茴香对镉胁迫下钼硼锌协同处理的响应及精油组分的影响

采用营养液培养方式,以茴香(Foeniculum vulgare Mill.)为试验材料,研究了2 mg·L-1镉质量浓度下,钼硼锌协同处理对茴香植株生长、生理指标、地上部和根系镉含量及精油组分的影响。结果表明:镉胁迫下,与对照相比,钼硼锌协同处理均未显著促进茴香植株株高生长;T5处理有利于茴香植株生物量累积和叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素的合成,T1处理的可溶性糖含量最高,可溶性蛋白质含量最低,脯氨酸含量较低,丙二醛(MDA)含量最高,且叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素的合成显著受到抑制。镉胁迫下,钼硼锌协同处理后,茴香植株地上部和根系镉含量均高于对照。茴香精油中反式-茴香脑含量以T6处理最高。总之,镉胁迫下,钼硼锌协同处理并不能缓解镉对茴香植株的毒害作用;在轻微镉污染的土壤上种植茴香以食用地上部为目的,则不宜进行钼硼锌配施,否则会增加食入镉的危险性;利用茴香进行镉污染土壤修复为目的,则建议进行钼硼锌配施,可增加茴香植株对镉的吸收累积,提高修复效率。从提高修复效率和茴香精油质量方面综合考虑,T6处理效果最好。研究结果可为镉污染农田土壤上植物种植过程中钼硼锌的合理配施提供理论参考。     

镉对桐花树幼苗生长及渗透调节的影响

采用土培方法研究不同质量分数Cd(0.5～50mg·kg-1)对桐花树Aegicerascorniculatum幼苗的生长及渗透调节的影响。结果表明:低质量分数Cd(0.5mg·kg-1)处理条件下,桐花树幼苗株高、植株鲜物质量均显著高于对照,根长、叶绿素质量分数则没有显著增加;高质量分数Cd(50mg·kg-1)条件下,这些参数均显著降低,说明高质量分数Cd胁迫下,植株正常生长受到抑制。除了0.5mg·kg-1条件外,叶片淀粉质量分数变化趋势总体上是随着Cd的增加而下降。在5~50mg·kg-1Cd处理下,渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸均显著增加,与Cd质量分数存在正相关性。Cd胁迫下,渗透调节物质的积累作用是桐花树对Cd胁迫的主要响应过程,可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸与可作为Cd对桐花树污染的检测指标。     

镉对不同硝酸盐累积型小白菜及根际土壤氮素转化的影响

镉污染是农业生态和农产品安全的重大威胁。采用盆栽方法,对比分析硝酸盐高、低累积型品种的小白菜Brassica chinens(前者为品种H,抗病矮脚黄;后者为品种L,金夏时青梗菜)对镉污染的响应,探究不同镉水平对小白菜-土壤系统氮素吸收和转化效应,以期为城郊蔬菜的安全生产提供依据。结果表明,在土壤镉质量分数为0~0.5 mg·kg-1时,小白菜生长不受影响,品种间氮素累积量为品种H品种L。随着镉质量分数的增加,2个品种小白菜生物量均显著降低,品种H单株鲜质量最大降幅达20%,表现更为敏感。镉质量分数高于0.5 mg·kg-1时,显著降低了品种H的氮素吸收和利用,而对低累积品种影响不显著。2个品种小白菜体内硝酸盐含量均在较低的镉质量分数(0.5~1.0 mg·kg-1)处理下有所降低,而当镉质量分数达5.0 mg·kg-1时有所增加,同样是品种H表现更为敏感。随着镉污染水平的增加,小白菜体内镉积累量显著增加,其中品种H在镉质量分数达5.0 mg·kg-1时,累积速率明显降低。通过一元二次模型拟合镉和土壤无机氮质量分数可以得出,镉质量分数为7.1 mg·kg-1时,2个品种小白菜土壤无机氮质量分数均达到最高,分别为34.83和23.73 mg·kg-1。不同品种小白菜在镉污染水平较低时,均具有一定的抗性,而随着镉含量的增加,不同品种对镉毒害响应不同。因此,城郊土壤不同镉污染区域小白菜的种植可依据其品种特性进行选择,从而为蔬菜的生长和土壤的改良提供保障。     

