株中铅的吸收和分配.结果表明,湘西铅锌矿区粮食中存在高铅污染风险,与对照相比,矿区稻米、玉米、黄豆等粮食中铅的平均含量分别增加2.4倍、1.2倍和3.3倍.粮食铅含量因品种不同、采集部位不同而异,铅含量由高到低依次为:黄豆＞稻米＞玉米(粮食品种间),根＞茎叶＞籽粒(植株部位间),稻根对铅表现出极强的束缚力和耐受性.相关分析显示稻根中的铅主要来自土壤,而水稻地上部分的铅则可能主要源自大气.矿区粮食中汞、镉、铅等多种重金属共同富集,亟需开展矿区粮食中重金属复合污染的机理及其健康风险研究.     

蕹菜镉积累典型品种的根际土壤酶研究

通过在镉含量高、低不同的2种土壤上的自制根箱试验并对所种植作物的镉含量进行相关性分析,研究了两种蕹菜镉积累典型品种,强坤柳叶白骨（QK,Cd-PSC）和台湾308纯白柳叶（T-308,非Cd-PSC）的根际土壤酶区系.结果表明：品种间茎叶镉含量差异极显著;在高镉条件下,蕹菜茎叶Cd含量与根际转化酶活性呈显著正相关;在低镉条件下,与根际碱性磷酸酶活性呈显著负相关.     

土壤改良剂联合间套种技术修复重金属污染土壤:田间试验

在田间条件下,验证通过盆栽试验初步筛选出的几种改良剂在玉米和东南景天间套种修复重金属污染土壤的大田实际应用效果.研究结果表明,施用改良剂蘑菇渣肥、云母和沸石能有效降低玉米籽粒和茎叶中的Cd和Pb,玉米籽粒Cd和Pb含量均达到食用标准.蘑菇渣肥显著增加了东南景天对Cd的提取量,腐植酸显著促进了东南景天对Pb的吸收,因此,蘑菇渣和腐植酸可以应用于玉米和东南景天套种系统.施用云母和沸石可以显著提高土壤pH值,降低土壤可交换态Cd/Pb含量,从而降低二种植物对Cd/Pb的吸收;然而,施用蘑菇渣肥和腐植酸却增加土壤可交换/吸附态Cd/Pb含量.植物根系吸收Cd的稳定常数显示该有机吸附态Cd难于被玉米根系吸收.     

兰坪铅锌矿区周边农田土壤--玉米体系Pb含量及其污染特征研究

以云南省兰坪县铅锌矿周边农田为研究对象,测定和分析其上生长的玉米植株及其根部土壤Pb含量,结果表明：①云南省兰坪县铅锌矿区周边农田生长的玉米根、茎、叶和籽实Pb的平均含量分别为219．17mg／kg、99．2mg／kg、142．86mg／kg、79．18mg／kg;②云南省兰坪县铅锌矿区周边农田土壤Pb含量为1126．12—3640．25mg,／kg,是我国土壤环境质量标准（GB15618--1995）的7．5～25．8倍;③13个玉米样品籽实Pb含量超过了我国粮食卫生标准（NY861-2004）的19．1—588．9倍;④玉米根部土壤Pb含量和玉米叶片中的Pb含量呈极显著正相关。     

不同磷肥对水稻铅积累的影响及其机理

采用盆栽实验,研究外源添加过磷酸钙(SSP)、磷酸二铵(DAP)对于铅胁迫下水稻的生长、铅吸收和铅分布的影响.结果表明:在铅胁迫下,水稻根、茎叶、籽粒的生物量随着两种磷肥浓度的增大而增大,以施加DAP的水稻茎和叶生物量增幅最大,分别增加13.77%和44.17%.水稻体内铅大部分分布在细胞壁中,并随铅浓度的增加,两种磷肥提高了细胞壁对铅的固定能力,有效抑制了水稻对Pb的吸收,Pb在水稻体内的分布表现为根茎叶籽粒,其中SSP的效果大于DAP,施加SSP有效地降低了水稻籽粒Pb的含量.     

颗粒有机质对水稻镉吸收及转运的影响

采用盆栽试验,通过测定不同颗粒有机质(POM)添加量下土壤、POM中有机碳(POM-C)和Cd(POM-Cd)含量及水稻各部位Cd含量,研究了POM对紫色水稻土水稻镉吸收的影响及机制.结果表明:添加POM提高了土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、POM-C、POM-Cd、POM对Cd的富集系数和土壤有效Cd含量,在POM添加量达2. 5 g·kg~(-1)时可显著提高土壤POM-C和POM-Cd比例.添加POM提高了水稻植株生物量及Cd在水稻植株中的总累积量,但使水稻根Cd含量降低24%～42%,茎叶Cd含量提高9%～30%,籽粒Cd含量在POM添加量为0. 5 g·kg~(-1)和1. 0 g·kg~(-1)时分别降低了17%和36%,添加量为2. 5 g·kg~(-1)时提高了39%.添加POM对Cd在水稻根和茎叶中的分配不显著,但POM添加量较少时可抑制Cd从水稻茎叶向籽粒转运,POM添加达到一定量时,促进Cd从茎叶向籽粒转运,最终提高籽粒中Cd含量.相关分析结果表明,土壤有效Cd是影响茎叶Cd累积的主要因素,POM-Cd总量是影响籽粒中Cd累积的主要因素.因此,添加POM可通过改变土壤SOC、DOC、POM-C、POM-Cd及有效镉含量,影响水稻对Cd的吸收.     

