硅对锰胁迫下水稻吸收矿质元素的影响

揭示Mn胁迫下硅对水稻中营养元素的影响特点,可为减轻水稻锰毒害提供理论依据.因此,本文通过水培试验,利用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究施Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻营养元素的影响.同时,采用同步辐射X射线荧光(SRXRF)分析了营养元素的分布特点,以及各元素分布之间的相互关系.结果显示,高锰胁迫下,耐性品种叶片和根系的Mn含量都显著高于敏感品种.高锰胁迫抑制了敏感品种K元素从根部向叶片的转移,而降低了耐性品种的根部吸收K元素的能力.高锰胁迫下,施硅处理增加了敏感品种叶片中K、Fe和Zn的相对含量;可显著增加耐性品种叶片中K和Zn的相对含量,显著降低其Ca和Fe的相对含量.高锰胁迫下施硅可以促进敏感品种K元素的转运,促进耐性品种Zn元素转运.Si对耐性品种各元素含量保持相对平衡具有重要作用.水稻体内的锰大部分是硫酸锰,高锰胁迫下施硅不改变水稻植株体内的锰形态.     

外源Mn(Ⅱ)对菹草(Potamogeton crispus L.)生长及其铁锰含量的影响

菹草(Potamogeton crispus L.)对于富营养化水体具有良好的修复作用,而锰可能是沉水植物菹草恢复过程中的营养限制性因子之一. 采用浅水湖泊(武汉汤逊湖和南湖)沉积物培养菹草,研究外源Mn(Ⅱ)对菹草生物量,w(总叶绿素)及铁、锰吸收量〔m(Mn)和m(Fe)〕的影响. 结果表明:Mn(Ⅱ)对菹草生长具有促进作用;添加Mn(Ⅱ)和不添加Mn(Ⅱ)的菹草上述各项指标值差异显著;无论是否添加Mn(Ⅱ),菹草茎叶m(Mn)与m(Fe)均呈高度正相关,菹草对Fe和Mn的吸收未表现出拮抗作用,且在菹草生长周期内,其茎叶锰铁比〔w(Mn)/w(Fe)〕保持在0.03～0.07的较低水平,与陆生植物对Fe和Mn的吸收机制存在明显差异.      

接种丛枝菌根真菌对露天矿区不同配比沙土与黏土的培肥效应分析

在室内盆栽条件下,研究沙土和黄土配比联合接种AM真菌对根际土壤养分、有机质含量,植物叶片营养元素含量等的影响。结果表明:接种AM真菌后玉米的生物量和叶片营养元素含量均呈现不同程度的提高,沙土与黄土质量比为1∶1和3∶1中接菌处理的提高作用较为显著;接菌后土壤中的速效磷和速效钾含量降低的同时有机质含量增加。将黄土和沙土进行优化配比可以显著提高菌根侵染率和玉米的生物量,提高土壤速效磷和有机质的含量,提升玉米叶片的营养元素含量。相关性分析表明,菌根侵染率与土壤各理化指标之间存在相互的正效应,菌根侵染后对植物营养吸收具有协同作用。     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.     

硒对水稻吸收积累和转运锰、铁、磷和硒的影响

采用土壤盆栽法研究硒对水稻吸收积累和转运锰、铁、磷和硒的影响.结果表明,土壤添加Se可导致水稻铁膜、根系、茎叶、谷壳和糙米中Se含量显著提高,水稻茎叶、谷壳和糙米中Mn含量显著降低.当土壤添加0.5 mg·kg-1Se和1.0mg·kg-1Se时,水稻茎叶Mn含量分别比对照处理降低32.2%和35.0%,谷壳Mn含量分别降低22.0%和42.6%,糙米Mn含量分别降低27.5%和28.5%.Se对水稻各部位的P和Fe(除谷壳外)含量影响不大.土壤添加Se对水稻铁膜、根系、茎叶和谷壳向糙米转运P和Fe的影响均不显著,但Se添加可以显著地降低水稻铁膜和根系向糙米中转运Mn的能力.与对照相比,土壤添加1.0 mg·kg-1Se导致Mn由铁膜和根系向糙米中的转运系数分别降低38.9%和37.9%.添加Se对水稻铁膜、根系、茎叶、谷壳和糙米中Mn、Fe、P和Se的分配比率也产生不同程度的影响.研究结果暗示可通过土壤添加Se来减少水稻对Mn的吸收积累和转运,从而降低Mn通过食物链途径对人体健康造成危害.     

