昆明市西山土壤—菊科植物系统铜锌分布特征研究

论述了昆明市西山土壤－菊科植物系统铜、锌分布特征。利用统计分析及吸收系统等参数。定量描述了植物、土壤中铜、锌含量水平,描述了植物对土壤中铜、锌的吸收及富集能力。     

昆明市西山土壤—菊科植物系统铜锌分布特征研究

论述了昆明市西山土壤－菊科植物系统铜、锌分布特征。利用统计分析及吸收系数等参数,定量描述了植物、土壤中铜、锌含量水平,描述了植物对土壤中铜、锌的吸收及富集能力。结果表明：昆明西山受试菊科植物中除风毛菊外,其余１３种植物对铜表现出相对于铁的稀释作用。斑鸠菊、棉毛挖耳草、风毛菊和滇川还阳参等４种植物对锌表现出富集作用,其余１０种表现出稀释作用。     

三种菊科入侵植物的生长与化学防御的关系研究

“生活史理论”认为,植物可利用的资源总量是有限的,在植物的不同功能之间存在着此消彼长的权衡关系。入侵植物的生长和化学防御一般优于本地植物,那么其生长与化学防御之间是否存在权衡及其权衡关系怎样,目前尚不清楚。以广东省3种菊科入侵植物[三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata （L.） Hitchc.）、飞机草（Eupatorium odoratum）和薇甘菊（Mikania micrantha）]为研究对象,并分别以近缘或伴生的本地植物[蟛蜞菊（Wedelia chinenses）、华泽兰（Eupatorium chinense）和鸡矢藤（Paederia scandens）]为对照,研究入侵植物的生长特性（相对生长率和比叶面积）与化学防御物质（缩合单宁和总酚）含量,并基于这2种光合碳分配的主要形式,探讨入侵植物生长与化学防御之间的权衡关系。结果表明：3种入侵植物的相对生长率均高于本地对照种;薇甘菊的比叶面积大于对照种,而其他2种无明显优势。薇甘菊和三裂叶蟛蜞菊的缩合单宁显著高于对照种,飞机草的总酚含量高于对照种。我们的结果显示,入侵植物的生长和化学防御均优于本地植物,但它们的碳同化能力相近;因此,入侵植物特殊的内在资源分配与利用机制可能是其成功入侵的关键。     

蚯蚓在植物修复铜、镉污染土壤中的作用

以红壤和高砂土为供试土壤,分别加入3个浓度的重金属铜离子Cu2 (100,200,400 mg kg-1)或镉离子Cd2 (5,10,20 mg kg-1),每钵接种6条蚯蚓(Pheretimasp.),种植黑麦草(Lolium multiflorum),以不加蚯蚓为对照(CK),研究蚯蚓活动对Cu、Cd污染土壤中黑麦草生长及铜、镉生物有效性的影响.结果表明,添加蚯蚓显著提高了Cu2 、Cd2 污染的高砂土中黑麦草地上部分的生物量,增幅为33%~96%;仅增加了Cu2 污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分的生物量;添加蚯蚓显著增加了两种土壤中速效N的含量,促进了黑麦草地上部分对N的吸收,对速效P、K的含量以及黑麦草中P、K含量无显著影响;添加蚯蚓显著提高了红壤中铜(Cu)、镉(Cd)DTPA提取态的含量,对高砂土中DTPA提取态Cu、Cd的含量无显著影响;增加了高砂土中和添加Cu污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分吸收Cu的总量,而对黑麦草吸收Cd的量无显著影响.加入蚯蚓可以不同程度地改善植物修复技术应用中受制的两个主要因素.表4参30     