冬季农田杂草繁缕对镉的积累特性研究

为进一步筛选出更多的镉超富集植物作为植物修复的材料,本文以冬季农田杂草作为研究对象,采用土壤种子库-金属筛选法进行筛选,以期从冬季农田杂草中筛选出镉超富集植物,为镉污染农田土壤的冬季植物修复提供材料。通过土壤种子库-金属筛选法初步研究发现,冬季农田杂草繁缕(Stellaria media)地上部分镉含量接近超富集植物的临界值(100 mg·kg-1),但转运系数(TF)小于1,可能是镉富集植物。为此,采用盆栽试验进行了进一步的浓度梯度鉴定。结果表明,随土壤镉含量的增加,繁缕根系生物量、地上部分生物量、主枝长度、根系长度、抗性系数及耐性系数均随土壤镉含量的增加而下降,但繁缕根系及地上部分镉含量呈显著增加的趋势。与对照相比,在土壤镉质量分数为25、50、75、100和125 mg·kg-1时,繁缕总生物量分别下降了17.31%、34.87%、44.79%、52.12%和59.32%,但各个处理均没有表现出明显毒害症状。土壤镉含量为75~125 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉含量均大于100 mg·kg-1,最大值为135.79 mg·kg-1,地上部分富集系数(BCF)大于1,但转运系数(TF)小于1。在土壤镉含量为100 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉提取量达到最大值,为87.42μg·plant-1。这些结果表明繁缕是一种镉富集植物。虽然繁缕的单株镉提取率较低,但繁缕具有分蘖力强、繁殖力强、生长密度大、耐荫性强等特点,因此适用于冬季农田镉污染的修复。     

镉胁迫下蓖麻对镉及矿质元素的富集特征

目前中国农田遭受镉污染的情况日益严重。蓖麻(Ricinus communis L.)是一种能源作物,同时对镉有较高的耐性和富集能力,因此利用蓖麻资源为合理利用镉污染农田提供了一种可行的途径。在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2.396和5.396 mg·kg-1),研究镉胁迫下30种蓖麻品种茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)吸收和富集特征,以及矿质营养元素与镉富集的相关性。结果表明:镉在不同组织的分布情况为茎叶果实,铝、钼、硫、锰和铁在不同组织的分布为叶果实茎,钙和镁在不同组织的分布为叶茎果实,铜、锌和磷在不同组织的分布为果实叶茎。在低镉质量分数(2.396 mg·kg-1)处理条件下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg-1,平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg-1。在高镉质量分数(5.396mg·kg-1)处理条件下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525 mg·kg-1,平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg-1。蓖麻茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)的富集受蓖麻品种和土壤中镉含量的显著影响。钙、硫、镁、铁的积累与镉的吸收呈显著正相关关系;锌、锰、铜、磷的积累与镉的吸收呈显著负相关关系,而铝、钼的积累与镉的吸收无显著相关关系。因此,合理调控污染土壤中矿质元素的含量可以提高蓖麻对镉污染土壤的修复效率。     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

洞庭湖湿地Cd富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究

采用盆栽植株和外源Cd胁迫的方法,分别对不同生长期蒌蒿植株根、叶组织中的抗氧化酶活性、可溶性蛋白及MDA含量进行测定,以揭示蒌蒿在Cd胁迫下的抗氧化机理和耐受机制。研究结果表明,Cd胁迫对上述生理指标均有显著影响:≤20mg·kg-1的Cd处理可使幼苗期植株器官中的可溶性蛋白含量增加16.5%～19.1%,100mg·kg-1的Cd含量水平则导致其含量减少近30%,可溶性蛋白含量的变化与植株的生物量积累关系密切;3种酶活性在0～10mg·kg-1的Cd处理下未显示出明显变化,幼苗期植株CAT、POD活性在10～80mg·kg-1的Cd胁迫下增加明显,高于此浓度范围则使酶蛋白受到破坏而失活,中等含量水平(≤40mg·kg-1)的Cd处理经过长时间作用可使植株逐渐适应胁迫环境,胁迫强度较大的Cd处理可显著提高SOD酶的活性;Cd胁迫过程中植株MDA积累量不断增加。3种抗氧化酶活性的增强在蒌蒿植株耐受Cd胁迫方面能起到较好的防御作用。     