大白菜对铅积累与转运的品种差异研究

采用盆栽试验,研究了15种大白菜对铅(Pb)积累与转运的品种差异,以期筛选具有Pb低积累潜力的大白菜品种.结果表明,15种大白菜地上部Pb含量存在显著品种差异(P0.05),表明大白菜对Pb毒害具有一定的耐受性.根据地上部Pb含量、转运系数和Pb耐性等指标评价,第一春宝可视为具有Pb低积累潜力的大白菜品种.     

铅低积累大豆的筛选及铅对其豆中矿物营养元素的影响

筛选和培育铅低积累作物品种已被用来降低铅流入到人们的食物链中.本实验采用盆栽方法,研究了16个选定的大豆品种在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下的生长反应,并评估其对铅的耐性.结果表明,在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下,大豆中Pb含量有显著差异(p0.05),其平均值分别为0.19和0.27 mg·kg-1.在两种Pb梯度处理下富集系数的范围分别为0.003~0.014和0.002~0.012.16种大豆品种的富集系数在两种Pb梯度处理下均小于0.02,且存在显著差异(p0.05),表明大豆吸收的Pb主要积累在根部.大豆品种:垦丰16号、绥农28号、中黄35号和黑河35号被发现符合低铅积累大豆品种的标准.这4个品种的大豆被进一步用于评估Pb和其他矿质营养元素之间的相互作用,如Ca、Cu、Fe、Mg、Mn和Zn.土壤中Pb含量会影响大豆对微量矿物营养元素的吸收,表现为土壤中高剂量Pb能抑制大豆对Ca、Cu、Fe、Mg和Zn的吸收,同时增加其对Mn的吸收和积累.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

南荻对土壤铅污染的耐性与吸收积累研究

通过土壤盆栽试验,研究了不同浓度梯度pb2＋胁迫下南获整个生长发育周期的生长、土壤理化性状的变化以及不同生长阶段的根系固定重金属含量变化的过程,结果表明：（1）种植南获植物的土壤pH值随着月份的变化呈减小趋势;（2）种植南获的土壤中铅随植物的生长逐渐减少;（3）南获对重金属铅的积累顺序为：根〉叶〉茎,对土壤中重金属的修复机理主要是通过根系固定作用。     

不同冬小麦品种镉富集转运及离子组特征差异

为揭示影响冬小麦籽粒镉(Cd)含量品种差异的关键因素,通过大田试验种植3种Cd低积累小麦和2种Cd高积累小麦,研究不同品种各器官Cd的富集转运特征及离子组特征,并通过相关性分析和主成分分析探讨造成不同冬小麦品种籽粒Cd含量差异的关键器官、关键过程及关键元素.结果表明,颖壳、穗轴、节间1和节点1等器官的Cd富集系数,以及...     

玉米幼根对铅的吸收途径及有关的两种酶活性变化初探

经组织化学的方法研究证明,玉米幼根对铅的吸收经过了两条通道,即自由空间通道和共质体通道。测定玉米幼根吸收铅后ATP酶及酸性磷酸酶活性的变化,发现铅使共质体中这两种与能量代谢有关的酶活性增强,从而提出存在主动运输可能的设想。本文采用的组织化学方法,也可作为铅污染的生物监测方法。     

The role of arbuscular mycorrhiza on change of heavy metal speciation in rhizosphere of maize in wastewater irrigated agriculture soil

To understand the roles of mycorrhiza in metal speciation in the rhizosphere and the impact on increasing host plant tolerance against excessive heavy metals in soil, maize ( Zea mays L. ) inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus ( Glomus mosseae) was cultivated in heavy metal contaminated soil. Speciations of copper, zinc and lead in the soil were analyzed with the technique of sequential extraction. The results showed that, in comparison to the bolked soil, the exchangeable copper increased from 26% to 43% in non-infected and AM-infected rhizoshpere respectively; while other speciation (organic, carbonate and Fe-Mn oxide copper) remained constant and the organic bound zinc and lead also increased but the exchangeable zinc and lead were undetectable. The organic bound copper, zinc end lead were higher by 15%, 40% and 20%, respectively, in the rhizosphere of arbuscular mycorrhiza infected maize in comparison to the non-infected maize. The results might indicate that mycorrhiza could protect its host plants from the phytotoxicity of excessive copper, zinc and lead by changing the speciation from bio-available to the non-bio-available form. The fact that copper and zinc accumulation in the roots and shoots of mycorrhia infected plants were significantly lower than those in the non-infected plants might also suggest that mycorrhiza efficiently restricted excessive copper and zinc absorptions into the host plants. Compared to the non-infected seedlings, the lead content of infected seedlings was 60% higher in shoots. This might illustrate that mycorrhiza have a different mechanism for protecting its host from excessive lead phytotoxicity by chelating lead in the shoots.     

苦荞低镉积累品种筛选及富集转运特征分析

以贵州省毕节市7个本地苦荞品种为供试对象,采用田间小区模式,研究受Cd污染的农用地上,不同品种苦荞植株对Cd的积累能力差异,探讨苦荞不同部位对Cd的富集转运能力,筛选出低Cd积累品种并分析其应用前景.结果 表明,(1)7个苦荞品种根部与籽粒两个部位Cd含量存在显著性差异,根部表现在黔苦4号(2.31 mg/kg)与黔苦...