铜胁迫对两种地衣植物生理生化特征的影响

以中国树花（Ramalina sinensis Jatta.）和亚花松萝（Usnea subfloridana Stint.）为材料,研究了铜胁迫对这两种地衣植物生理生化特性的影响。结果表明：在Cu2＋的作用下,中国树花和亚花松萝体内叶绿素质量分数和过氧化物酶（POD）活性发生一系列的变化,且表现出明显的剂量效应关系和时间效应关系。随着处理浓度的加大和处理时间的延长,中国树花体内叶绿素质量分数呈现先降后升再降。在处理的48 h,当Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时中国树花体内叶绿素a质量分数下降为0 mg.mL-1时的16.34%,叶绿素总质量分数下降为42.54%,而当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时叶绿素a质量分数下降为22.95%,叶绿素总质量分数下降为60.39%,亚花松萝体内叶绿素质量分数呈现先升后降的趋势,当Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时,处理48 h后的亚花松萝体内叶绿素质量分数比36 h下降18.82%;当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时,处理48 h后的亚花松萝体内叶绿素质量分数比36 h下降23.52%。随着处理浓度的加大和处理时间的延长,中国树花过氧化物酶活性呈现上升的趋势,当Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时,处理24、36、48 h后过氧化物酶的活性分别增加为88.1%、64.83%和65.49%;当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时,分别增加为69.83%、82.05%和82.57%。而亚花松萝过氧化物酶活性呈现先下降后上升等波动性变化,Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时,处理24、36、48 h后过氧化物酶的活性先下降62.56%,后增加7.93%,又下降42.28%;当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时,比对照组分别下降72.92%、33.49%和62.56%。对比两种地衣植物发现,中国树花体内生理指标的变化较亚花松萝的明显,说明中国树花对铜胁迫反应较敏感,有利于监测重金属铜污染。     

铜尾矿区9种优势植物体内重金属和氮磷含量研究

以杨山冲铜尾矿废弃地人工覆土上生长的9种优势植物为研究对象,探讨不同植物对尾矿基质中重金属和氮磷的吸收特性以及与基质理化性质之间的关联。土壤样品采集时沿基质垂直方向分为4层：A层（覆土层0~5 cm）、B层（覆土层5~20 cm）、C层（尾砂层20~25 cm）、D层（尾砂层25~40 cm）,植物样品采集时草本植物分地上和地下2部分、木本植物分根、茎和叶3部分采集。结果表明：随着9种植物生长,A层和B层基质理化性质得到明显的改善。主要表现在A层中w（总氮）、w（氨氮）、w（硝氮）、w（有效磷）和w（有机质）显著高于C、D层（P〈0.05）,B层中w（有效态Cu）、w（有效态Zn）显著低于A、C、D层（P〈0.05）。9种优势植物对Cu、Pb、Zn的吸收和积累能力具有明显差异性,其中草本植物以根系积累为主,木本植物以叶片积累为主。草本植物对尾矿基质表现出较强的适应性和耐性,其中毛叶荩草（Arthraxon prionodes）根系中Cu、Pb、Zn的富集量均最大,耐性表现最突出,是较为理想的铜尾矿基质的修复物种。另外,本研究还发现,9种植物体内氮磷质量分数也各不相同,其中木本植物叶中氮磷质量分数均大于根、茎。木本植物体内w（总氮）与w（总磷）、w（Cu）、w（Zn）相关性较好,草本植物体内w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）之间相关性较好,表明彼此之间存在一定的促进作用。     

湖北铜绿山古铜矿冶炼渣植被与优势植物的重金属含量研究

对已废弃3000余年的湖北铜绿山古冶炼渣堆进行了植被和土壤调查。化学分析表明,冶炼渣的含Cu量极高,总量和有效态的Cu质量分数ω（Cu)分别为7789和538mg kg^-1。Cu的毒是影响铜绿山植物自然定居的限制因子。铜绿山现已形成了以草本植物为主体的良好植被,本次调查共记录有高等植物28种,隶属25属15科。优势种包括海洲香薷、蝇子草、鸭跖草、头花蓼、滨蒿、白茅和狗尾草等7种植物。植物分布与土壤中Cu含量有一定的相关性,鸭跖草分布区土壤中的Cu含量最高,白茅分布区土壤中的Cu含量最低,而其它5种植物的分布区含Cu范围较广,平均在7000mg kg^-1左右。除白茅、狗尾草和滨蒿外,其它4种优势植物都有一定的Cu指示作用,尤其以这些植物的单优群落或者是它们的集合具有更高的指示价值。本文首次报道鸭跖草是Cu的超富集植物,Cu^2 在地上部分（DW）和根部（DW）的质量分数（ω）分别为1034和1224mg kg^-1。而早期报道Cu超富集植物的海洲香薷则证明不是Cu超富集植物。综合植物分布区土壤中的Cu含量和植物体的Cu含量,认为铜绿山海洲香薷、鸭跖草、蝇子草、头花蓼、滨蒿种群都是Cu耐性植物,可用于富Cu土壤如矿业废弃地的植被重建,而超富集植物鸭跖草可用于Cu污染土壤的植物修复。表4参22     