3种土壤类型下镉胁迫对红椿生物量分配及其镉富集特性的影响

红椿(Toona ciliata Roem.)为中国国家级(Ⅱ)重点保护植物,同时也是(亚)热带珍贵速生用材树种。为了解镉(Cd)胁迫对红椿生长及镉富集特性的影响,采用盆栽控制试验研究了长江上游3种典型土壤(黄壤、酸性紫色土和冲积土)条件下,不同浓度Cd处理[0(对照)、20、40、80和160 mg·kg-1]对其幼树生长发育、生物量分配、镉积累与分配及镉富集特性的影响,为深入认识镉污染土壤的有效修复提供理论依据。结果显示,(1)低浓度镉胁迫(40 mg·kg~(-1))可促进红椿幼树生长,而高浓度镉胁迫(≥40 mg·kg~(-1))则表现为严重抑制;各器官生物量随镉浓度增加而先升后降,除酸性紫色土壤上茎生物量外。(2)3种土壤条件下,红椿幼树各器官镉含量均随镉处理浓度增大而增大。相同镉浓度处理下主根镉含量表现为:黄壤酸性紫色土≥冲积土,而冲积土条件下侧根镉含量均低于黄壤或酸性紫色土。同时,3种土壤下各器官镉含量随土壤镉浓度增大而增加,且地下部显著大于地上部。(3)随着镉处理浓度增大,除地上部富集系数(BC)在冲积土条件下无显著差异外,其他土壤条件下地上和地下部均显著增大;而3种土壤条件下转移系数(TF)均逐渐降低。高浓度镉胁迫下,幼树BC和TF虽均大于1,但地上部镉含量低于100 mg·kg~(-1)。随着镉浓度升高,3种土壤条件下红椿耐性指数(TI)均先增后降,高镉处理下冲积土TI显著大于黄壤和酸性紫色土壤。红椿虽不是典型的镉超富集植物,但其能在较严重镉污染土壤中较好生存,可作为镉污染区域(特别是镉污染冲击土)潜在的土壤修复树种。     

镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响

镉(Cd)积累是造成土壤重金属污染的重要因素之一,它是一种对植物生理代谢过程产生诸多影响的环境胁迫因子,光合作用的变化可以直接反映植物对Cd胁迫的适应特性.通过对外来植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata (L.) Hitchc.)生长过程不同程度的Cd胁迫处理,利用光合气体交换与叶绿素荧光技术,初步观测盆栽土壤中不同质量分数的Cd对南美蟛蜞菊叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素质量分数与荧光特征等光合特性的影响.结果显示:①当土壤中Cd质量分数达到5 mg·kg-1时,叶片净光合速率Pn明显降低,但蒸腾速率Tr和气孔导度gs降幅较小,水分利用率WUE则没有表现出明显差异;②随着土壤中Cd的增加,叶绿素a质量分数与叶绿素a/b降低,但叶绿素b变化不明显;③ Cd质量分数达到2 mg·kg-1时,初始荧光Fo与光化效率Fv/Fm变化明显,光系统Ⅱ电子传递速率ETR和量子效率ΦPSⅡ从Cd质量分数为0.5 mg·kg-1起有明显变化.由此看出,Cd对叶绿素有一定程度的破坏作用,其中光反应中心对Cd胁迫尤为敏感,叶片光合速率和光能转化效率的下降与此密切相关.     

