土壤重金属镉、铅及其复合污染对羊蹄(Rumex japonicus Houtt)生长及其抗性生理指标的影响

为探究重金属Cd、Pb及其复合污染对植物的生长及生理的影响,选用乐安河湿地优势乡土植物羊蹄(Rumex japonicus Houtt),采用室内土培盆栽实验,分别设置不同的Cd、Pb单因素及其双因素复合污染水平,研究羊蹄的生物量、株高等生长指标及植物组织中丙二醛(MDA)、可溶性糖等抗性生理指标的变化特性。结果表明:随着Cd、Pb污染胁迫浓度的增加以及胁迫时间的延长,羊蹄的生物量及株高均受到显著(P0.05)抑制,且Cd+Pb双因素复合污染胁迫的抑制作用大于单因素Pb或Cd的污染胁迫;羊蹄植物组织中的MDA含量及可溶性糖含量随Cd、Pb污染胁迫强度的增加及胁迫时间的延长显著增加(P0.05);在盆栽土壤中单因素Cd或Pb的高浓度胁迫下,羊蹄的自我调控能力显著增强(P0.05),MDA含量下降。不同污染水平的单因素Cd、Pb及Cd+Pb双因素复合污染胁迫对羊蹄可溶性糖含量的影响均存在显著性(P0.05)差异。     

镉、铅胁迫对滇杨(Populus yunnanensis)幼苗生长及其光合生理的影响

为探究滇杨(Populus yunnanensis)在Cd、Pb胁迫下的生长及其光合生理反应,采用水培的方式对滇杨幼苗开展胁迫试验。结果表明,在Cd胁迫下,滇杨株高无显著变化,总根长显著降低,地径在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著增加;在Pb胁迫下,滇杨株高、总根长均显著降低,地径则在Pb浓度为50和100μmol·L~(-1)时显著增加。Cd、Pb胁迫下丙二醛含量随着胁迫浓度增加而上升,总酚含量仅在胁迫浓度为100和200μmol·L~(-1)时显著提高。200μmol·L~(-1) Cd处理、100和200μmol·L~(-1) Pb处理的叶绿素含量显著低于对照。PSⅡ最大光化学效率和PSⅡ潜在活性仅在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著低于对照。在Cd胁迫下,滇杨的净光合速率随着胁迫浓度的增加而降低,而在Pb胁迫下,净光合速率则随着胁迫浓度的增加先升后降。滇杨在Cd浓度为50μmol·L~(-1)时耐受性最强,在Pb浓度为100μmol·L~(-1)时耐受性最强,滇杨对Cd的耐受性强于Pb。     

铜胁迫对高丹草和紫花苜蓿生长和光合特性的影响

以高丹草（Sorghum×S.sudanes）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为试验材料,通过水培试验,研究了不同浓度Cu处理对两种牧草生长及光合特性的影响。试验结果显示,随着Cu处理浓度增加,两种牧草叶、茎、根生物量逐渐下降,并在100μmol.L-1 Cu2＋处理后达到显著水平。Cu胁迫导致两种牧草气孔导度、RuBP羧化酶的最大羧化效率、最大电子传递速率调控的RuBP再生的潜在速率和磷酸丙糖利用中有机磷的释放速率、以及叶绿素质量分数降低,最终导致净光合速率降低。Cu胁迫下,两种牧草二氧化碳饱和点和二氧化碳饱和点净光合速率降低,而二氧化碳补偿点却升高。另外,Cu处理还降低了两种牧草的蒸腾速率和日间呼吸速率。且在光合、蒸腾和呼吸作用参数的变化幅度上高丹草要大于紫花苜蓿。这些结果表明Cu胁迫抑制了两种牧草的生长、光合作用、蒸腾作用和呼吸作用,而且对高丹草的抑制作用要强于紫花苜蓿;Cu胁迫下光合作用的下降不仅与气孔导度的下降相关,而且与光反应和暗反应的受阻有关。这些研究结果可为筛选和培育耐Cu和富集Cu的牧草品种和用牧草修复铜污染水体及土壤提供依据。     

土壤中镉铜复合污染对水稻生长效应影响

本文通过盆栽试验研究土壤中镉铜复合污染对水稻生长效应的影响,并探讨了有效态铜、镉的提取剂。结果表明,2.5％醋酸可作为酸性水稻土有效态铜、镉的提取剂,土壤含镉5mg/kg对铜的水稻产量效应未有影响,但糙米含镉量超标。     