丛枝菌根真菌对铈污染土壤上玉米生长和铈吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的铈(Ce)污染土壤(100、500、1 000 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus aggregatum(GA)和Funneliformis mosseae(FM)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比和稀土元素Ce吸收、转运的影响,旨在为稀土污染土壤的治理提供基础数据和技术支持.结果表明,GA和FM均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为7.12%~74.47%;随着土壤Ce污染程度的增加,玉米菌根侵染率、地上部和根部的生物量、营养元素N、P、K的吸收量以及Ce从根到叶的转运率均显著降低,而玉米植株的C:P和N:P、地上部和根部Ce含量显著升高.接种AM真菌不同程度地促进了玉米的生长,在重度Ce污染土壤接种FM对玉米生长的促进作用显著高于GA,而在轻度和中度Ce污染土壤二者之间无显著性差异;接种显著改善了玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C:N:P在轻度和中度Ce污染土壤GA对营养元素吸收的促进作用要显著高于FM,而在重度Ce污染土壤则反之;接种也显著增加了轻度Ce污染土壤玉米地上部和根部Ce含量,而对中度和重度Ce污染土壤上玉米Ce的吸收无显著影响,促进了Ce从根部到地上部分的转运.试验初步证明,AM真菌能够减轻稀土元素Ce对植物的毒害作用,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值.     

基于N：P化学计量特征的高寒草甸植物养分状况研究

土壤养分条件影响不同功能群植物的养分状况与生长,这在施肥实验中已得到充分验证.然而,自然养分梯度下植物-土壤养分耦合关系的研究仍然缺乏.基于植物N∶P化学计量学特征,本研究探讨青藏高原亚高寒草甸自然养分梯度下不同功能群植物氮状况及生物量变化.2008年、2009年N∶P比值分别为9.83和11.57,其低群落N∶P比验证了该地区自然植被主要受到N素的限制.偏冗余分析(partial RDA)结果显示,随着土壤氮素可利用性的增加杂草生物量比例上升,而豆科、禾草生物量比例下降.豆科的固氮作用以及禾草的高养分利用效率分别提高其在氮限制植被中的竞争力;这些结果表明,全球氮沉降的增加将提高杂草的优势度.豆科生物量比例与群落、非豆科植物的N∶P显著正相关,表明豆科植物能够改善群落的氮状况,包括降低非豆科植物的氮限制水平.     

类芦植被对煤矸石堆场特征金属的富集特征及生物有效性的影响

以贵阳市花溪区麦坪乡废弃煤矿矸石堆场为研究区域,选择经过长期自然恢复定居于煤矸石堆场上的类芦植被为研究对象,研究类芦植被参与对煤矸石中特征金属(Fe、Mn、Cu、Zn)的富集特征、空间分布以及生物有效性的影响。结果表明:类芦植被参与下,煤矸石堆场特征金属在空间上主要分布在根系层和表层,且类芦地上部分对Mn和Fe、Cu、Zn的富集系数分别大于(比值1)和小于地下部分(比值1),类芦各部位金属含量的检测结果表明,Mn和Fe、Cu、Zn被类芦吸收后分别储存于地上部分(茎叶)和地下部分(根部)。类芦植被对Mn(3.62)和Fe(0.32)、Cu(0.60)、Zn(0.93)的转运系数分别大于1和小于1。相关分析结果表明,类芦植被对煤矸石特征金属的富集量与金属的有效态含量、全量之间呈显著或极显著正相关。除类芦根系层Mn的生物有效性高于对照外,类芦植被的存在能够明显降低煤矸石中特征金属的生物有效性,并对煤矸石中Mn、Zn具有较大转运、富集能力,因此可选择类芦作为煤矸石堆场污染物释放的原位生态控制和生态修复的先锋植物或优势植物。     