镉污染环境下中华蚊母树的镉积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

以三峡库区优势物种中华蚊母树(Distylium chinense)为试验对象,在其生长土壤中添加不同w(Cd~(2+))(0、2、5、15、30 mg·kg~(-1)),研究植物镉积累、生长高度及叶绿素荧光参数对不同含量镉胁迫的响应。结果表明,中、高含量镉胁迫对植物的生长高度及叶绿素总量具有显著抑制作用;叶绿素荧光参数对植物的耐受性可以进行生理学解释,镉胁迫下植物光反应中心PSⅡ受到可逆性损伤,叶绿素荧光参数Fv/Fm与RET值随胁迫时间先降低后逐渐恢复;添加w(Cd~(2+))为2 mg·kg~(-1)时,根、茎、叶的镉富集系数最大,分别为7.4、8.1和8.2;茎、叶的转移系数最大,分别为1.01和0.94;中华蚊母树具有很强的富集性和转移能力,可以作为镉污染土壤植物修复技术的潜能物种。     

生物质炭对根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响

采用盆栽试验和Tessier连续形态分析方法,研究了不同镉污染水平下(1.0、2.5、5.0 mg·kg-1),施入不同量的生物质炭(0.0、2.5、5.0、10.0 g·kg-1)对根际与非根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响。结果表明,(1)施入生物质炭后,根际与非根际土壤中镉的有效性降低。施入生物质炭后,根际与非根际土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机物结合态镉最大可分别降低34.64%和28.15%、49.27%和63.82%、34.58%和24.59%、60.04%和49.00%,残渣态镉最大可分别增加14.79%和16.57%。10.0 g·kg-1生物质炭处理影响效果最显著。在不同处理下,镉形态变化显著且根际与非根际之间的变化呈显著性差异。中低镉污染水平下,施入生物质炭,根际与非根际土壤中镉形态变化趋于一致但镉形态含量存在差异。高镉污染水平下,生物质炭引起根际与非根际土壤中镉形态变化但不显著。(2)施入生物质炭可显著降低水稻各部分镉含量且水稻根部镉含量大于地上部镉含量。在不同镉污染程度下,不同施入量生物质炭处理与对照相比,地上部、根部镉含量最大可分别降低42.51%、22.86%;根部镉含量最大是地上部的2.63倍。10.0 g·kg-1生物质炭对水稻各部分镉含量降低效果最明显。     

生物炭对土壤外源镉形态及花生籽粒富集镉的影响

镉是存在于农田土壤中毒性较大且较普遍的一种重金属,而生物炭可以应用于重金属污染农田,对作物生长与污染土壤修复产生影响。通过盆栽试验,将生物炭作为镉污染条件下土壤的改良剂,研究不同用量生物炭、镉元素对土壤中镉形态及其含量的影响,进一步测定花生(Arachis hypogaea L.)籽粒镉含量,探明其吸收规律。试验镉施用质量分数(按纯镉计)分别为0、1、10 mg·kg-1,记为Cd0、Cd1、Cd10,在3种不同质量分数的镉污染土壤中分别添加生物炭质量分数0、3.3、6.6、10 g·kg-1,记为C0、C50、C100、C150,共12个处理。土壤镉形态参考Tessier连续提取法分离,镉含量采用原子吸收分光光度计(Z-5000 ASS)测定。样品相关测定分别于花生苗期、花针期、结荚期取土样,成熟期取籽粒样品进行。结果表明:当镉施用量一定时,土壤有效态镉含量与水溶态镉含量随生物炭用量增加而显著降低(P0.05),而其他各形态镉含量随生物炭用量增加而增加。苗期Cd1处理随生物炭施入量的增加,土壤有效态镉质量分数降低8.24%~20.24%;花针期,土壤有效态镉质量分数降低5.95%~38.46%;结荚期则降低6.23%~26.03%。Cd10处理下的3个生育时期,土壤有效态镉含量在C150取得最小值,镉质量分数分别下降12.56%、18.44%和15.52%。在土壤p H值方面,相同处理不同生育时期内出现先小幅降低再升高的趋势。成熟期花生籽粒镉含量随镉施用量的升高而增加;在镉施用量为1、10 mg·kg-1处理下,花生粒镉含量随生物炭施入量的增加而降低,C150Cd1处理的镉质量分数为0.29 mg·kg-1,为施加镉处理组含量最低,即当生物炭施加量为10g·kg-1时,土壤修复效果最佳,花生粒镉含量最低。     