硅对镉、锌、铅复合污染土壤中黑麦草生理生化性质的影响

采用正交试验设计L9(34)对黑麦草(Lolium perenne L.)进行温室盆栽试验,观测Cd、Zn、Pb复合污染条件下,硅(Si)对黑麦草生物量、叶绿素含量以及保护酶系统的影响.结果表明,Cd使黑麦草根系发育受阻导致生物量下降,中等水平的Zn和Pb有利于黑麦草生物量的积累;Cd、Zn、Pb复合污染造成黑麦草叶绿体结构的破坏,使叶绿素含量减少;低水平的Cd、Zn、Pb复合污染对黑麦草CAT和POD活性起到激发作用,但随着添加水平提高,两种酶活性受到抑制.Si可以促进黑麦草根系生物量的增加,有利于根系对水分和养分的吸收,保证地上部分的养分供给,使叶片生物量增加;硅化细胞的形成有利于黑麦草叶片对光能的吸收利用,Si也使叶绿素含量增加;Si对CAT和POD有显著激活作用,从而减轻重金属复合污染对黑麦草产生的伤害.     

盐胁迫对油菜幼苗生长和光合特征的影响

采用盆栽砂培试验,研究了不同浓度(0、50、100、200、300mmol·L-1)NaCl胁迫10和30d对油菜(Brassica napus)幼苗干质量、叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间CO2浓度(xi)、蒸腾速率(Rt)、水分利用效率(Ew,u)和气孔限制值(Ls)等的影响.结果表明,在NaCl胁迫下,油菜幼苗植株干质量显著降低,长期高盐胁迫下油菜干质量降低更显著;随NaCl浓度的增加,Chl含量、Chl a/Chl b比值均呈先升高后降低的变化趋势,处理10d,Chl含量、Chl a/Chl b比值在NaCl浓度为200mmol·L-1条件下达最大值,处理30d,在NaCl浓度为100mmol·L-1条件下达最大值.在50～100mmol·L-1NaCl胁迫下,油菜叶片的Pn、xi和Ls所受影响均很小;高盐胁迫下,其Pn、Gs、xi和Rt均显著下降,而Ew,u和Ls则显著上升.相关分析显示,植株干质量与Chl含量、Chl a/Chl b比值间无相关性,与Na+、Cl-含量,Ew,u和Ls间呈显著负相关(P＜0.01),与根冠比,K+、Ca2+含量,K+/Na+、Ca2+/Na+比值,K+与Na+的选择性比率[S(K+,Na+)],Ca2+与Na+的选择性比率[S(Ca2+,Na+)],Pn,Gs,xi和Rt间呈显著正相关(P＜0.01).上述结果表明,200mmol·L-1 NaCl胁迫10和30d、300mmol·L-1 NaCl胁迫10d,油菜幼苗光合抑制主要来自气孔限制,而300mmol·L-1 NaCl胁迫30d,气孔限制和非气孔限制在油菜幼苗光合抑制中均具有重要作用.Na+、Cl-、K+、Ca2+含量,Ew,u,Ls,根冠比,K+/Na+、Ca2+/Na+比值,S(K+,Na+),S(Ca2+,Na+),Pn,Gs,xi和Rt均可作为油菜生长盐适应性的评价指标.     

蓄电池拆解区铅、镉复合污染农田土壤钝化修复

为了揭示复配及改性钝化材料对农田土壤中重金属的钝化效应,通过土壤培养和田间试验相结合的方式,研究了镁基矿物材料、土壤调理剂、巯基改性海泡石、钙镁磷肥对Pb、Cd复合污染土壤的修复效果,并以油菜为供试作物,研究了施用土壤调理剂和巯基修饰海泡石对油菜吸收累积Pb、Cd的影响.同时,通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红...     

镉胁迫对吊兰生长与土壤酶活性的影响

选用观赏植物吊兰进行盆栽试验,研究了吊兰对Cd的耐性、高浓度Cd胁迫对土壤酶活性以及土壤有效态Cd含量的影响.结果表明,随着Cd浓度的不断提高,脲酶活性显著下降.过氧化氢酶和蔗糖酶活性在Cd浓度为10 mg.kg-1的时候均达到了顶峰,而土壤磷酸酶活性则在Cd浓度为50 mg.kg-1的时候最大.4种土壤酶对重金属的敏感顺序为:脲酶>磷酸酶>蔗糖酶>过氧化氢酶.吊兰对Cd具有很强的耐性,在1500 mg.kg-1Cd胁迫浓度范围内,吊兰对Cd的耐性指数均大于50%.土壤有效态Cd与土壤Cd添加量和土壤酶活性呈显著相关性,可将土壤有效态Cd含量和土壤酶活性这两类指标作为镉污染土壤的评价指标.     