铜尾矿对5种豆科植物根系生长的影响

针对铜陵市铜尾矿废弃地的复垦，选用了5种乡土豆科植物在5种不同的尾矿改良方式上进行盆栽试验。5种供试物种为：大豆(Glycine max)、赤豆(Phaseolus angularis)、赤小豆(P.calcaratus)、绿豆(P.radiatus)、山绿豆(P.mininus)。盆栽基质是以尾矿与正常土壤按体积100：0、75：25、50：50、25：75、0：100比例混合而成，分别标记为：TAl00、TA75、TA50、TA25、TA0005种豆科植物生长时间为70d。结果发现：随铜尾矿在混合基质中比例的增加，5种豆科植物根系的主根长逐渐变短、根系一级侧根的数目逐渐减少；铜尾矿对5种豆科植物根瘤的形成产生抑制作用，特别是山绿豆和绿豆在全尾矿的基质上，无根瘤生成；地下根部的生物量表现为随着尾矿含量比例的增加。地下部分的生物量逐渐下降，但根冠比表现为随尾矿含量比例的增加而增加；植物对铜尾矿中铜的积累，主要含集中根部，地上部分与地下部分差异明显。     

铜的植物毒性与植物蓄积的关系

重金属是一类重要的环境污染物,铜是其中毒性大、分布广的一种。本文介绍了铜对植物的毒性与植物蓄积之间的关系,认为植物对铜的蓄积部位和络合方式能极大地影响铜的毒性。过量的铜能影响细胞膜的透性和细胞内酶系统的活性,影响光和色素的合成及光合作用过程。细胞壁是植物蓄积铜的重要部位;植物体内的络合物质能在细胞内将铜络合而解毒。     

蜈蚣草生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟试验,研究了蜈蚣草(Pteris vittata)生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响。结果表明,蜈蚣草根际土壤中过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着植物的生长而呈现不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间之间呈显著正相关,多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别为对照组的3.59和2.58倍,随后逐渐下降;而磷酸酶活性却随着植物的生长而显著降低。过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性与蜈蚣草地下部分干质量的相关性大于其地上部分,且5种土壤酶活性与土壤有机质含量之间相关显著。蜈蚣草生长可有效改善根际铜尾矿的基质环境和根际土壤肥力水平,因此,在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

Assessment of Cs and Sr accumulation in two epiphytic species of Tillandsia (Bromeliaceae) in vitro

Multiple nuclides commonly occur together and exert toxicity simultaneously, but the difference between single and combined effects of the nuclides is rarely investigated. Epiphytic Tillandsia species are efficient air pollution biomonitors, but rarely used to monitor nuclide contamination. Two Tillandsia species, that is, T. brachycaulos and T. stricta, were chosen to test their capacity to accumulate Cs and Sr. Most plants were able to endure Cs and Sr stress for a long period, which suggested these species could resist toxic elements physiologically and metabolically. With the increasing Cs or Sr concentrations, nuclide contents in both species increased significantly, indicating the potential of Tillandsia species in monitoring nuclide pollutants. However, when the plants were treated with combined nuclides, the content of each ion decreased distinctly compared to those treated with single ion, which suggested Cs and Sr influenced and inhibited each other. In addition, T. brachycaulos seemed more efficient in the uptake of Sr, while T. stricta was more efficient for Cs. Both species accumulated more Sr than Cs at low concentrations, while more Cs than Sr at high concentrations. These results indicated that the uptake of Cs and Sr was related to both the concentrations of the nuclides and the plant species exposed.     

Effects of copper and cadmium on osmoregulation and oxygen consumption in two species of estuarine crabs

Green crabs (Carcinus maenas) and rock crabs (Cancer irroratus) were exposed to various concentrations of copper as cupric chloride (CuCl₂ · 2 H₂O), and cadmium as cadmium chloride (CdCl₂ · 21/2 H₂O) for 48 h. The exposures were conducted at 5 different salinities. At the end of each exposure period, tests of blood-serum osmolality and gill-tissue oxygen consumption were performed. Copper-exposed crabs exhibited loss of osmoregulatory function with increasing copper concentration until normally hyperosmotic serum became isosmotic with the surrounding medium. Cadmium elevated greencrab serum above its normal hyperosmotic state. Copper had no effect on gill-tissue oxygen consumption; however, cadmium reduced the rate of oxygen consumption in both species tested.     

Differential effects of UV-B radiation fluence rates on growth,photosynthesis, and phosphate metabolism in two cyanobacteria under copper toxicity

This work was undertaken to ascertain the impact of different fluence rates of ultraviolet-B (UV-B) radiation on two cyanobacterial biofertilizers, Phormidium foveolarum and Nostoc muscorum, growing under copper toxicity. Copper (2 and 5?µmol?L^?1) and high UV-B fluence rate (UV-B_H; 1.0?µmol?m^?2?s^?1) decreased the growth, pigment content, photosynthetic oxygen yield, phosphate uptake, and acid phosphatase activity in both the strains analyzed after 24 and 72?h of experiments, and combined exposure further enhanced the toxic effects. Respiration and alkaline phosphatase activities were stimulated appreciably. The damaging effect was shown on the order on pigments: phycocyanin?>?chlorophyll a?>?carotenoids, and on photosystems: whole chain photosynthetic reaction?>?photosystem II?>?photosystem I. Partial recovery in the photosystem II activity in the presence of artificial electron donors; diphenyl carbazide (DPC), hydroxylamine (NH₂OH), and manganese chloride (MnCl₂) pointed out the interruption of electron flow on the oxidation side of photosystem II. Unlike UV-B_H, low UV-B fluence rate (UV-B_L; 0.1?µmol?m^?2?s^?1), rather than causing damaging effect partially, alleviated the toxic effects of Cu. This study suggests that the cyanobacterium P. foveolarum is less sensitive against UV-B_H and excess Cu (2 and 5?µmol?L^?1), thus P. foveolarum may be used as a biofertilizer for sustainable agriculture.     

Effect of copper and cadmium on carbon assimilation and uptake of metals by algae

Two species of blue green algae Spirulina platensis and Anacystis nidulans grown in artificial aqueous media were treated with Cu and Cd in concentrations of 0.01, 0.1, 1.0 and 10 ppm to study carbon assimilation and Chlorophyll (Chl) A content. The species were treated with concentrations of 0.1, 0.5, 1.0, 5.0 and 10.0 ppm to study the uptake of metals with exposure time. Carbon assimilation and Chl A content showed responses proportional to the concentration in the general form y = K + n ln C, where C is the concentration of metal in ppm, while in case of uptake the relation was y = KC”; (where C is the molar concentration x 10^‐6 of the metal). The n values in case of uptake was found to be < 1 indicating a non‐Langmuir type of sorption. The concentration factors of metals decreased with metal concentration in the medium.     

铜陵铜矿尾矿理化性质的变化对植被重建的影响

通过野外调查和室内分析,对铜陵不同弃置堆放时间的铜矿尾矿的理化性质及植被定居状况进行了研究。结果表明,随着堆放时间的推移,表层尾矿的稳定性增加,基质结构改善,持水肥能力提高,有机质,全氮、有效磷、速效钾、有效铜及水溶性盐类含量上升,ｐＨ值降低,有的甚至出现酸化现象。铜矿尾矿的植被定居状况与其堆放时间及理化性质的变化有着密切关系。