硒对菜地土壤镉微区分布及其吸附解吸特性的影响

以南方酸性黄棕壤为研究对象,采用根箱进行小白菜种植,研究了不同剂量的外源硒(0、0.25、1.00 mg·kg-1,以Se计)处理下,小白菜根际与非根际土壤Cd的含量变化;同时,通过Langmuir和Freundlich吸附模型进一步分析了经Se(0、0.25、1.00 mg·kg-1)预处理并经历过小白菜生长的根际与非根际土壤对Cd的吸附与解吸特性.结果表明,在Cd含量较低(0.50 mg·kg-1)的土壤中,低剂量的Se处理(0.25 mg·kg-1)根际土壤与非根际土壤的Cd含量均高于Se剂量为0、1.00 mg·kg-1的两个处理;在Cd含量较高(5.00 mg·kg-1)的土壤中,不同剂量的Se处理未能对土壤中Cd含量造成显著差异.通过吸附解吸试验及Langmuir和Freundlich两种吸附模型的模拟,发现根际土壤对Cd的吸附容量和吸附能力均小于非根际土壤,且根际土壤Cd的非专性吸附比率大于非根际土壤,表明小白菜的生长能够改变根际土壤对重金属Cd的吸附解吸特性,增加土壤中Cd的环境风险;然而,在本实验剂量范围内,外源Se预处理并未显著改变小白菜土壤Cd的吸附解吸特性,尚不足以证明Se通过影响小白菜根系分泌物等微域环境进而改变土壤重金属Cd的吸附解吸等环境化学行为.     

油菜硒的富集特征及其与土壤硒的关系

为系统研究油菜对硒的富集特征及其与土壤硒形态间的关系,采用人工添加外源硒(0、0.5、5.0 mg·kg~(-1)土壤)的方式,构建了土壤含不同浓度硒的大田实验系统.测定了成熟期油菜不同部位硒总量、籽粒中有机小分子硒化合物及根际土壤中各形态硒的含量.明确了硒在油菜体内的富集特征;分析了籽粒中硒含量同其他组织部位及土壤硒含量间的关系;深入解析了土壤各形态硒对油菜硒的贡献.结果表明,随土壤硒浓度的增加,由根部向地上部转移的硒的比例增大;土壤高浓度(5.0 mg·kg~(-1))硒处理下,更大比例的硒富集于角果壳和籽粒中;硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸是籽粒中主要形态的有机小分子硒化合物;各浓度硒处理土壤中,均以铁锰氧化物结合态为主,占土壤总硒的87.24%~97.40%;籽粒硒含量与其他组织部位硒及土壤硒含量呈显著相关;茎干中硒与根系中硒含量呈正相关,而茎干中硒又是角果壳硒的主要贡献因子,茎干和角果壳硒对籽粒硒具有同等贡献.研究结果明确了油菜对硒的富集特征及其与土壤硒形态间的关系,有助于通过土壤中硒形态和植物营养器官中硒含量来评估籽粒中硒含量.     

两株耐铅镉真菌对土壤中铅镉赋存形态及小白菜吸收积累的影响

通过土培试验,研究接种耐铅镉真菌(产黄头孢霉Cephalosporium chrysogenum和头孢霉Cephalosporium SP.)对灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上小白菜生长及铅镉赋存形态的影响.试验结果表明:接种两种耐重金属真菌可以降低或显著降低土壤中交换态铅镉、碳酸盐结合态铅镉和铁锰结合态铅镉,且显著增加土壤中有机结合态铅镉,因此降低了土壤中铅镉的活性;在灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上接种两种真菌均能增加或显著增加小白菜的株高和鲜重,其中在未灭土壤中接种产黄头孢霉20 mL小白菜鲜重和株高最大,分别达到6.00 cm和3.22 g·株~(-1),在灭菌土壤上接种产黄头胞霉10 m L小白菜株高和鲜重最大,分别为10.66 cm和11.07 g·株~(-1);接种两种真菌可以显著降低未灭菌土壤上小白菜体内铅镉含量和累积量,在灭菌土壤上接种10 mL产黄头孢霉可以显著降低小白菜铅含量和累积量.     