镉对蓖麻耐性生理及营养元素吸收转运的影响

通过营养液栽培实验,研究了不同浓度Cd(0、25、50、100、200μmol·L-1)处理对能源植物蓖麻生长、生理特性、Cd积累以及营养元素吸收的影响.结果表明,200μmol·L-1的Cd处理使叶片、茎部鲜重和植株总鲜重分别下降了63.68%、55.21%和52.69%,根系鲜重则无显著变化;叶片过氧化氢和丙二醛含量分别提高了3.81和2.22倍,产生了明显的氧化胁迫作用;酸溶性巯基、还原型谷胱甘肽和植物络合素含量分别提高了1.73、12.63和1.62倍,GSH对于蓖麻Cd胁迫具有显著的缓解作用.根系Cd积累量和植株总积累量分别增加了3.15和2.41倍,蓖麻主要将Cd富集在其根系,有助于减轻Cd对地上部的毒害.Cd抑制蓖麻植株K和Ca的吸收,促进根系和茎部P吸收,高浓度Cd抑制P向叶片的转运;植株Zn和Cu含量、根系和茎部Mg含量表现为低促高抑,植株Mn含量及根系Fe含量表现为低抑高促.可见,Cd处理对不同营养元素的吸收有着不同的影响,应根据Cd胁迫条件下不同营养元素吸收特性来合理调控其供应.     

栾树对湘潭锰尾矿土不同处理方式下植被修复盆栽实验

锰矿废弃地植被修复可促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展,植被修复方法和技术措施对锰矿废弃地的修复至关重要,混合基质中尾泥和尾渣的配置比例与配置方式也是提高植物存活率的关键技术措施.本研究采用栾树进行锰矿废弃物(尾泥和尾渣)盆栽试验,探讨不同混合比例处理方式下锰尾矿废弃物的特性以及栾树对重金属锰的植物修复效果.结果表明:(1)锰矿尾泥呈酸性,尾渣呈碱性,尾渣中全Mn和有效Mn含量高于尾泥,二者混合基质的p H值和全Mn含量则随着尾渣含量所占比例的增加而升高,但有效Mn含量则逐渐降低.(2)不同比例的尾泥和尾渣混合基质可以有效改善土壤的物理性质,提高栾树的存活率和改善植物的生长状况;随尾泥含量的增加,栾树总生物量增多,生产力提高,当V(尾渣)∶V(尾泥)=3∶1时的栾树生产力与对照土壤中的栾树生产力相当.(3)从栾树各器官的Mn富集量、生物富集系数和转移系数来看,栾树不属于Mn超富集植物,但作为Mn的低积累植物,属于Mn的耐性树种,具有较强的适应性,可用于锰矿废弃地的植物稳定修复.     

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.     

南沙群岛海域沉积物环境与间隙水中的铁锰

研究了南沙群岛海域泻湖及礁外沉积物间隙水中的Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋、浓度及其比值、沉积物－海水界面扩散通量、沉积物类型及其氧化还原环境。结果表明，间隙水中的Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋浓度泻湖高于礁外，Ｆｅ＾２＋（礁）／Ｆｅ＾２＋（泻）浓度比为０．２８，Ｍｎ＾２＋（礁）／Ｍｎ＾２＋（泻）浓度比为０．６６，Ｍｎ＾２＋／Ｆｅ＾２＋比值泻湖内为１．４７，礁外为３．５２，Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋均是从沉积物向上覆     

根分泌物对根际重金属动态的影响

介绍了采用上，下分根试验，使水稻根系下部生长在不同浓度铁营养液中，研究不同供铁处理对不同品种水稻吸收生金属和微量元素及其在体内转移和运输的影响。结果表明缺铁处理时常优８７－８８品种的植株地下部铁含量仅为正常供铁处理的５８％，而Ｃｄ，Ｚｎ的含量却比正常供的植株高１．４倍；缺铁时远诱一号和科长８９－１１３两个品种植株地上部含铁量也比正常供铁时低，但差异不如常优８７－８８明显，Ｃｄ，Ｚｎ含量比正常供铁时     

广西荔浦锰矿废弃地植被及优势植物重金属生物蓄积特征

通过对广西荔浦锰矿废弃地植被的调查,共记录到高等植物32种,隶属31个属,18个科。优势植物包括马唐、蕨、白茅、井栏边草、地桃花、商陆、加拿大飞蓬、石山桂花和板栗等九种。对土壤和植物的Fe、Mn、Cd、Pd和Cu等重金属分析结果表明,土壤中的Fe和Mn最高含量分别达到140221mg.kg-1和12114mg.kg-1。优势植物的分布与土壤中Fe和Mn的含量有关,井栏边草分布区土壤中的Mn含量最高,白茅分布区土壤中Mn含量最低;Fe含量最高的土壤为地桃花分布区,最低为白茅分布区。优势植物对Fe和Mn的生物积累特征表现出较大的差异。加拿大飞蓬和马唐有较强的扩散能力,对Mn也有较高的抗性,可作为锰矿废弃地植被重建的先锋物种;商陆和板栗对Mn有较强的富集能力(叶片锰含量分别达3280mg.kg-1和2510mg.kg-1),可用于Mn污染土壤的植物修复。     

