不同磷肥对砷超富集植物蜈蚣草修复砷污染土壤的影响

施肥是提高重金属污染土壤的植物修复效率的必要强化措施之一.通过研究农业生产中常用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草生长、砷累积及氮磷钾吸收的影响,确定可提高蜈蚣草修复砷污染土壤能力的最佳磷肥类型.结果表明,与不施砷对照组相比.添加砷处理中施用相应磷肥的蜈蚣草总生物量中蜈蚣草均有所降低(除钙镁磷肥外);在添加砷的情况下,钙镁磷肥、磷酸二氢钙和磷酸二氢铵等3个施磷处理总生物量相对较高.显著高于其他磷肥处理和不施磷处理(0.83 g/pot);地上部砷累积量由大到小的顺序为:磷酸二氢钙>钙镁磷肥>磷酸二氢铵>磷酸二氢钾>磷酸二氢钠>不施磷>过磷酸钙;磷酸二氢钙处理的砷去除效率高达7.28%.由此可见,磷肥能一定程度提高砷超富集植物的修复能力,但不同磷肥对其砷去除效率的影响可达数倍之差,磷酸二氢钙是首选磷肥类型,综合考虑土壤pH、N、P和有效态砷等各种因子,磷酸二氢铵和钙镁磷肥也可作备选肥料类型.     

硒对砷胁迫下小白菜生理特性及砷吸收的影响

探讨硒对砷胁迫下小白菜生长及吸收砷的影响,可为调控植物吸收砷提供一定的科学价值.以小白菜为试验材料,采用水培方式,研究了不同砷胁迫水平下施加外源硒对小白菜生长、生理特性及砷吸收的影响.结果表明,低浓度硒(≤2.0 mg·L~(-1))对小白菜的生长有一定的促进作用,具体表现为小白菜株高、根长、地上部和地下部干重及叶绿素含量的增加,但高浓度硒(≥4.0 mg·L~(-1))却抑制了小白菜的生长.低浓度硒显著降低了小白菜叶片和根中丙二醛(MDA)的含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性.在砷、硒复合处理过程中,当小白菜中砷含量一定时,小白菜地上部和地下部砷含量随外源硒浓度的增加先减少后增加,且当外源硒浓度为2.0 mg·L~(-1)时最低.研究表明,施用2.0 mg·L~(-1)的硒缓解效果较好,能显著降低小白菜地上部砷的含量,促使砷富集在小白菜地下部,抑制砷向地上部的转运.     

添加剂对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律的影响

蜈蚣草是砷（As）的超富集植物,为了研究CaO、MgO以及白云石对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律和赋存形态的影响,利用管式炉装置进行了一系列的实验,结果表明：3种添加剂在400~700℃温度区间固砷效果明显,MgO的固砷效果最佳、CaO其次、白云石最差.CaO和MgO的最佳固砷温度为500℃,最佳固砷效率分别为17%和14%;白云石的最佳固砷温度为700℃,最佳固砷效率为10%.燃烧温度在400~500℃时,掺混添加剂会使底灰中可溶砷的比例提高约5%,这是由于温度较低时,这3种添加剂主要是通过物理吸附对砷进行固定;而当温度超过800℃时,底灰中可溶砷的比例降低约10%,这是由于添加剂影响了底灰对砷的自固定,减少了可溶性砷化合物的形成.当温度低于700℃时,掺混添加剂会使底灰中出现少量As³⁺.     