细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)对镉的耐性和富集特征研究

为探讨观赏花卉应用于植物修复技术的可行性,以细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)为材料,采用盆栽试验,研究了细叶美女樱对镉的耐性、吸收和富集能力,以期为今后观赏植物应用于重金属污染土壤修复提供理论依据。结果表明,随着镉处理浓度的增加,细叶美女樱干重呈先升高后降低的趋势,20~80 mg·kg~(-1)镉处理能促进植株的生长,100~120 mg·kg~(-1)镉处理对生长无影响,表明细叶美女樱对镉有较强的耐性。镉处理下,根系中丙二醛(MDA)含量和电解质渗透率分别于20和60 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,叶片中MDA含量和电解质渗透率分别于120和80 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,说明细叶美女樱受到了氧化伤害,且根系受伤害程度较大;氧化伤害更大程度地刺激了抗氧化防御系统,根系中POD、CAT活性的升高幅度大于叶片中CAT、APX活性的升高幅度,但抗氧化酶不能完全消除膜质过氧化引起的伤害。细叶美女樱各器官中镉含量表现为根茎叶的分布格局,植株对镉的转运系数小于1;但是地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为778.31μg·pot~(-1)。这些结果表明细叶美女樱对镉有很强的耐性和富集能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物。     

镧的不同施用方式对镉胁迫下雪菜生长和重金属累积的影响

采用土壤盆栽法,探讨镧的不同施用方式对镉胁迫下雪菜(Brassica juncea var.crispifolia)生长及Cd和La累积的影响,以评价重金属污染土壤上施用稀土元素的生态效应。研究结果表明,镉污染土壤上,与不施La处理相比,无论何种方式施用La对雪菜生长和叶片维生素c质量分数均未产生显著的促进作用。叶面喷施La(10、25、50mg·L-1)不仅没有降低雪菜Cd的质量分数,反而导致大量的La累积在雪菜地上部。拌种虽然使1mg·kg-1Cd污染条件下雪菜地上部Cd的质量分数下降,但同时使地上部La的质量分数增加。根施La(1、5、25、125mg·kg-1)处理的雪菜地上部La的质量分数仍处于较低水平,但仅有根施1mg·kg-1La处理显著降低雪菜地上部Cd累积量,其他根施La处理对地上部Cd累积量无显著影响。     

镧对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

选择10mg·L-1La(N03)3作为生物调控因子,通过营养液培养实验,研究了水稻(Oryza sativa L.)幼苗在遭受镉胁迫(50mg·L-1和100mg·L-1两种CdCl2处理)后,稀土元素镧对抗氧化酶(SOD和CAT)活性、脂质过氧化产物MDA含量、质膜透性、叶绿素质量分数、根系活力、幼苗生长及镉质量分数等生理生长指标的影响,以探讨稀土在重金属胁迫下对作物的防护效应。研究结果表明:水稻幼苗遭受镉胁迫的初期,镧对提高SOD和CAT的活性,降低MDA含量和质膜透性,提高叶绿素质量分数和根系活力有明显的正效应,但是随着镉胁迫程度的加重和胁迫时间的延长,这种作用开始下降,最后甚至与镉发生协同作用,不仅不能缓解镉对水稻幼苗的毒害,反而更加剧了镉对水稻幼苗的毒害,这说明适量的稀土元素对重金属胁迫下植物生长有一定的防护效应,但是这种效应与重金属胁迫的浓度大小、胁迫的时间长短有着密切的关系。此外,镉在水稻幼苗体内的富集规律是:根系>地上部,镉的富集与各处理组镉浓度之间有比较明显的剂量效应关系,但是,镧处理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的质量分数。     

