商陆耐重金属Cd关键酶抗氧化酶的研究

研究商陆(Phytolacca americana L.)对Cd胁迫的抗氧化酶响应,对于揭示其耐Cd机制具有重要意义.商陆幼苗在200μmol/L或400 μmol/L CdCl2营养液中处理4 d,叶片活性氧自由基和MDA含量升高,膜透性增加,光合速率降低,表明Cd胁迫诱导产生氧化胁迫.随着Cd处理含量的提高和时间的...     

商陆和烟草对锰胁迫的抗氧化响应研究

研究植物的重金属累积能力对于植物修复和植物冶金意义重大.Mn超累积植物商陆(Phytolacca americana L.)的耐性/累积机制至今还不清楚,为了研究商陆在Mn胁迫下的抗氧化酶作用,将萌发6周的商陆和烟草幼苗分别放入1 mmol·L~(-1)或3 mmol·L~(-1)的1/2 Hoagland营养液处理4 d,实验表明商陆叶片光合速率降低幅度显著低于烟草,而烟草MDA含量和电解质渗漏量增加幅度大于商陆.如1 mmol·L~(-1) Mn处理4 d后,与对照相比,商陆和烟草的光合速率分别降低13.3%和75.5%;烟草MDA含量和电解质渗漏量分别增加347.3%和120.1%,而商陆的MDA含量和电解质渗漏量没有明显增加,表明Mn胁迫对超累积植物引起的氧化损伤明显低于非累积植物.随着Mn处理浓度的提高和时间的延长,2种植物叶片SOD和POD活性均迅速增加,其中商陆SOD活性的增加幅度大于烟草;另外,商陆CAT活性持续上升,而烟草CAT活性显著下降.如在1 mmol·L~(-1) Mn处理下,商陆SOD、POD和CAT活性分别提高161.1%、 111.3%和17.5%;烟草SOD和POD提高55.5%和206.0%,而CAT下降15.6%,表明商陆的抗氧化酶,特别是CAT,能够有效地清除Mn毒产生的自由基.这些结果说明抗氧化酶的抗氧化能力是重金属累积植物商陆的Mn耐性机制之一.     

改良剂对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

稻田镉(Cd)污染治理是我国目前农田重金属污染治理的重点和难点.铁的氧化还原过程对Cd在土壤-水稻系统中的运移发挥着极其重要的作用.从铁循环调控入手,研发阻控稻米Cd累积的钝化技术及产品,势必能为农田重金属污染治理提供新的解决途径.本研究以自主研发的改良剂为对象,通过野外田间试验,研究改良剂对Cd从根际土壤向根表铁膜迁移及在水稻不同组织器官间转运的影响,探索铁循环影响Cd在根际土壤-水稻系统中运移的机制.结果表明,改良剂施用促进了根际土壤中铁硫化物的形成,其与Cd共沉淀显著减少了分蘖期、拔节期和灌浆期根际土壤中乙酸铵浸提态Cd(NH4AcCd)的含量;成熟期排水烤田致使铁硫化物被氧化,其对Cd的释放显著增大了根际土壤中NH4Ac-Cd的含量;铁硫化物形成减弱了Fe(Ⅱ)从根际土壤向根表的迁移能力,铁膜中铁(DCB-Fe)的含量随之减小,铁膜对Cd的吸附能力减弱导致分蘖期和灌浆期铁膜中Cd(DCB-Cd)的含量显著减小;改良剂施用有效减弱了根系对Cd的转运能力,增大了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在根系的分布比例,而减少了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在茎叶、以及成熟期Cd在糙米中的分布比例.本研究成果将为后期改良剂的研发及应用提供理论依据,对解决稻田Cd污染治理难题具有重要意义.     

硫酸亚铁和硝酸铁施用对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

我国稻田镉（Cd）污染治理刻不容缓.氮（N）、硫（S）和铁（Fe）的生物地球化学循环,以及Fe-N和Fe-S循环耦合体系,都与土壤-水稻系统中Cd运移密切相关.以N、S和Fe对水稻生长的营养供给为切入点,研发抑制稻米Cd累积的营养型阻控技术及产品,势必能为稻田Cd污染治理提供新的解决途径.本文在前期研究成果的基础上开展根际袋-盆栽试验,分析硫酸亚铁（FeSO₄）和硝酸铁［Fe（NO₃）₃］处理条件下根际土壤中Cd活性变化与水稻体内Cd转运规律,探索糙米Cd累积的影响因素及制约机制.结果表明,FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都显著减小了根际土壤中有效态Cd（NH₄Ac-Cd）含量,且前者减小的幅度（55.6%）小于后者（76.0%）;FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都明显改变了水稻体内Cd分布特征,但前者增大了糙米Cd含量（0.6mg ·kg^-1）,而后者却减小了糙米Cd含量（0.1mg ·kg^-1）.根表铁膜对Cd的吸附或与Cd共沉淀、水稻根、茎和叶对Cd的累积量增大以及根、茎和结节对Cd的转运能力增强,是导致FeSO₄处理中糙米Cd含量增大的重要原因;Fe（NO₃）₃处理中糙米Cd含量减小,则可归结为无定形铁矿物对Cd的吸附或与Cd共沉淀、铁硫化物与Cd共沉淀、茎和结节对Cd的累积量减小以及根、叶和结节对Cd的转运能力减弱.本研究成果将为后期营养型阻控产品及施用技术研发提供科学依据,并为我国稻田Cd污染治理提供重要参考.     

不同钝化剂对降低水稻糙米Cd积累及土壤性状的影响

为探索降低重金属食物链污染风险的有效途径,在广东地区Cd污染稻田进行了4种钝化剂(腐殖酸钾、硅素调理剂、营养型阻控剂和复混钝化剂)田间小区试验,研究其对稻田土壤性状及水稻糙米Cd积累的影响。结果表明,与不加钝化剂的对照相比,钝化剂处理的水稻糙米Cd降低了19.7%(质量分数,下同)~60.5%,稻壳Cd降低了12.4%~52.1%,营养型阻控剂和腐殖酸钾降低糙米及稻壳Cd的效果较好。4种钝化剂对土壤pH、有效态Cd均无显著影响。相关分析和综合评价结果表明,水稻糙米Cd与土壤有效Ca和有效Mg呈显著负相关;4种钝化剂中,营养型阻控剂对Cd污染稻田的综合修复效果最好。     

施硅对水稻铁膜砷固定和体内砷转运的影响

水稻铁膜对砷(As)的固定及其体内As的转运深刻影响着糙米中As的累积.施硅(Si)能够抑制水稻对As的累积,然而,施Si如何调控铁膜对As的固定和水稻各部位的As向糙米的转运,相关机制目前尚未十分清楚.以As超标土壤中的水稻铁膜为研究对象,通过开展不同Si处理水平的土壤盆栽试验,研究施Si对水稻根表铁膜固定As和各组织器官中As向糙米转运的影响及作用机制.结果表明,Si2(0.66 g·kg^-1)处理显著提高了水稻根系CAT(1.81倍)、SOD(7.98倍)和POD(1.25倍)酶活性,增加了铁膜中的DCB-Fe含量(44.35%),提高了铁膜的表面粗糙度(108.91%),导致铁膜的DCB-As含量明显升高(88.32%);而且,Si2处理显著增加了水稻根中As的累积率,降低了根和叶对As的转运能力,最终导致糙米中As含量的显著降低(53.12%).施Si增强水稻根表铁膜对As固定的原因可归结于Si促进铁膜的形成和增大铁膜的表面粗糙度,而施Si抑制根和叶中As向糙米的转运则可能与Si竞争水稻体内As的转运蛋白,促进As-巯基络合物形成以及增强As液泡区隔化等...     

水稻土中铁-氮循环耦合体系影响镉活性机理研究

关于铁-氮循环耦合体系对镉(Cd)活性影响的研究目前尚鲜见报道.本文采用淹水培养试验,研究不同硝酸根(NO_3~-)、铵根(NH_4~+)处理条件下,南方典型Cd污染水稻土中铁氧化还原与氮形态转化耦合关系及其对Cd活性影响的机理.结果表明:随着培养时间延长,不同处理的pH值逐渐向7.0靠拢,Eh值由273~321 mV持续下降至118~132 mV,pe+pH值(e-活度的负对数值与H+活度的负对数值之和)从10.62~11.19持续下降至8.55~8.83,土-水体系处于中度还原条件;化学反硝化(Chemodenitrification)和NO_3~-依赖的厌氧铁氧化过程(Microbial NO_3~--dependent FeIIoxidation,NDFO)生成无定形氢氧化铁(Fe(OH)_3(amorp)),其对Cd~(2+)专性吸附及与Cd~(2+)共沉淀降低了有效态Cd浓度,加之pH值上升增大Cd~(2+)在土壤固相表面的吸附量,导致水稻土中Cd活性下降;NH_4~+被Fe(OH)_3(amorp)厌氧氧化(Anaerobic NH_4~+oxidation coupled to FeIII reduction,Feammox)会消耗H+而提高体系的pH值,在一定程度上会降低Cd活性,但其自身与Cd~(2+)对土壤固相表面吸附位点的竞争,可能会更大程度地减少Cd~(2+)在土壤固相表面的吸附量,而导致Cd活性提高.本研究成果可为丰富和拓展水稻土中Cd的生物地球化学理论,并为南方Cd污染农田修复及治理提供科学依据.     

调理剂耦合水分管理对双季稻镉和铅累积的阻控效应

土壤重金属生物有效性和水稻自身的生理活动共同决定糙米的重金属累积.选取广州市郊一土壤镉(Cd)总量未超标但糙米Cd存在超标风险的稻田开展田间小区试验,以土壤重金属有效态和水稻生理阻隔为切入点,研究富硅调理剂(JD)、钙镁调理剂(YY)、富硅调理剂+淹水灌溉(JD+YS)和钙镁调理剂+淹水灌溉(YY+YS)处理对早、晚稻...