不同水分条件对蜈蚣草修复砷污染土壤的影响

采用室内盆栽实验研究了不同土壤含水量(绝对含水量10%~60%)对蜈蚣草的生物量、砷富集及蜈蚣草和土壤中砷的形态的影响.结果表明,土壤含水量35%~45%的范围内蜈蚣草的修复效率显著高于其他处理,可达到4.48%~5.00%.在此水分区间内,植物细胞的质膜透性较小且植株的生物量较大.蜈蚣草地上部和地下部的最大干重出现在45%的含水量下,分别为2.95 g·plant-1和11.95 g·plant-1.适宜的水分条件利于蜈蚣草吸收和累积土壤中的砷,35%的含水量下植株地上部和地下部的砷含量可分别达到307.3 mg·kg-1和218.6 mg·kg-1,而总砷累积量在40%的含水量下达到峰值2.81mg·plant-1.将土壤含水量控制为35%~45%,还可提高蜈蚣草地上部中As(Ⅴ)的还原效率,促进了蜈蚣草的砷解毒.研究结果对于蜈蚣草大规模种植和工程应用中的水分管理措施具有重要的指导意义.     

螯合剂添加对蜈蚣草修复砷污染土壤效果的影响分析

用盆栽试验的方法,研究了3种可生物降解螯合剂谷氨酸二乙酸四钠（GLDA）、甲基甘氨酸二乙酸（MGDA）、乙二胺二琥珀酸（EDDS）和1种传统螯合剂乙二胺四乙酸（EDTA）,在不同浓度（0,1.25,2.50,5.00,10.00 mmol/kg）下对蜈蚣草吸收土壤中As的影响。研究表明:4种螯合剂在1.25 mmol/kg时均能显著提高蜈蚣草生物量。EDDS在10 mmol/kg时根际土壤生物有效态As的含量最高,较空白组CK提高了69.2%。GLDA在10.00 mmol/kg时根际土壤As较原土壤降低了28.84%。浓度为5.00 mmol/kg的EDDS处理的蜈蚣草对As的富集系数BCF最高,为7.99,是CK的1.70倍。综合蜈蚣草生物量和对As的BCF值来看,5.00 mmol/kg MGDA地上部分对As积累量最大,其值为2648.65 μg/pot,较CK提高了65.92%。已被广泛应用于修复土壤Cd和Zn领域的新型螯合剂GLDA和MGDA在修复土壤As污染同样具有明显的潜力。     

蜈蚣草中芘与砷的赋存特征及其相互作用

超富集植物蜈蚣草能够累积土壤环境中的砷,为探明蜈蚣草植株中芘的赋存特征及其与砷的相互作用,采用双光子激光共聚焦扫描显微技术检测观察芘在该植物中赋存和分布规律.结果表明,添加芘导致蜈蚣草各部位砷含量显著降低,其中叶部和茎部砷含量下降幅度达35%左右,根部砷含量减少20.5%.芘的添加使得植物各部位三价砷比例下降,五价砷比例升高,蜈蚣草叶部三价砷和五价砷赋存浓度下降幅度最大,下降幅度分别为42.2%和32.49%.添加砷可促进蜈蚣草根部和茎部中芘的积累,每株分别增加了9.8μg和139 ng,但对叶部中芘的积累无显著影响.芘主要分布于蜈蚣草细胞膜与细胞内部的细胞器膜结构及细胞核核膜附近,但细胞质中芘的含量较少,茎部韧皮部与皮层以及叶部栅栏组织和海绵组织中几乎没有检测到芘.     

砷-菲对蜈蚣草根部不同碳基团的影响

采用离体鲜根实验和固态13C核磁共振技术(13C-NMR)研究蜈蚣草根部对砷和菲的吸收特征及根部碳基团的影响作用.结果表明,蜈蚣草根部在无蒸腾作用的条件下能够有效地吸收砷和菲,添加菲能够促进离体鲜根对砷的吸收,添加砷也可提高菲的吸收,与对照相比,菲提高了15%~53%.蜈蚣草离体鲜根中以烷氧基C为主,羧基C比例最低,且主要为羧酸、酯和酰胺类羧基C,添加砷和菲会显著增加蜈蚣草离体鲜根中羧基C的比例.蜈蚣草离体鲜根为应对砷和菲的胁迫形成了分子结构更为稳定和复杂的芳香类有机质,从而提高离体鲜根的抗性和适应性.     

微生物强化蜈蚣草累积土壤砷能力的研究

研究了外源添加微生物对蜈蚣草吸收砷能力及其根系参数的影响.通过室内盆栽试验研究表明,施放线菌PSQ、shf2和细菌Ts37、C13处理能明显促进植物生长.其中,shf2处理效果最显著,其生物量、根系活力和根系体积分别达11.5 g/po、t2.01μg/(g.h)、38.3 mL.施菌处理蜈蚣草植株砷含量均高于对照(CK)处理,其中Ts37处理地上部砷含量达最高837mg/kg,比同期CK处理高出206%;shf2处理地下部砷含量最高,达427 mg/kg,比同期CK处理高出88%.施用shf2菌的蜈蚣草砷积累总量最高,达5 804μg/pot,比同期CK处理高出136%.4种微生物处理在45 d内植物修复效率为8.9%~11.3%.施用微生物可有效提高蜈蚣草累积砷的能力,且以放线菌shf2效果最好.     

砷污染生境下挺水植物香蒲对砷的积累与迁移特性

为探究典型湿地挺水植物香蒲（Typha angustifolia L.）不同生长阶段对As（砷）污染生境中As累积与迁移的影响,采用室内模拟方式,通过外源添加Na₂HAsO₄·7H₂O设置不同的As污染生境,w[As（V）]分别为0、50、100、150、200、400 mg/kg,探析As胁迫下不同物候期（幼苗期、花果期、枯黄期）香蒲的生长发育、As累积特征及对土壤中As的提取迁移效果.结果表明:①As对挺水植物香蒲的生长产生低促高抑的作用,在w[As（Ⅴ）]为100~150 mg/kg处理下香蒲的生长状态显著优于其他处理;在w[As（Ⅴ）]为400 mg/kg污染生境下,香蒲的生长存在受害症状,但仍可完成整个生命期.不同生长阶段香蒲对As的耐受性特征存在差异,随着生育期的延长,植株对As污染反应的敏感性下降,表现出较强的耐受性,其中花果期最为突出,在w[As（Ⅴ）]为100 mg/kg时耐性指数最大,比0 mg/kg处理增加了54.0%.②香蒲不同部位对As的积累特征均反映出剂量依赖效应,在幼苗期、花果期和枯黄期香蒲地上部w（As）均低于地下部,转运系数均小于1;但不同生长阶段植株富集转运水平差别较大,以花果期为最高,幼苗期次之,伴随"稀释"效应的产生,枯黄期最低.③在As污染生境下,香蒲对土壤中As的去除作用大于固定作用,其迁移效果表现为花果期>枯黄期>幼苗期,在花果期进行刈割可使其发挥最佳修复效果.研究显示,挺水植物香蒲对As具有较强的耐性,并且对As的积累与迁移在不同物候期存在差异,因此,其可作为修复As污染河湖湿地土壤的推荐性植物加以深入研究与利用.      

砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布及其与耐砷毒的关系

为了在研究砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与蜈蚣草耐砷毒的关系进行了试验研究.结果表明,蜈蚣草吸收的磷主要分布在胞质组分中(平均占各部位总磷含量的44%以上),吸收的钙主要分布在细胞壁组分中(平均占各部位总钙含量的48%以上).与低钙(0.03和2.5 mmol·L-1)处理相比,高钙(5.0 mmol·L-1)处理时,根部的胞质组分和叶柄的细胞器组分中磷含量较高.各器官的亚细胞组分中钙含量随着介质中添加钙浓度的提高而增加.介质钙浓度过高会抑制蜈蚣草的生长.在加砷处理下,根部和叶柄细胞壁组分的磷含量有所减少,但地上部细胞器组分的磷含量及其含磷总量占植株含磷总量的相对比例、根部细胞壁组分的钙含量增加.蜈蚣草自主调节磷和钙的亚细胞水平分布可能是其耐砷毒的机制之一.     

钴胁迫下红苋菜中钴积累分布及其生理特性的研究

采用模拟钴污染土壤的方法,研究不同程度的钴(0、20、40、60 mg/kg)胁迫对成熟期红苋菜生长及其体内钴积累分布和生理特性的影响。结果表明:(1)同一钴胁迫下,红苋菜株高差异性大,株高差值(最高与最矮的差值)范围为14~27 cm,远大于对照组的4 cm;(2)在不同程度的钴胁迫下,植株各部位钴含量分布规律不一致,且根部钴含量最高。当胁迫浓度为60 mg/kg,植株长势最差组的根、茎、叶部钴含量最高,分别为对照组的41、44和14倍,此时地上部和单株的钴积累量均最大,分别为1 103和1 275μg,且两者的积累量与MDA含量成极显著正相关;(3)钴胁迫使得叶片叶绿素含量、CAT和POD酶活性均出现不同程度的降低,SOD酶活性仅在低浓度的钴胁迫下上升,而MDA含量则上升;(4)钴胁迫下植株对钴的转运系数为0.20~0.64,地上富集系数为1.96~10.06,同一胁迫下,长势最差组的转运系数和地上富集系数最大。     

野外条件下土壤砷浓度对蜈蚣草砷富集特征的影响

以As超富集植物蜈蚣草广泛分布的湖南省郴州市为例,调查了不同As污染程度下植物对As的富集和转运特点.结果表明,在野外条件下根际土壤中As浓度相对较低时(64～1000mg/kg),蜈蚣草地上部As浓度随根际土壤中As浓度的增加而逐渐增加,而在根际土壤中As浓度相对较高(1000～2712mg/kg)时,蜈蚣草地上部As浓度表现为逐渐下降的趋势.在调查的所有样点中,蜈蚣草对As的转运系数介于1.08到6.03之间,显示出超富集植物的典型特征.结果还表明,在污染区土壤As浓度存在很大的空间变异性,根际土壤与非根际土壤之间的As浓度也存在很大差异.因此,在野外调查时最好是直接采取距离植物根部最近的根际土壤.     

泥蚶对砷的积累效应及风险评价

通过对2013年12月到2015年6月养殖的泥蚶做跟踪调查,约每5个月采集一次样品进行总砷和无机砷的测定,计算泥蚶中总砷和无机砷的积累效应,并对其进行风险评价。结果表明:泥蚶随着养殖时间的增长对总砷的积累较强,呈正相关关系,对无机砷的积累整个过程无明显变化;泥蚶的肥满度与总砷含量呈显著正相关,与无机砷含量无显著关系。按照《海洋生物质量》标准进行评价,除苗蚶外均受到总砷的污染,按照《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》标准,泥蚶均未受到无机砷的污染。根据联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会提出的暂定每周耐受摄入量（provisional tolerable weekly intake,PTWI）无机砷为15 μg/kg·bw。泥蚶中无机砷的每周评估摄入量（estimated weekly intake,EWI）值均小于PTWI,仅占PTWI的5.5%~6.2%,其消费引起的潜在致癌风险均为可接受风险。     

苯并(α)芘与砷在蜈蚣草中的赋存转运规律及其交互作用

蜈蚣草能够超累积土壤中的砷,对土壤环境中的多环芳烃也具有较好的耐受能力,是修复砷和多环芳烃复合污染的理想修复手段之一.为探究在苯并（a）芘和砷（As）单独污染和复合污染条件下的蜈蚣草对两种污染物的吸收转运,通过水培模拟实验揭示蜈蚣草体内砷与苯并（a）芘的交互作用,同时采用双光子激光共聚焦扫描显微技术检测观察苯并（a）芘在蜈蚣草中的赋存和分布.结果表明,添加苯并（a）芘使得蜈蚣草各部分总砷含量均下降.其中,叶、茎、根分别下降149.4、78.59、47.05 mg·kg^-1（以DW计）（p<0.05）,叶部下降幅度最大,达到47.3%,根部及茎部含量分别下降了40.9%和38.2%（p<0.05）.同时苯并（a）芘的添加也改变了砷在蜈蚣草体内的赋存形态,根部与叶部三价砷的比例分别下降了3.87%、4.20%（p<0.05）,而茎部两种砷形态比例无显著变化.砷的添加促进了蜈蚣草各部分对苯并（a）芘的积累,每株根部、茎部和叶部的累积量分别增加了4680、109.26和226.61 ng（p<0.05）,说明苯并（a）芘和砷在蜈蚣草植株中交互作用显著,砷的添加不会改变苯并（a）芘的赋存位点,但会增强蜈蚣草对于苯并（a）芘吸收,而苯并（a）芘的添加则会抑制砷的吸收,苯并（a）芘首先由蜈蚣草根部表皮细胞吸收,通过茎部的U型维管束及茎部外缘细胞转运到叶部,赋存于叶部的表皮细胞、叶脉组织及气孔细胞当中.     

细叶蜈蚣草对悬沙胁迫的生理生态学研究

研究了悬沙对细叶蜈蚣草(Egeria nojas)营养生殖、叶绿素、抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)等影响。实验结果表明:悬沙处理96h后,各组细叶蜈蚣草断枝均能发芽,其发芽率均在60%以上,悬沙浓度<4.0g/L时,断枝新芽生长较好,悬沙浓度>6.0g/L时,新芽生长受到影响;各组细叶蜈蚣草叶片的叶绿素a和叶绿素b以及总叶绿素含量均相差不大,叶绿素a/b值都在2.50以上,属于正常范围,变化幅度不大;各试验组中细叶蜈蚣草SOD和CAT相差不大,相对比较稳定,受到影响较小。因此,细叶蜈蚣草对悬沙胁迫具有较好的抗逆性,是一种在含沙量较高水体的生态修复实践中具有良好应用前景的水生植物。     

磷对不同辣椒品种镉积累、化学形态及生理特性的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (10 mg·kg^-1)污染下,叶面喷施不同磷浓度(0、 0.3%、 0.5%)对不同品种辣椒生长、抗氧化酶活性及辣椒体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷磷后,辣椒果实、根和叶干重和植株总干重、Cd含量及积累量在2个品种之间的差异均达到了显著水平.适量喷施磷增加了世纪朝天椒果实及植株总干重,但降低了艳椒425的果实及植株总干重.喷磷使2个品种辣椒叶CAT活性先增加,然后下降,随磷水平增加,艳椒425叶SOD和POD活性呈上升趋势,世纪朝天椒叶SOD和POD活性则呈下降趋势.辣椒果实中Cd的形态以F_NaCl> F_HAC> F_E> F_r> F_HC> F_W.喷磷明显降低了艳椒425中乙醇提取态、盐酸提取态和残渣态及Cd提取总量,但增加了世纪朝天椒中离子水提取态、醋酸盐提取态、残渣态及Cd提取总量.辣椒中Cd积累量以根>茎>叶>果实.喷施0.3%和0.5%磷使艳椒425果实Cd积累量和植株的Cd积累总量分别较对照降低了47.7%、 58.5%和5.5%、 13.1%,喷施0.5%的磷使朝天椒果实Cd的积累量也降低了23.6%.     

萘胁迫对金鱼藻生理特性的影响

为探讨NAP(萘)对金鱼藻的毒性及其机理,采用1/10Hoagland营养液水培法,研究了ρ(NAP)分别为1.25、2.5、5、10、20和40mg/L下金鱼藻中w(叶绿素)、w(可溶性蛋白)、w(GSH)(GSH为还原型谷胱甘肽)、MDA(丙二醛)含量及SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活性的变化. 结果表明,在ρ(NAP)为1.25和2.5mg/L时,金鱼藻的各项生理活动与对照组基本没有显著差异(P>0.05). ρ(NAP)越高,对金鱼藻的毒性越大,当ρ(NAP)达40mg/L时,金鱼藻的生理活动受到显著影响(P<0.05). 在胁迫后期(第5、7天),随着ρ(NAP)的增加,w(叶绿素)、w(可溶性蛋白)以及SOD活性均有不同程度的下降,同时w(GSH)和MDA含量上升,膜脂过氧化加剧. 说明w(叶绿素)、MDA含量和SOD活性等是金鱼藻对萘胁迫较为敏感的参数,能表征萘胁迫的毒性.      

磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响:田间实例研究

通过田间试验研究施用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)生长和砷污染土壤修复效率的影响.结果表明,适量施用磷肥促进蜈蚣草的生长,显著提高其生物量,但过量施用磷肥对植物产量无贡献.随着磷肥施用量的增加,蜈蚣草地上部砷含量呈先增加后减少的趋势,理论上在施磷量为340kg·hm-2时,砷含量可达最高(1622mg·kg-1).磷的含量与施磷量呈极显著的正相关关系.施磷量为200kg·hm-2的砷累积量最高,是不施磷处理砷累积量的2 4倍及600kg·hm-2施磷量砷累积量的1 2倍.种植蜈蚣草7个月后,土壤总砷均有不同程度的下降,施磷量为200kg·hm-2的土壤中砷含量下降5 0mg·kg-1,土壤修复效率最高(7 84%).对照和600kg·hm-2施磷量处理的土壤修复效率分别为2 31%和6 63%.理论上达到最大土壤修复效率所需施磷量为369kg·hm-2.施用磷肥可以维持土壤有效态砷含量在蜈蚣草种植前后变化不大,保证蜈蚣草下个生育期对砷的吸收.这些结果说明施用磷肥是蜈蚣草等砷超富集植物在现场修复中的必要手段,优化施磷技术可大大提高砷污染土壤的修复效率.     

红壤中镧积累对水稻的生理生态效应

通过盆栽试验 ,研究了红壤中稀土元素镧对水稻的生长发育 ,产量和一些对环境敏感的生理生化指标的影响 .结果表明 ,La浓度为 75mg·kg-1时水稻的生育期明显滞后 ,La浓度为 30 0mg·kg-1时水稻的生长显著受到抑制 ,产量显著降低 ,水稻生物量降低一半的EC50 =32 3 0 2mg·kg-1.La浓度为 75mg·kg-1时水稻的叶绿素a b显著降低 ,POD活性、细胞质膜透性和游离脯氨酸含量显著增高 .     

外源铁对不同番茄品种生理特性、镉积累及化学形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd(10 mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同Fe浓度(0、50、100、200和400μmol·L-1)对不同品种番茄生长、抗氧化酶活性及番茄体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷施Fe后,番茄干重、Cd含量和积累量在2个品种之间的差异达到了显著水平.Fe显著增加了2个番茄品种的果实、根、茎、叶及植株总干重.随Fe浓度增加,2个品种根超过氧化物歧化酶(SOD)活性以及渝粉109根过氧化氢酶(CAT)活性先下降然后呈升高趋势,2个品种根过氧化物酶(POD)活性以及4641根CAT活性则先升高然后下降.番茄果实中的Cd以F R>F HCl>F E>F NaCl>F HAC>F W.适量的Fe减少了番茄果实中各形态Cd含量,但高量Fe(400μmol·L-1)增加了4641果实中F HCl、F R以及渝粉109果实中F E、F NaCl、F R和Cd总提取量.番茄Cd积累量以叶>茎>果实>根.叶面喷施Fe使番茄叶、茎、根和果实中的Cd含量分别降低了7.1%~25.3%、30.8%~50.4%、13.0%~45.1%和2.8%~11.7%.供试2个番茄品种,无论喷Fe与否,果实Cd含量及植株Cd总积累量以4641<渝粉109.