污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响

粉绿狐尾藻是构建人工湿地的重要植物,对污水具有较强的净化作用,但有关其去氮能力及其与污水氮浓度的关系尚不清楚.本试验采用人工模拟盆栽试验,设2、5、10、20、100、200、400 mg·L~(-1)共7个氮水平,研究污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响.结果表明,氮浓度不高于20 mg·L~(-1)时,前3周粉绿狐尾藻以20 mg·L~(-1)生长最好,处理1周水体总氮和氨氮的去除率接近100%,而硝态氮浓度低、变化不大;粉绿狐尾藻氮含量因氮浓度变化不大但部位间有"上高下低"趋势,且粉绿狐尾藻还利用了底泥氮.氮浓度100~400 mg·L~(-1)时,4~5周以氮浓度200 mg·L~(-1)粉绿狐尾藻生长最好;处理5周总氮去除率依次为76.5%、71.5%和48.1%,氨氮去除率依次为99.6%、99.3%和60.2%;各处理硝态氮去除率约为50%且处理间差异不大;粉绿狐尾藻氮含量随氮浓度而升高,但部位间差异小、呈均匀分布;粉绿狐尾藻积累氮、底泥固定氮分别占水体去除氮的27.9%~48.4%和12.2%~24.4%.因此,粉绿狐尾藻去氮能力受污水氮浓度的显著影响,去除氨氮率显著高于硝态氮;氮浓度还影响粉绿狐尾藻对氮的吸收积累和分配机制,值得深入研究.     

伊乐藻对水体磷浓度的生理响应

为探究不同磷浓度下伊乐藻的生理及生长特征,采用静态模拟试验,通过对伊乐藻生物量和抗氧化防御系统等指标的测定及不同组织亚细胞结构变化的观察,研究伊乐藻对磷浓度的响应。结果表明,在氮浓度为0.20 mg/L培养14 d时,伊乐藻对≥0.05 mg/L的磷浓度表现出明显胁迫反应;综合SOD、ASA和MDA等数据分析结果得出,在试验周期内,伊乐藻对≤0.80 mg/L的磷胁迫可以通过自身抗氧化系统进行调节修复;当磷浓度达1.60 mg/L时,随着胁迫时间延长,伊乐藻体内的抗氧化系统遭到破坏,使植株失去自我调节修复能力,内在表现为伊乐藻根、茎、叶组织中线粒体、叶绿体等亚细胞结构的完整性遭到破坏。     

污水氮浓度和NH4+/NO3-比对粉绿狐尾藻去氮能力和植物体氮组分的影响

采用溶液培养法,设置3个氮浓度20、100、200 mg·L-1和3个NH_4~+/NO_3~-比1∶0、0.5∶0.5、0∶1,研究污水氮浓度和NH_4~+/NO_3~-比对粉绿狐尾藻去氮能力和植物体氮组分的影响.结果表明,粉绿狐尾藻的生物量在第1周增长最快,其中氮浓度20 mg·L-1、100 mg·L-1时,生物量以NH_4~+/NO_3~-=1∶0处理最大;氮浓度200 mg·L-1时,以NH_4~+/NO_3~-=0.5∶0.5处理最大.粉绿狐尾藻在第1周对总氮、铵态氮和硝态氮去除速率最高,且随氮浓度升高而增加;氮浓度20 mg·L-1时,铵态氮和硝态氮的去除率无显著差异,氮浓度100 mg·L-1、200 mg·L-1时硝态氮的去除率高于铵态氮.粉绿狐尾藻氮积累量及对水体和底泥氮去除的贡献率均随氮浓度升高而增加,其氮含量和积累量均以第1周增长最快,氮浓度20 mg·L-1时氮积累贡献率以NH_4~+/NO_3~-=0∶1最大,氮浓度100 mg·L-1、200 mg·L-1时以NH_4~+/NO_3~-=0.5∶0.5最大.粉绿狐尾藻体内蛋白质、氨基态氮和硝态氮的含量均随氮浓度的升高而增加,且蛋白质氨基态氮硝态氮;NH_4~+/NO_3~-为1∶0和0.5∶0.5时蛋白质含量较高,NH_4~+/NO_3~-=1∶0时氨基态氮含量最高,NH_4~+/NO_3~-=0∶1时硝态氮含量最高.由此说明,在试验范围内,粉绿狐尾藻的去氮能力随污水氮浓度升高而提高,可以用于高氮浓度污水修复;粉绿狐尾藻喜铵态氮,但在100 mg·L-1以上的高氮浓度下以硝铵等比时生长和去除氮能力最强;粉绿狐尾藻体内氮组分受硝铵比调节,蛋白氮比例最高,铵态氮和硝态氮则分别随污水NH+4和NO-3比升高而提高.     