场地土壤重金属镉和铅复合污染毒性阈值的推导及其应用

镉(Cd)和铅(Pb)是生物体非必要元素,具有毒性大、迁移性强等特点,二者在场地土壤中通常存在复合污染的现象.土壤污染物预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)是污染物自身毒性与不确定性系数共同决定的参数,其中土壤污染物的生物有效性是PNEC值不确定性的重要来源.本研究选择湖南常宁某铜矿冶炼厂和江苏靖江某电镀厂2个不同类型的污染场地及周边土壤,基于土壤理化性质及重金属的有效性浓度,采用经验模型估算出Cd和Pb单一污染对植物根系生长的半效应浓度(median effect concentration,EC50)及其土壤中的PNEC,通过浓度加和(concentration addition,CA)模型,结合外推因子法,估算获得场地土壤实际Cd和Pb复合污染的预测无效应浓度(PNEC面x).结果 表明,2个场地土壤中Cd的平均含量分别为背景值的102倍和37.6倍,Pb平均含量分别为背景值的15.1倍和3.86倍,Cd和Pb复合污染现象明显.由于2个场地土壤性质差异较大,Cd和Pb的EC50存在较大差异,EC50(Cd)分别为19.1 ～36.2 mg·kg-1和20.1 ～ 35.4 mg· kg-1,而EC50(Pb)分别为366～1891 mg·kg-1和682～1575 mg·kg-1.同时由于场地实际污染土壤的理化性质及Pb/Cd含量比不同,所推导的PNECmix也存在明显差异,Cd含量及其在Cd和Pb总量中的占比较高的土壤样点的PNECmix较低,2个场地的PNECmix分别为0.933～37.9 mg·kg-1和32.9 ～ 744 mg· kg-1.2个场地调查样点中Cd和Pb含量的实测值均在一定程度上高于相应的PNECmix,对植物生长存在一定的生态风险.因此,进行复合污染生态风险基准值制定和生态风险评价时,需要考虑影响污染物的生物有效性和关键场地特异性(site-specific)因素,如土壤理化性质及不同污染物浓度比等.     

指数施肥对杉木优良无性系生长和光合特性的影响

为探明施肥对杉木优良无性系幼苗光合特性的影响,以杉木优良无性系"洋061"轻基质扦插苗为试验材料,共设置6个处理:对照CK(0 mg/株)、常规集中施肥CF(40 mg/株)、指数施肥EF1(40 mg/株)、EF2(80 mg/株)、EF3(120 mg/株)、EF4(160 mg/株),比较杉木幼苗的生长和光合生特性对不同施肥处理响应的差异,筛选出适合杉木优良无性系"洋061"生长的施肥方式和浓度,为杉木苗期氮素养分管理提供参考.结果表明:(1)与对照相比,施肥对杉木的苗高和地径的生长具有明显的促进作用;在相同施氮量下,指数施肥处理(EF1)下杉木的苗高和地径都优于常规施肥,但二者之间差异不显著(P 0.05).(2)指数施肥处理下叶片最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_o/F_v)和实际最大量子产额(QY)均显著高于对照和常规施肥处理,且除Fv/Fm外,其余各指标均在EF3(120 mg/株)时达到最大值,而叶片初始荧光(F_o)和非光化学猝灭(NPQ)则低于对照处理.(3)施肥处理显著提高了叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、叶绿体色素和类胡萝卜素含量,而且在相同施氮量下指数施肥处理(EF1)叶片P_n、G_s、T_r、C_i、叶绿体色素和类胡萝卜素含量显著高于常规施肥,随着施氮量的增加杉木上述指标均呈先增加后降低的趋势,除叶绿体色素外,上述指标均在施氮量为120 mg/株时达到最大.综上表明,施氮量为120 mg/株的指数施肥能通过提高PSⅡ光化学效率和电子传递速率,降低光能的热耗散,增强杉木叶片光合速率,进而促进杉木幼苗生长.因此,杉木优良无性系"洋061"适宜的施氮量为120 mg/株.(图4表1参79)     

无机阴离子对镉、铅解吸特性的影响

土壤中重金属的解吸直接影响重金属在环境中的形态转化和植物有效性.而地表水环境及土壤中的无机阴离子能与重金属离子络合,影响重金属在环境中的迁移和作物的吸收.因此,有关无机阴离子对重金属解吸特性影响的研究,将有利于了解重金属的吸附-解吸机制及其控制措施.文章以我国东北地区草甸棕壤作为研究对象,采用静态解吸实验研究无机阴离子(C1-、SO42-、F-)对土壤中镉、铅的解吸行为的影响.结果表明,土壤中镉、铅的解吸率与无机阴离子类型、浓度密切相关;随着解吸液中无机阴离子(C1-、SO42-、F-)浓度的增大,土壤镉、铅的解吸率随之提高.C1-、SO42-、F-这3种无机阴离子对解吸土壤中镉的影响力顺序是:C1- > SO42- > F-;对解吸土壤中铅的影响力顺序是:SO42- >C1- > F-.     

