钾肥对镉的植物有效性的影响

采用室外盆栽模拟试验,研究了在镉单一污染及镉、铅复合污染的土壤中,钾肥（K₂SO₄）的施用及其施用水平对镉的植物有效性的影响.结果表明,施用钾肥可显著(p<0.05)促进小麦干重的增长,缓解重金属镉及镉、铅复合污染对小麦的毒害作用.不同施用水平的钾肥均减少了小麦对镉的吸收,降低了镉的植物有效性.随着钾肥施用水平的增加,小麦植株不同部位（根、茎叶和籽实）镉的浓度先逐渐降低而后上升,小麦植株不同部位的富集系数也呈现先降低而后上升的趋势,并且钾肥在K2水平时对镉的缓解效果最佳.施用钾肥降低了根际、非根际土壤交换态镉的含量,钾肥主要影响了小麦根际、非根际土壤中交换态、碳酸盐态镉的含量,而对铁锰氧化物结合态、有机质硫化物态和残渣态镉的影响较小.镉、铅复合处理与镉单一处理相比较,铅可促进小麦对镉的吸收,提高镉的植物有效性.     

不同铁营养状况下根系特征及蒸腾对黄瓜幼苗吸收镉的影响

采用营养液培养方法,研究了不同铁营养状况下的根系形态变化及蒸腾作用对不同品种黄瓜幼苗吸收镉的影响.结果表明,不加铁处理对地上部生物量的影响大于对根系的影响,并且不同品种间生物量差异显著.不加铁处理和低水平铁处理时,黄瓜根长变长、根表面积变大.与不加铁处理相比,加铁处理显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收,中农5号(缺铁敏感黄瓜品种)和津春4号(缺铁不敏感黄瓜品种)每克根对镉的吸收量分别降低了25.5%~45.5%和28.8%~55.0%;但却增加了镉向地上部的转运,镉在叶中的分配系数分别增加了2.2~3.6倍(中农5号)和2.6~3.7倍(津春4号).缺铁敏感的中农5号吸镉总量与根长、根表面积都呈显著正相关性,而缺铁不敏感的津春4号吸镉总量与根长、根表面积之间的关系不显著.不管是中农5号还是津春4号,其蒸腾速率与每克根吸收镉的量均呈显著的正相关关系.不同铁营养状况影响了黄瓜幼苗的根系形态和蒸腾速率,从而影响了根系对镉的吸收,高铁水平显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收.     

外源Fe调控根系微生物群落结构和功能对水稻Cd积累的影响

探究外源铁（Fe）在水稻镉（Cd）阻控效应方面的研究对保障粮食安全具有重要意义.通过水培实验,研究了3种Fe浓度（5、50和500 μmol·L^-1 EDTA-Na₂Fe）对水稻Cd的积累效应和根系微生物群落结构的影响.结果表明,环境Fe浓度的增加促使水稻根表铁膜的形成,缺Fe和Fe充裕情况下均会促进根表铁膜对Cd的吸附固定.和正常Fe相比,缺Fe促进根Cd和地上部Cd累积,分别增加了49.76%和15.68%;而Fe充裕促进了根Cd的积累,增加了18.39%,但显著降低地上部Cd的含量,降低幅度为35.95%.采用16S rRNA高通量测序测定根系微生物群落结构并通过PCA、LEfSe和RDA等分析方法发现,和正常Fe相比,缺Fe环境会降低根系微生物的丰富度和均匀度,在门水平下Proteobacteria和Bacteroidetes为优势菌群,缺Fe抑制Bacteroidetes相对丰度的增加,Fe充裕使Proteobacteria相对丰度降低.而在属水平功能微生物Ensifer、Rhodopila、Bdellovibrio和Dyella等的相对丰度在不同处理下发生改变,可能通过影响根表铁膜的形成和其他生化过程继而影响水稻对Cd的吸收和积累.并且缺Fe环境对微生物功能影响高于Fe充裕环境.为探寻不同Fe环境下调控水稻根系微生物的群落结构变化,以降低水稻对Cd的吸收转运能力,进而为Fe对Cd的阻控机制提供理论依据,并为我国南方稻田Cd污染治理提供重要参考.     

