油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力

以超累积植物印度芥菜为参比植物,通过温室盆栽土培试验研究了筛选出的两种芥菜型油菜的吸Cd特征和作为超累积植物修复Cd污染土壤的潜力.试验结果表明,土壤中Cd浓度在0～20mg/kg范围内,油菜溪口花籽的地上部生物量、地上部吸Cd量和对土壤的净化率均明显高于朱苍花籽油菜和参比超累积植物印度芥菜.体内Cd浓度也和印度芥菜相当,其吸收的Cd 88%以上分布在地上部且有较强的耐Cd毒能力.油菜溪口花籽具备超累积植物的特征且有较强的修复Cd污染土壤的能力.     

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol/kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol/kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.      

外源菌剂联合柠檬酸强化龙葵修复土壤镉污染

设置对照（CK）、摩西球囊霉菌（GM）、摩西球囊霉菌+柠檬酸（GM+CA）、摩西球囊霉菌+巨大芽孢杆菌（GM+BM）和摩西球囊霉菌+巨大芽孢杆菌+柠檬酸（GM+BM+CA）这5个处理,通过测定土壤全Cd、有效Cd和植株Cd吸收量及微生物群落变化,分析了外源菌剂和柠檬酸添加对龙葵修复Cd污染效果的影响.结果表明,相对于CK处理,GM处理龙葵根、茎和叶生物量显著增加35.67%、41.35%和65.38%,GM+BM+CA处理龙葵根和茎生物量显著增加73.38%和75.38%.GM处理提高了龙葵各部位Cd含量但差异不显著,GM+BM+CA处理龙葵叶部的Cd含量显著提高79.34%.GM处理龙葵茎和叶Cd累积量显著提高47.51%和89.58%.GM+BM+CA处理龙葵叶部Cd累积量显著提高226.84%.GM+BM+CA处理显著增加了Cd由龙葵茎向叶的转运系数,增幅为52.47%.GM+BM+CA处理显著增加了叶的富集系数,增幅为120.53%.此外,联合修复对根际微生物群落结构也产生了影响,特别体现在诱导某些关键微生物类群,如变形菌门、放线菌门、球囊菌门和油壶菌门相对丰度增加2.00%~5.77%、0.76%~9.96%、2.11%~3.63%和0.54%~2.98%.RDA分析发现变形菌门和放线菌门与土壤全Cd呈显著负相关,球囊菌门和油壶菌门与土壤全Cd呈负相关.关键微生物的变化增强了龙葵吸收根际养分和抗Cd胁迫的能力,提高龙葵Cd累积能力,有效降低土壤全Cd含量.综上,摩西球囊霉菌、柠檬酸与巨大芽孢杆菌通过共接种的方式活化了土壤中的难溶态Cd,有助于龙葵富集更多的Cd,同时也与摩西球囊霉菌产生联合修复的效果.富集植物-微生物联合修复Cd污染土壤有较好的应用潜力.     

柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的镉修复效应

甜高粱生物量大,镉（Cd）吸收能力强,具有植物修复Cd污染土壤的潜力.为研究柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的Cd修复效应,在湖南省2种典型成土母质（中性紫泥田和黄麻砂泥田）Cd污染农田,开展甜高粱植物修复田间试验.结果表明：①柠檬酸对甜高粱生长无抑制,施用柠檬酸后甜高粱成熟期地上部生物量均呈现增大趋势,增幅为10.1%~24.7%;②甜高粱种植和柠檬酸施用降低了土壤pH值,其中柠檬酸施用进一步降低甜高粱各生育期土壤pH值,且在中性紫泥田降幅更大,降低了0.24~0.72个单位;③甜高粱种植和柠檬酸施用降低了土壤Cd总量,中性紫泥田和黄麻砂泥田降幅分别为23.8%~52.2%和17.1%~31.8%,并同时增大两地土壤Cd酸可提取态占比38.6%~147.7%和4.8%~22.7%;④柠檬酸施用显著提高甜高粱各部位Cd含量,中性紫泥田甜高粱茎和叶ω（Cd）分别为0.25~1.90 mg·kg^-1和0.21~0.64 mg·kg^-1,均高于黄麻砂泥田;⑤施用柠檬酸后中性紫泥田甜高粱成熟期地上部Cd提取量可达47.56 g·hm^-2.综上,柠檬酸可强化甜高粱修复Cd污染土壤效率,在中性紫泥田上效果更好,该技术具有重金属污染农田的边生产边修复潜力.     