马缨丹对镉的生长响应及其富集、转运和亚细胞分布特点研究

镉是植物非必需且生物毒性最强的重金属元素之一,然而镉富集植物能通过一定的响应机制来减少镉对自身产生的毒害,且不同植物之间镉的解毒机制存在差异。马缨丹（Lantana camara L.）是四川汉源铅锌矿区镉污染土壤的修复植物,但是关于其镉的分布特征和解毒机制并不明确。因此本文采用盆栽模拟试验,分别设置0（对照,不添加镉）、30、90、150、210 mg·kg-1镉5个处理,研究马缨丹对镉的富集、转运及其亚细胞分布特点,探讨马缨丹对镉的耐性和解毒机制,以期为植物耐镉的生理和分子生物学机制提供一定的理论依据。结果表明：镉质量分数低于90 mg·kg-1时对马缨丹生长没有影响,而镉质量分数高于150 mg·kg-1时对马缨丹生长有显著的抑制作用;随着镉质量分数的增加,马缨丹各器官中镉的质量分数逐渐增加,表现为根＞茎＞叶,且其转运系数小于1,表明马缨丹对镉有较强的根部滞留能力,可限制过量的镉向地上部器官的转运,减少镉对地上部的毒害,这可能是马缨丹耐受镉胁迫的机制之一;随着镉质量分数的增加,马缨丹地下部和地上部的镉富集量总体上均呈增加趋势,在210 mg·kg-1镉处理时,均达到最大值,分别为142.8和1031.6μg·plant-1,不同质量分数镉处理下,马缨丹地上部的镉富集量较大,占全株镉富集量的94.0%~88.3%;镉在马缨丹根和叶细胞可溶性组分中的分配比例最高,分别占62.1%~54.2%和59.8%~52.6%,其次在细胞壁中,分别占23.8%~34.4%和28.7%~39.5%,在细胞器和细胞膜中的较低,表明可溶性组分和细胞壁是镉在马缨丹根和叶细胞中的主要分布位点,液泡区隔化和细胞壁固持可能是马缨丹对镉的重要解毒和耐性机制之一。     

镉胁迫对不同砧穗组合葡萄植株镉吸收规律和果实品质的影响

以3年生盆栽不同砧穗组合葡萄植株为供试材料,加入氯化镉（CdCl2）以模拟成15mg·kg-1Cd2＋的Cd污染土壤,研究镉在不同砧穗组合葡萄植株内的吸收和分配规律以及对果实品质的影响。结果表明：Cd在不同组合葡萄植株的积累浓度由高到低顺序均为：根系〉茎〉叶片〉果实,不同组合葡萄植株镉含量和果实品质存在显著的差异。所有葡萄植株的果实Cd积累质量分数均低于我国绿色食品Cd限量标准（0.03mg·kg-1,FW）,然而自根苗果实Cd质量分数（0.028mg·kg-1,FW）非常接近0.03mg·kg-1FW,嫁接葡萄植株果实的Cd含量均显著低于自根苗,大约为自根苗的20%～86%,Y/华佳8号、Y/SO4和Y/5BB葡萄果实的Cd含量较低。嫁接降低了葡萄果实中的Cd含量,从一定程度上减轻了人类的Cd暴露风险。不同组合葡萄植株果实的品质存在差异,嫁接提高了Cd胁迫下葡萄果实的可溶性糖（Y/SO4除外）和花青苷含量,降低了可滴定酸含量,提高了果实品质。     

不同品种蓖麻对镉的响应及修复能力评价

蓖麻(Ricinus communis L.)是一种有价值的能源作物,可用于修复镉污染农田同时生产生物能源。本研究在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2和5 mg·kg~(-1)),对比研究镉胁迫下30个蓖麻品种的生长状况,评估蓖麻对镉的耐性及蓖麻茎、叶和果实中镉的富集特征,以及不同蓖麻品种对镉的修复能力。研究发现,随着土壤中镉质量分数增加,10个蓖麻品种的生物量增加,20个蓖麻品种的生物量减少;表明不同品种蓖麻对镉的耐受程度不同。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg~(-1),平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525mg·kg~(-1),平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力大小依次为茎、叶、果实。基于蓖麻品种茎、叶和果实中镉的质量分数,采用聚类分析的方法分析发现,30个蓖麻品种对镉的富集能力存在差异:4个蓖麻品种为高镉富集型,25个蓖麻品种为低镉富集型。根据蓖麻地上部分中镉质量分数及富集系数(小于1),判断蓖麻不是镉的超富集植物。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为26.3~65.7μg·pot~(-1),平均值为42.4μg·pot~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为37.0~121.6μg·pot~(-1),平均值为76.0μg·pot~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力及提取能力主要由品种决定,受土壤中镉浓度的影响相对较小。因此,蓖麻作为一种潜在的镉的植物修复作物,不适用于植物提取的用途,可用于植物固定的用途;选用对镉具有较高耐性蓖麻品种种植可以在健康合理地利用镉污染农田的同时生产生物能源。     

土壤不同镉浓度对玉米CT38生长及抗氧化酶活性的影响

玉米(Zea mays L.)被认为是镉吸收强、生物量大的经济作物。采用盆栽实验研究镉胁迫对玉米CT38植株生长及抗氧化酶活性的影响。通过向土壤中添加不同浓度的镉,设定1、5、15、50、100 mg·kg-1共5个镉浓度,研究不同镉浓度长期处理下对玉米CT38生长发育的影响。结果表明:处理90 d时玉米株高在镉处理浓度15、50、100 mg·kg-1分别比对照下降了18.2%、56.1%、59.8%,鲜质量分别比对照下降了53.3%、66.9%、77.9%。镉胁迫下玉米植株叶中抗氧化酶系统的POD、CAT和APX活性变化规律存在共同点,随镉处理浓度升高,基本呈单峰曲线变化,SOD活性变化情况较复杂。处理90 d时,镉处理浓度为1、5、15、50、100 mg·kg-1时,玉米CT38叶片POD活性分别比同期对照下降了12.1%、49.8%、60%、64.9%、75.1%;APX活性分别下降了54.4%、58.9%、65.6%、79.5%、85.3%;CAT活性分别增加了12.5%、18.8%、31.3%、65.6%、143.8%。CAT活性在玉米生长发育阶段随镉浓度升高呈现增加趋势镉使玉米叶片内酶含量上升,可溶性蛋白总量增加,为玉米对抗镉胁迫提供生理基础,对抗镉胁迫影响,提高POD活性,加速玉米植株内过氧化物清除速度。在相对低的镉浓度作用下,玉米叶片CAT活性升高,抵抗低浓度镉胁迫条件下产生的过氧化氢,从而适应逆境环境。     

镉超富集植物商陆及其富集效应

超累积植物筛选是重金属污染土壤植物提取修复的基础和核心问题,同时也是污染环境植物修复的难点及前沿。对株洲市铅锌冶炼厂生产区生长的8种不同的植物进行了采样和调查。通过生物量测定和植物体内镉质量分数分析,发现商陆(Phytolaccaacinosa)体内镉质量分数较高,生物量大,且呈现地上部的质量分数大于地下部的规律。通过室外盆栽模拟试验,进一步研究商陆对土壤中镉污染的忍耐、积累能力,以检验这种植物修复Cd污染土壤的可能性及其潜力。结果表明,在Cd污染水平大于50mg·kg-1条件下,商陆茎及叶的Cd含量分别超过了100mg·kg-1这一公认Cd超积累植物应达到的临界含量标准,其地上部Cd含量大于其根部Cd含量,且地上部Cd富集系数大于1。与对照相比,植物的生长未受到抑制,商陆对Cd的富集符合Cd超积累植物的基本特征。同时,利用吸收量系数对商陆的镉去除能力和富集特征进行了评价判断,证实商陆是一种Cd超积累植物,这为镉污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。