不同铁浓度对单细胞和群体铜绿微囊藻生长的影响

分别在限铁和富铁的条件下,比较研究了Microcystis aeruginosa PCC7806(单细胞株)和M.aeruginosa XW01(群体株)2株铜绿微囊藻的生长、光合作用效率、铁载体分泌及其细胞对铁元素的积累.2株藻的ITS 序列相似性为95%,铁吸收调节蛋白基因fur的序列相似性为98%,二者具有很高的遗传相似性.研究表明,在限铁条件下单细胞株微囊藻生长受到抑制,在第 6 d藻体黄化死亡,但群体株在限铁条件下能维持一定的生长; 限铁条件下最大光能转化效率(F_v/F_m)群体株高于单细胞株,二者分别为0.182±0.014和0.160±0.017.群体株比单细胞株有更高的光合作用能力; 2株藻均可产生铁载体菌株,其铁载体类型为氧肟酸盐型.在限铁条件下,群体株比单细胞株产生更多的铁载体.通过测定藻体铁的含量,发现缺铁条件下藻体积累的铁含量不足富铁条件下的1/3,但不同铁浓度培养的2株藻之间铁含量差异不大.研究结果显示,群体株比单细胞株有更强的适应低铁环境的能力,其机制并非是由于二者对铁吸收和积累的差异导致,可能是由于单细胞株的其他生理代谢过程对细胞内低铁状态更为敏感.     

沉积物中典型氧化物矿物吸附的镉对芦苇的生物有效性研究

选用沉积物中5种典型氧化物矿物：针铁矿、磁铁矿、三水铝石、氧化铝、二氧化锰,以水培法和单一矿物吸附Cd为培养介质,以芦苇为受试植物,研究环境中不同化学形态Cd（即吸附在不同矿物表面）的生物有效性差别.经过45 d的培养,发现矿物吸附的Cd被芦苇吸收富集,不同形态Cd的富集强度不同,根组织富集量72.70～320.44 mg·kg^-1,并遵循以下规律：Al(OH)₃ > Al₂O₃ > Fe₃O₄ > MnO₂ > FeOOH. Cd的富集特征反映了不同矿物吸附Cd能力和稳定性的差异,通过采用3种低分子量有机酸对Cd的解吸,评价了这几种矿物对镉的吸附强度.结果表明,Cd的解吸量遵循如下规律,乙酸、苹果酸：Al(OH)₃ > Fe₃O₄ > Al₂O₃ > FeOOH > MnO₂;柠檬酸：Al(OH)₃ > Al₂O₃ > Fe₃O₄> FeOOH > MnO₂,这与芦苇对各种矿物吸附镉的富集程度顺序基本一致.Cd的化学形态是影响其生物有效性的重要因素.     

不同铁氧化物对小麦幼苗镉积累的影响

小麦富镉(Cd)问题受到广泛关注,铁氧化物具备降镉潜力.通过盆栽小麦幼苗实验,分析了三氧化二铁(Fe2O3)、氢氧化铁[Fe(OH)3[及拜耳法赤泥(B-RM)3种铁氧化物的降镉能力.结果显示3种铁氧化物中,Fe(OH)3可显著降低小麦幼苗茎叶Cd含量,与对照相比降幅为16.3％～27.7％,投加量为0.5％时降Cd效...     

无机离子SO42-对小麦幼苗积累稀土的影响

采用ＭＩＮＴＥＱＡ 程序计算出在无机离子SO₄^2-存在下,轻（Ｌａ）、中（Ｇｄ）、重（Ｙ）３ 种稀土元素在溶液中的形态分布．研究了在水培条件下ＳＯSO₄^2-对３种稀土元素在小麦幼苗根、茎和叶部的积累规律．热力学实验表明,小麦幼苗在加SO₄^2-的稀土元素溶液中培养３０ｄ 后,小麦根部对Ｌａ、Ｇｄ 的积累受抑制,而对Ｙ的积累却明显提高;加入SO₄^2-后茎叶部对Ｌａ、Ｙ积累值改变不明显,但对Ｇｄ的积累有所增加．生长动态实验表明,在SO₄^2-存在下,小麦幼苗根部对稀土的积累随时间增加而增加,其积累值符合线性递增函数方程,相关系数ｒ＞ ０．９４;而茎叶部最初积累能力较强,SO₄^2-的加入对小麦植株动态吸收稀土规律无明显影响．     

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.     