肥料调控强化象草对重度Cd污染农田修复效果

象草（Pennisetum purpureum Schumach.）因适应能力强、生长迅速和生物量大,且具有一定的经济效益,在重金属污染土壤植物修复中有很好的应用前景.通过田间试验,研究不同肥料（有机肥、复合肥和追施氮肥）联合施用强化象草修复重度Cd污染农田的效果.结果表明：①不同肥料调控处理降低了土壤pH值,提高了土壤有机质含量,根际土壤总Cd含量较修复前降低了8.3%~23.3%,土壤有效态Cd含量较对照降低了11.7%~34.6%;②不同肥料调控处理显著促进了象草生长和对Cd的吸收累积,象草地上部生物量增加29.2%~368.2%,象草Cd总累积量增加了37.8%~283.9%,其中有机肥+复合肥+追施氮肥处理（F3N）象草Cd总累积量达到了145.48 g·hm^-2;③不同肥料联合对提高象草Cd累积量的效果为：有机肥+复合肥+追施氮肥>有机肥+复合肥>单一复合肥.因此,在重度Cd污染农田植物修复中,肥料调控可以强化象草对土壤中Cd的富集移除效果,进而加快对污染农田的修复.     

牛骨炭与伊/蒙黏土组配改良剂对土壤中Cd的钝化效果

农田土壤Cd污染是我国最为突出的环境问题之一,开展新型钝化修复Cd污染土壤材料的研究和技术开发对保障农产品安全及保护人体健康具有重要意义.以北京某蔬菜生产基地设施大棚Cd污染土壤为试验对象,温室条件下采用盆栽试验,研究牛骨炭与伊/蒙黏土复合组配的改良剂对Cd污染土壤的钝化效果,探讨不同配比的组配改良剂对土壤Cd有效态含量以及小白菜Cd吸收量的影响.结果表明:在污染土壤中添加1%、2%和5%的组配改良剂,可明显降低土壤有效态Cd含量及小白菜对Cd的吸收,土壤有效态Cd含量降幅最大值达42.3%,小白菜地上部分Cd含量降幅最大值达22.7%,组配改良剂中骨炭成分比例越高,钝化效果越好,尤其以添加5%组配改良剂（添加组配改良剂中牛骨炭含量为50%）对Cd的稳定化效果最佳,且不同组配改良剂处理均不会对小白菜生长产生不良影响,表明牛骨炭与伊/蒙黏土组配的改良剂在修复Cd污染土壤上具有较好的应用潜力.研究显示,牛骨炭与伊/蒙黏土组配的改良剂符合绿色修复技术的发展要求,可作为钝化修复农田重金属污染土壤的环保新材料.      

钝化剂与肥料对油菜和孔雀草间作体系的影响

通过盆栽实验,采用镉（Cd）低积累油菜单作和低积累油菜-超富集植物孔雀草间作两种种植模式,设置施用巯基坡缕石和硫酸钾以及叶面喷施硫酸锰的调控处理,研究不同处理对单作和间作模式下植物生长与Cd累积以及土壤Cd形态的影响.结果表明：施用巯基坡缕石可显著降低油菜和孔雀草地上部Cd含量、油菜Cd累积量、Cd提取率以及土壤有效态Cd含量.施用0.4g/kg的硫酸钾显著增加孔雀草Cd累积量,降低间作油菜地上部Cd含量,使间作油菜根际土壤可交换态Cd比例减少,残渣态Cd比例增加.喷施0.6g/L的硫酸锰使单作油菜地上部Cd含量、Cd累积量以及Cd提取率显著降低.从降低油菜地上部Cd含量保障安全生产,同时不影响Cd植物提取修复角度综合考虑,在间作模式下,施用0.4g/kg的硫酸钾处理调控效果最佳.     

聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对Cd污染土壤的钝化修复效应

土壤重金属Cd具有难降解、易迁移和累积性强等特点,会破坏土壤环境,威胁粮食安全。将聚合氯化铝铁负载到凹凸棒石上,制备5种聚合氯化铝铁改性凹凸棒石新型钝化材料,通过扫描电镜(SEM)表征实验、钝化实验和玉米盆栽实验评价聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对土壤Cd的钝化效果和环境风险。结果表明:将聚合氯化铝铁改性凹凸棒石施用于土壤中,能显著降低污染土壤二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态Cd和毒性特征浸出态(TCLP) Cd的浓度。其中,掺入聚合氯化铝铁比例(质量分数)为25%的改性凹凸棒石处理土壤中2种生物有效态Cd的含量降幅最大,分别为21.51%和22.19%。改性凹凸棒石的施用促进了玉米幼苗的生长,聚合氯化铝铁掺入比例为25%时钝化效果最佳,玉米幼苗茎长较对照组增加了52.2%,玉米幼苗茎、根鲜生物量较对照组分别增加了75.1%和64.5%,茎、根干生物量较对照组分别增加了80.5%和79.7%,玉米幼苗茎、根Cd的含量较对照组分别下降了43.4%和24.7%。聚合氯化铝铁改性凹凸棒石具有较大比表面积、良好的离子交换能力和表面络合性能,显著降低了土壤重金属的生物有效性,可应用于Cd污染农田土壤的钝化修复。     

广东大宝山矿区土壤植物体系重金属迁移过程及风险评价

为研究矿区重金属在土壤-植物体系中的分布特征、迁移过程以及生态风险,分析了广东大宝山废弃采矿场地及附近农田的土壤和植物中重金属含量,揭示了重金属从土壤到植物的迁移累积特征,并评价了其生态风险.结果表明,研究区域大部分土壤pH小于5,Cu、Pb及Al等重金属易从土壤中释放并被植物吸收累积.沙溪镇农田Cd污染严重,凡洞废弃采矿场地受Cd、Pb、Cu和As污染严重,存在严重的生态风险.新江镇农田也存在严重的生态风险,Cu、As和Cd是主要的潜在生态风险因子.采集的8种植物大多数重金属含量均高于一般植物,尤其是Al和Fe的含量.植物地上部分10%的BCF和18%的TF值高于1,表明植物吸收的重金属基本累积在根部.废弃矿区乌毛蕨和芒草地上部分重金属含量不高,是重金属耐受规避型植物,具备潜在的土壤重金属污染固定修复能力.农田杂草裸柱菊对Cd表现出较强的富集能力;水稻主要在根部富集As及Cd,属于根部囤积型植物.     

Rhizobium sp.W33对不同植物吸收铜和根际分泌物的影响

通过盆栽试验,采用1株植物促生细菌Rhizobium sp.W33接种黑麦草、狼尾草、高羊茅、紫花苜蓿、猪屎豆、油菜和印度芥菜等7种不同植物,考察了Cu胁迫下菌株对植物生物量、Cu含量和根际土壤中分泌物的影响,并筛选根瘤菌-植物联合修复重金属污染土壤的组合体系,以期初步探明细菌-植物联合修复重金属污染土壤的机制.结果表明,接种Rhizobium sp.W33后,有5种植物的干重增加了11%~56%,增加幅度为印度芥菜黑麦草高羊茅狼尾草油菜,紫花苜蓿和猪屎豆的干重下降.黑麦草、狼尾草、高羊茅和猪屎豆根内Cu含量接近或超过1000mg·kg-1,Cu大量积累在植物根部.Rhizobium sp.W33能够显著促进黑麦草吸收Cu(p0.05),并提高其对Cu的富集系数和转移系数,增加根部和地上部的Cu总量.苹果酸是供试植物-细菌联合修复Cu污染土壤的主要有机酸种类,接种根瘤菌W33后黑麦草、狼尾草根际的苹果酸和水溶性糖含量降低,过氧化氢酶活性增加,其中,苹果酸、水溶性糖含量与黑麦草中Cu含量呈显著相关性(p0.05).因此,根瘤菌W33-黑麦草联合体系修复重金属Cu污染土壤的效果最好,具有应用于重金属Cu污染土壤稳定修复的潜力.