锰胁迫对青葙生长及叶绿素荧光特性的影响

通过温室水培实验,研究在不同锰质量浓度（2.5、50、100、150、200、300 mg·L-1）胁迫下青葙（Celosia argentea Linn.）的叶绿素含量、叶绿素荧光参数的变化,及对其生长的影响,探究青葙对锰毒的耐性。结果表明,随着Mn2＋质量浓度的升高,青葙叶片的叶绿素含量和叶绿素荧光参数值都出现不同程度下降。当Mn处理浓度大于50 mg·L-1时,叶绿素a、叶绿素b含量和总叶绿素含量显著下降,但在Mn质量浓度为100-300 mg·L-1的范围内,叶绿素b含量变化不明显（p〉0.05）。青葙的最大光化学量子产量（Fv/Fm）、最大荧光产量（Fm）、最小荧光产量（Fo）、光合量子产量（EQY）、表观光合电子传递速率（ETR）、光合化学淬灭系数（qP）均随Mn2＋质量浓度的增加显著降低,说明锰胁迫抑制了青葙的电子传递过程。但在150、200、300 mg·L-1质量浓度锰处理下ETR、EQY、qP下降趋势变缓,且ETR、EQY不存在显著差异。青葙株高与ETR、EQY的变化规律基本相似,根长则与对照组相比下降不显著,到300 mg·L-1才出现明显降低。试验结果证明青葙对锰毒具有耐性。     

V(Ⅴ)、Cr(Ⅵ)单一和复合胁迫对小麦幼苗生长和生理特性的影响

采用水培法研究了V(Ⅴ)、Cr(Ⅵ)单一及复合胁迫对小麦幼苗生长和生理特性的影响.结果表明,无论单一或复合胁迫,随着V、Cr浓度的增加,小麦幼苗鲜重、株高、叶绿素含量均呈先上升后下降的趋势.当V≤5 mg.L-1、Cr≤10 mg.L-1,小麦的鲜重、株高、叶绿素含量均高于对照,当V5 mg.L-1、Cr10 mg.L-1,则分别比对照降低0.2%—46.8%、0.8%—40.7%和2.5%—76.9%.丙二醛含量随着V、Cr胁迫浓度的增加而增大,与对照相比,含量增加了7.5%—251.6%.在V、Cr单一胁迫下,随着金属浓度增加细胞膜透性增大,比对照增加17.8%—59.8%,根系活力则下降8.1%—53.0%;复合胁迫时细胞膜透性先下降后上升,但始终高于对照,比对照增加了0.6%—126.2%;根系活力呈先升高后下降的趋势,降低6.1%—97.3%.研究表明在低浓度范围,复合胁迫在一定程度上可以缓解单一金属对小麦的毒害,对小麦幼苗生长具有拮抗作用;在高浓度范围两种金属复合胁迫对小麦幼苗的损伤和毒害作用比单一金属伤害更为严重,表现为协同作用.单一胁迫中Cr对小麦幼苗的毒性比V大.     

EDU对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状和光合特性的影响

如何减轻近地层臭氧(O3)体积分数持续升高对作物的影响是污染生态学研究的热点之一。运用改进的开顶式气室(open-top chambers,OTCs)装置,对嘉兴尖叶、嘉兴圆叶和荷兰35三种菠菜(Spinacia oleracea L.)进行连续5 d,每天8 h的臭氧急性暴露处理,且在暴露前24 h喷施300 mg.L-1质量浓度抗氧化剂ethylenediurea(EDU),研究EDU对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状及光合特性的影响。结果表明:(1)菠菜暴露于高体积分数O3时,叶片出现失水干枯、坏死斑等急性伤害症状,光合色素含量、气体交换参数和光响应参数显著降低,且下降幅度和暴露体积分数呈正相关。(2)菠菜经EDU处理后,光合特性参数明显提高。对O3和EDU作双因子分析发现,随着臭氧体积分数升高,EDU对叶片气体交换参数的影响显著,而对其他参数的影响不明显。由此可见,尽管EDU的防护作用对高体积分数的O3胁迫是有限的,但喷施EDU仍能有效减轻O3对植物的伤害,这对缓解农田生态系统O3污染灾害有积极意义。     

重金属复合污染土壤中耐铅镉微生物的筛选及鉴定

为获得复合重金属高耐性微生物资源菌株,采集广西桂西北尾矿区重金属污染的土壤样品,采用改良的马丁氏培养基分离和筛选既耐铅又耐镉的高耐性微生物.结果获得了一株耐铅浓度为1 200 mg/L、镉浓度为120 mg/L的铅镉复合耐性真菌——菌株K-3.该菌株(K-3)最适生长环境为温度30℃、p H值7.0、盐浓度3%.通过形态结合分子生物学鉴定得知,K-3菌株与已知分类地位的标准菌株Uncultured Westerdykella的18S rDNA序列一致性为99%.本研究获得的铅镉复合耐性真菌——菌株K-3是重金属铅和镉的最强双耐真菌之一,可为微生物或微生物联合植物修复重金属污染土壤提供重要的微生物种质资源.(图8表3参39)     

多壁碳纳米管与镉复合污染对水稻生长的影响

选取水稻(Oryza sativa)为研究对象,采用营养液水培法,以营养液(0 mg·L~(-1) MWCNTs、0 mg·L~(-1) Cd~(2+))为参照,分析不同浓度梯度下多壁碳纳米管(MWCNTs)单一处理、MWCNTs与Cd~(2+)复合处理对水稻生长的影响.结果表明,MWCNTs单一处理中,水稻幼苗的生长与MWCNTs添加浓度呈明显负相关.低浓度的MWCNTs(1.5 mg·L~(-1))对水稻幼苗的生长产生抑制作用,较高浓度的MWCNTs(≥6.0 mg·L~(-1))会显著(P0.05)抑制水稻幼苗的生长.添加5 mg·L~(-1) Cd~(2+)会增强MWCNTs对水稻幼苗的生长抑制,当MWCNTs浓度从1.5 mg·L~(-1)上升到12 mg·L~(-1),单一处理组与复合处理组相比,水稻幼苗的根系活力分别下降6.4%、10.4%、24.4%和13.9%;水稻幼苗的叶绿素含量显著降低;复合处理组的水稻叶片的POD活性略高于单一处理组,分别高出11.0%、46.1%、5.6%、11.6%;水稻幼苗叶片气孔导度变小、胞间CO_2浓度升高、光合速率减慢.MWCNTs与Cd~(2+)对水稻幼苗的生长具有明显的协同抑制效应.     

磺胺二甲嘧啶与镉单一和复合污染对生菜生长的影响

为阐明磺胺二甲基嘧啶(SM2)与镉(Cd)对生菜(LachicasativaL.)的单独和复合毒性效应及其毒性机制,采用随机区组试验研究了水培条件下,SM2(0、0.5、2、10 mg·L~(-1))与Cd(0、1、5 mg·L~(-1))单一和复合污染对生菜种子发芽、幼苗生长和污染物积累的影响。结果表明,单一SM2处理对生菜幼苗根伸长具有一定的毒性效应,与对照相比,单一SM2处理下,随SM2质量浓度的增加(0.5-10 mg·L~(-1)),根长抑制率增加了11.51%-51.87%;但单一SM2处理对生菜发芽率、生物量则无显著影响。而单一Cd处理对生菜发芽率、根生物量以及根伸长均无显著影响。Cd的加入可以增强SM2对生菜的毒害作用,与10 mg·L~(-1) SM2处理相比,10 mg·L~(-1) SM2+5 mg·L~(-1) Cd处理的发芽率降低了7.14%;加入1、5mg·L~(-1)Cd后SM2的根伸长半抑制浓度IC50分别降低了7.89%、23.68%。单一污染条件下,生菜对Cd/SM2的积累随污染物质量浓度的增加而增加。低浓度Cd处理(1 mg·L~(-1))条件下,加入SM2可显著降低生菜根系和地上部Cd含量,但是对于高浓度Cd(5 mg·L~(-1)),加入SM2可以增加根系和地上部Cd积累量。低浓度SM2(0.5、2 mg·L~(-1))条件下,加入Cd可显著促进生菜根部SM2的累积,但高浓度SM2(10mg·L~(-1))条件下,Cd的加入却显著降低生菜根部SM2的累积。SM2处理下,Cd的加入对生菜地上部SM2的积累无显著影响。SM2/Cd在生菜中的富集和迁移受其性质、投加量及质量浓度组合影响,复合污染下生菜对Cd的积累能力在较高Cd质量浓度时表现出协同作用,而对SM2的积累能力则在相对低质量浓度时表现出协同作用。这可能与Cd和SM2复合存在条件下会形成络合物,以及络合物对生菜产生的毒性效应有关。