镉胁迫下外源壳聚糖对小麦幼苗生理特性、抗氧化能力及镉吸收的影响

为探究壳聚糖（CTS）缓解小麦幼苗镉（Cd）毒害的机制,通过水培试验,以百农207小麦为试验材料,研究外源壳聚糖对Cd胁迫下小麦幼苗的生理特性、抗氧化能力和Cd积累的影响,并利用偏最小二乘（PLS）回归模型定量分析幼苗各理化指标与镉积累量间的关系.结果表明,相较于CK,10 μmol·L^-1和25 μmol·L^-1 Cd胁迫显著抑制了小麦幼苗的叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素）、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗且侧根减少,同时改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,增加了H₂ O₂ 和丙二醛（MDA）的积累.镉胁迫下,外源壳聚糖使小麦幼苗茎叶和根系镉含量分别降低13.22 %~21.63 %和7.92 %~28.32 %,镉积累量分别降低5.37 %~6.71 %和1.91 %~4.09 %.不同镉水平下,外源壳聚糖使小麦根系和茎叶中H₂ O₂ 含量显著降低了38.21 %~47.46 %和45.81 %~55.73 %,MDA 含量显著降低了37.65 %~48.12 %和29.87 %~32.51 %;根系中SOD和POD 含量分别提高2.78 %~5.61 %和13.81 %~18.33 %.外源壳聚糖可通过提高Cd胁迫下小麦幼苗的光合特征和抗氧化酶活性的方式,降低小麦地上部和根部的Cd含量与积累量,减轻细胞膜脂质的过氧化程度,进而缓解Cd胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.     

1株草螺属植物内生菌R-13的分离鉴定及对龙葵吸收土壤镉的影响

植物内生菌联合超积累植物修复重金属污染土壤可显著提高植物修复效率.从镉污染稻田水稻根系中分离获得1株编号为R-13的植物内生菌.分别利用显微观察、碳源利用及分子生物学手段将该菌株鉴定为1株红苍白草螺菌（Herbaspirillum rubrisubalbicans）;该菌株具有较强的耐Cd²⁺能力,在镉含量为300 mg·kg^-1的固体培养基上仍能生长.经显色反应发现R-13菌株具有产生铁载体和分泌吲哚乙酸（IAA）能力,此外,经Pikovskaya''s固体培养基和Ashby固体培养基试验表明R-13菌株溶磷作用微弱,但是具有较强的固氮能力.在盆栽试验中,利用高通量测序技术追踪R-13菌株在龙葵根部定殖情况,发现接种1次3 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度相比空白对照（CK）增加201.88%,两次接种可使草螺菌属在龙葵根部的相对丰度相比CK增加1182.44%,接种5 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度开始出现显著降低趋势.当接种20 mL·pot^-1菌液时对龙葵的根、茎、叶及果实中镉含量无显著影响,当接种菌液达到40 mL·pot^-1时可显著提高龙葵营养器官中的镉含量,当接种量达到200 mL·pot^-1时龙葵营养器官中镉含量最高.此时,根系中镉含量与对照组相比提高84.42%,茎秆中提高43.67%,叶片中提高64.06%,果实中提高20.29%.综上可见,根系接种植物内生草螺菌R-13可显著提高龙葵根系中草螺菌属的相对含量,同时可起到强化龙葵吸收镉的作用,该菌株在植物修复镉污染土壤技术中具有较好应用前景.     

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.     

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     

Elemental content of soil,sorghum and wheat on sludge-injected agricultural land

The objective of this research was to determine the uptake of heavy metals by plants grown on sludge-injected soil. The study took place at the sludge farm owned by the Manhattan, Kansas, sewage treatment plant, where sludge has been injected since 1976. Soil and two crops, sorghum (Sorghum bicolor L. Moench.) and winter wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.), were sampled in 1980 after a total of 128 t ha^?1 of sludge (dry-weight basis) had been added to the soil (32 t ha^?1 year^?1). The control area, a farm next to the sludge farm, received only inorganic fertilizer. Four non-essential elements were analyzed (Cd, Cr, Ni, Pb), as well as nine essential elements (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn).Soil in sludge-fertilized fields had more N, P, K, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn, Cd, Cr and Ni than did soil from the control fields. In general, concentrations of essential elements in plants grown on sludge were similar to concentrations of essential elements in plants grown with inorganic fertilizer. Concentrations of non-essential elements were also similar, except for the following five exceptions, in which the sludge-treated plants had a higher concentration of the element than did the control plants: Cd in stems of sorghum; Cr in roots of wheat; Ni in roots and grain of wheat; and Pb in roots of wheat. Nickel in grain of wheat grown with sludge was within normal concentration ranges. Cadmium was at low levels in all plants, which indicated that, when sludge was layered below the surface of the soil, transfer of Cd from the soil to the plants was small. Sludge-injection appeared to be an effective method for fertilizing plants.     