硒对油菜根尖镉胁迫的缓解作用

为研究镉胁迫对油菜根尖的毒性效应及硒的添加对该毒性效应的缓解作用,采用MS(Murashige and Skoog)培养基培养的方式,研究了0.2 mg·L-1硒对1 mg·L-1镉胁迫下油菜幼苗根系生长、根系构型、根尖膜系统完整性、亚细胞超微结构及细胞凋亡程度的影响.结果表明:镉胁迫下,硒的添加在一定程度上恢复了根系的生长,维持了根系的构型,使得总根长、总表面积和分叉数分别增加了33.28%、18.81%和21.66%;硒对根系形态的恢复作用主要表现在对直径小于1.0 mm的根系的恢复,直径小于1.0 mm的根系总根长提高了44.73%,总表面积提高了37.35%,总体积提高了32.88%;硒能够缓解镉对根尖细胞膜系统完整性的破坏;降低膜脂质过氧化程度,减少自由基的生成量,使得根尖O·-2含量降低了67.47%;并能维系细胞的形态和细胞器的结构完整性.然而,0.2 mg·L-1的硒并未显著降低根尖死亡细胞的数量,仅降低了晚期凋亡细胞的比例.     

硫对土壤中硒形态变化及油菜硒吸收的影响

本研究以优质高产甘蓝型油菜(湘农油571)为试验材料,通过苗期土培和溶液培养试验,分析了硫肥对外源施硒条件下土壤硒赋存形态和硒价态变化的影响,旨在揭示硫调控油菜硒吸收的作用机制.结果表明,5 mg·kg-1硒和150 mg·kg-1硫对油菜生长都有一定的促进作用,但这种促进都没有达到显著水平;施硫可以显著降低油菜地上部和根的硒含量,最高降幅分别为64.0%和39.1%;施硫可以显著降低土壤pH值,最高可降低0.65个单位,显著增加土壤有机质含量,最高可增加1.76 g·kg-1;施硫可以显著降低水溶态硒和铁锰氧化物结合态硒含量并显著增加有机结合态硒含量,而对交换态和残渣态硒含量的影响不显著;施硫可以显著降低水溶态并显著增加交换态中四价硒的含量,对这两种形态中的六价硒含量都表现为显著的降低作用,对负二价硒含量没有显著的影响;油菜对两种硒价态的吸收差异与硫密切相关,无硫时,六价硒处理的苗期油菜地上部和根的硒含量为四价硒处理的7.3倍和3.2倍,而硫浓度为2 mmol·L-1时,其硒含量却不及四价硒处理的32.6%和8.7%.总体上,施用适量硫肥在改善作物生长的同时可以通过降低土壤pH值和提高有机质含量促使水溶态硒在土壤中向铁锰氧化物结合态和有机结合态的钝化并抑制硒向六价态的转化来降低油菜对硒的吸收,对合理调控富硒地区作物硒含量,保证我国居民饮食质量和安全、土壤硒资源长效利用及区域经济发展具有重要意义.     

硫酸盐对两种硒形态处理下小麦硒吸收和转运的影响

为了揭示硫酸盐处理下小麦对亚硒酸盐和硒酸盐的吸收与转运规律,通过溶液培养,研究了不同浓度硫硒交互下小麦各部位的硒含量变化.结果表明,与无硫处理相比,0.1 mmol·L-1硫使小麦对硒酸盐的吸收潜力(Vmax值)和亲和力(1/Km值)分别降低了25.7%和90.8%,硫酸盐主要是通过降低小麦根系对硒酸盐的亲和力来缩小其与亚硒酸盐的吸收差异.小麦硒转移系数(TF值)随亚硒酸盐浓度的升高显著下降,降幅最高达35.3%,硫酸盐对其无显著影响;TF值随溶液中硒酸盐浓度的升高显著上升,最高增幅达53.8%,硫酸盐对其有显著促进作用.经亚硒酸盐处理后,无论施硫与否,小麦根部累积的硒均会随培养时间的延长显著向地上部运输;而经硒酸盐处理后,小麦根部累积的硒只在硫酸盐存在下才会随培养时间的延长显著运往地上部.富硒地区施用硫肥既可防止土壤硒的过度消耗,又可促进硒向可食部位的转移.