Mineral nutrient imbalance, DNA lesion and DNA-protein crosslink involved in growth retardation of Vicia faba L. seedlings exposed to lanthanum ions

Effects of mineral nutrient imbalance, DNA lesion and DNA-protein crosslink on growth of Vicia faba L. seedlings hydroponically cultivated in concentrations of extraneous lanthanum (La) for 20 days were investigated in the present experiment. The results showed that contents of La, Cu or K elements in roots generally changed synchronously with those in leaves, while Ca, Fe, Zn, Mg, Mn or P in the roots altered inversely to those in the leaves. Thus, the extraneous La led to redistribution and imbalance of mineral nutrient elements in the roots and leaves. DNA lesion and DNA-protein crosslink were investigated by single cell gel electrophoresis (SCGE) and sodium dodecyl sulfate/potassium (SDS/K⁺) precipitation methods, respectively. The results demonstrated that the increasing La induced DNA break and DNA-protein crosslinks (DPCs) in the seedlings. These results suggested that mineral nutrient imbalance, DNA lesion and DNA-protein crosslink were involved in the growth retardation and growth alteration of the seedlings, which may help to understand the mechanisms of rare earth elements (REEs) on plant growth.     

Does copper reduce cadmium uptake by different rice genotypes？

A hydroponics experiment was conducted to investigate the effect of copper （Cu） on cadmium （Cd）, calcium （Ca）, iron （Fe）, and zinc （Zn） uptake by several rice genotypes. The experiment was carried out as a 2×2×4 factorial with four rice genotypes and two levels of Cu and Cd in nutrient solution. Plants were grown in a growth chamber with controlled environment. The results showed a significant difference between the biomass of different rice genotypes （P 〈 0.001）. The Cd and Cu concentration in the solution had no significant effect on the biomass. The addition of Cu significantly decreased Cd uptake by shoots and roots of rice （P 〈 0.001）. The Cd concentration did not significantly influence Ca uptake by plants, whereas the Cu concentration did （P = 0.034）. There was a significant influence of Cd on Fe uptake by shoots and roots （P 〈 0.001, P = 0.003, respectively）. Zn uptake decreased significantly as the addition of Cd and Cu increased in shoots. We concluded that Cu had significant influence on Cd uptake. The possible mechanisms were discussed.     

Assessment of potential soybean cadmium excluder cultivars at different concentrations of Cd in soils

The selection of cadmium-excluding cultivars has been used to minimize the transfer of cadmium into the human food chain. In this experiment, five Chinese soybean plants were grown in three soils with different concentrations of Cd (0.15, 0.75 and 1.12 mg/kg). Variations in uptake, enrichment, and translocation of Cd among these soybean cultivars were studied. The results indicated that the concentration of Cd in seeds that grew at 1.12 mg/kg Cd in soils exceeded the permitted maximum levels in soybeans. Therefore, our results indicated that even some soybean cultivars grown on soils with permitted levels of Cd might accumulate higher concentrations of Cd in seeds that are hazardous to human health. The seeds of these five cultivars were further assessed for interactions between Cd and other mineral nutrient elements such as Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn. High Cd concentration in soil was found to inhibit the uptake of Mn. Furthermore, Fe and Zn accumulations were found to be enhanced in the seeds of all of the five soybean cultivars in response to high Cd concentration. Cultivar Tiefeng 31 was found to fit the criteria for a Cd-excluding cultivar under different concentrations of Cd in soils.     

重庆秀山锰矿区土壤和植物锰污染调查与评价

文章通过现场取样对重庆秀山锰矿区锰污染状况进行了调查分析。应用地积累指数法对锰矿区矿渣堆以及农田土壤Mn污染进行评价,结果表明矿区土壤及部分农田土壤Mn污染极其严重。矿区植物对Mn的吸收表现为富集型植物(如垂序商陆Phytolacca americana Linn.)、根部囤积型植物(如紫花香薷Elsholfizia argyi Levl.)、规避型植物(如长波叶山蚂蝗Desmodium sequax Wall.),可根据其特点通过制定合理的植被恢复措施修复Mn污染土壤。采用单项污染指数法对矿区种植蔬菜的Mn污染水平进行评价,发现辣椒、萝卜的食用部分受Mn污染极严重,长期食用这些蔬菜对人体健康存在很大风险。