钒镉复合污染对水稻吸收积累镉、钒和磷的影响

采用溶液培养法研究钒与镉复合污染对水稻生长及其吸收积累镉的影响,以便弄清在钒与镉复合污染条件下水稻的生长情况.试验结果表明,钒镉复合污染可影响水稻的生长发育.在培养液镉浓度(1 0mg·L-1)不变的情况下,随着溶液中钒浓度的增加,水稻根长、根系和茎叶的干重不断减少.当溶液中钒浓度达到1 6mg·L-1和3 2mg·L-1时,水稻茎叶和根系干重减少分别达到显著水平(p<0 05).钒镉复合污染也影响水稻植株对磷、钒和镉的吸收与积累.当培养液中镉浓度不变时,随着溶液中钒浓度的增加,水稻根系和茎叶中的磷浓度不断降低,而钒含量却不断提高,根系比茎叶积累更多的钒.此外,钒可抑制水稻植株对镉的吸收与积累.     

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.     

不同基因型水稻吸镉差异及其与根表铁氧化物胶膜的关系

采用琼脂培养方法，模拟铁在不同基因型水稻根表的氧化与淀积，研究了不央水稻吸镉的差异及其有表铁氧化物胶膜的关系，结果表明不同水稻基因型其根表淀积换的氧化物数量存在显著性差异，根表富集的镉量及根部，地上部合镉量均存在显著性差差，且镉在不同水稻植株体内转移运输能力不同；不同水稻基因型根膜中的含铁量与根表铁氧化物富集的镉量、根部的含镉量、地上部的含量存在显著性年线相关。     

Variations between rice cultivars in iron and manganese plaque on roots and the relation with plant cadmium uptake

To understand certain mechanisms causing variations between rice cultivars with regard to cadmium uptake and tolerance, pot soil experiments were conducted with two rice cultivars of di erent genotypes under di erent soil Cd levels. The relationships between plant Cd uptake and iron/manganese (Fe/Mn) plaque formation on roots were investigated. The results showed that rice cultivars di ered markedly in Cd uptake and tolerance. Under soil Cd treatments, Cd concentrations and accumulations in the cultivar Shanyou 63 (the genotype indica) were significantly higher than those in the cultivar Wuyunjing 7 (the genotype japonica) (P < 0.01, or P < 0.05), and Shanyou 63 was more sensitive to Cd toxicity than Wuyunjing 7. The di erences between the rice cultivars were the largest at relatively low soil Cd level (i.e., 10 mg/kg). Fe concentrations in dithionite-citrate-bicarbonate root extracts of Shanyou 63 were generally lower than that of Wuyunjing 7, and the di erence was the most significant under the treatment of 10 mg Cd/kg soil. The results indicated that the formation of iron plaque on rice roots could act as a barrier to soil Cd toxicity, and may be a “bu er” or a “reservoir” which could reduce Cd uptake into rice roots. And the plaque may contribute, to some extent, to the genotypic di erences of rice cultivars in Cd uptake and tolerance.     

Ability of Agrogyron elongatum to accumulate the single metal of cadmium, copper, nickel and lead and root exudation of organic acids

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｓｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｂｅｃｏｍｅｓａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍａｎｙｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ .Ｔｈｉｓｉｓｍｕｃｈｃｏｎｃｅｒｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅａｓｙｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌｓｔｏｐｌａｎｔｓ ,ｅｖｅｎｔｏａｎｉｍａｌｓａｎｄｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ .Ｉｎｍｏｓｔｃａｓｅｓ,ｐｌａｎｔｓｇｒｏｗｎｉｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓｓｈｏ…