不同玉米品种Cd、Pb、Zn和As积累与转运特性

通过田间试验,研究了22个玉米品种同时在未污染、轻度、中度和重度重金属Cd、Pb、Zn和As复合污染农田土壤条件下,玉米植株各部位对Cd、Pb、Zn和As的富集和转运特性,并对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这8种重金属元素进行了主成分分析和相关性分析,探讨了玉米植株吸收Cd、Pb、Zn和As含量与土壤中重金属元素形态含量的关系.结果表明：①玉米植株不同部位Cd和Zn含量分布规律为：穗上茎叶>穗下茎叶>根>籽粒,Pb分布规律为：根>穗下茎叶>穗上茎叶>籽粒,As分布规律为：根>穗上茎叶>穗下茎叶>籽粒,分布规律的不同与作物本身积累特性以及研究区土壤中Cd、Pb、Zn和As的环境活性高低密切相关.②22个玉米品种遗传背景的较大差异造成品种间Cd和Pb的积累具有显著差异（P<0.05）,表现为4种趋势：Cd和Pb复合高积累品种,单一Cd或Pb低积累品种（低Cd高Pb、低Pb高Cd）,Cd和Pb复合低积累品种.其中3个品种籽粒Cd含量超过国家食品安全标准,14个品种茎叶Cd含量超过国家饲料卫生标准;所有品种茎叶和籽粒Pb含量均未超标,但部分品种籽粒Pb含量接近限值具有超标风险;不同玉米品种茎叶和籽粒As含量均远低于标准限值,表现出稳定的低积累特性;不同玉米品种茎叶Zn含量随土壤Zn含量的升高而升高,但籽粒Zn含量维持在满足植株正常生长的阈值范围内.③研究区玉米植株中Cd、Pb、Zn和As具有一定的同源性,主要受土壤中Cd、Pb、Zn和As污染物含量超标的影响较为深刻,这说明矿山采选和尾矿堆存带来的人为来源,玉米植株中Cu元素受到一定人为污染来源的影响,但影响程度有限;玉米植株中Hg、Ni和Cr元素间具有一定的同源性,说明成土母质和风化产物累积的自然来源.④玉米植株各部位Cd、Pb、Zn和As元素含量,以及Cr和Ni元素含量均具有极显著正相关性（P<0.01）,Cd、Pb、Zn和As元素在植物体内的运输机制可能有共同之处,从玉米根部向地上部迁移方面表现出协同效应,Cr和Ni元素同样如此.而玉米茎叶中Hg与Cd、Pb、Zn和As元素,以及籽粒中Hg与Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn元素均表现出一定的拮抗作用.⑤采用对照优选法将同时满足：茎叶Cd、Pb和As含量未超过国家饲料卫生标准,籽粒Cd、Pb和As含量未超过国家食品安全标准,籽粒Cd、Pb和As聚类分析为低积累类群,植株茎叶和籽粒Cd、Pb和As富集和转运系数较低作为优选条件,筛选出C18（先玉335）可作为Cd、Pb和As复合低积累且籽粒Zn含量维持在正常水平的优选玉米品种,适宜在北方工矿企业周边重金属复合污染农田推广应用.     

铅低积累大豆的筛选及铅对其豆中矿物营养元素的影响

筛选和培育铅低积累作物品种已被用来降低铅流入到人们的食物链中.本实验采用盆栽方法,研究了16个选定的大豆品种在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下的生长反应,并评估其对铅的耐性.结果表明,在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下,大豆中Pb含量有显著差异(p0.05),其平均值分别为0.19和0.27 mg·kg-1.在两种Pb梯度处理下富集系数的范围分别为0.003~0.014和0.002~0.012.16种大豆品种的富集系数在两种Pb梯度处理下均小于0.02,且存在显著差异(p0.05),表明大豆吸收的Pb主要积累在根部.大豆品种:垦丰16号、绥农28号、中黄35号和黑河35号被发现符合低铅积累大豆品种的标准.这4个品种的大豆被进一步用于评估Pb和其他矿质营养元素之间的相互作用,如Ca、Cu、Fe、Mg、Mn和Zn.土壤中Pb含量会影响大豆对微量矿物营养元素的吸收,表现为土壤中高剂量Pb能抑制大豆对Ca、Cu、Fe、Mg和Zn的吸收,同时增加其对Mn的吸收和积累.     

不同土壤改良剂及其组合对降低大白菜镉和铅含量的作用

为寻求有效抑制污染土壤上大白菜对重金属镉(Cd)和铅(Pb)的吸收、保持大白菜卫生品质的技术方法,利用土壤盆栽试验,对施用不同土壤改良剂及其组合降低大白菜地上部Cd和Pb含量的效应进行了比较研究.结果表明,施用改良剂对大白菜的生长具有促进作用,施用改良剂可升高土壤的pH值和降低土壤中的有效态Cd含量,施用改良剂可显著降低大白菜中Cd和Pb的含量.加入5.0 mg.kg-1 Cd,2种大白菜地上部的Cd含量在所有的改良剂处理下均超过了0.5 mg.kg-1.在投加Pb 1500 mg.kg-1后,2种大白菜在加入石灰+鸡粪+过磷酸钙后,其地上部Pb含量均小于2.0 mg.kg-1,可以满足大白菜在Pb(1500 mg.kg-1)污染土壤上的安全生产.     

施用海泡石对铅、镉在土壤-水稻系统中迁移与再分配的影响

以浙江省绍兴市某铅(Pb)、镉(Cd)复合重污染地区土壤(全Pb含量为2 028.22 mg·kg~(-1),全Cd含量为2.36 mg·kg~(-1))及具有低Pb、Cd积累特性的浙江省典型晚粳稻品种嘉33为对象,通过土培盆栽试验,研究了海泡石的施用对铅、镉复合污染土壤中有效态Pb、Cd的含量以及水稻植株对Pb、Cd的吸收和分配关系的影响.结果表明:供试土壤中有效态Pb、Cd的含量与添加的海泡石量呈显著负相关,其相关系数分别为-0.940、-0.952,均达到显著水平(P0.01).随着海泡石添加量的增加,水稻根、茎、叶和精米中Pb、Cd的含量有不同程度地降低,水稻根、茎、叶及精米对Pb、Cd的富集系数显著下降,同时茎对根系吸收的Pb、Cd以及精米对茎中Pb、Cd的转运系数也显著下降.当海泡石的添加量为9.00 g·kg~(-1)土时,嘉33精米中的Pb、Cd含量分别为(0.14±0.02)mg·kg~(-1)、(0.03±0.01)mg·kg~(-1),均低于国家的限量指标(GB 2762-2012);相比于对照组而言,水稻根、茎、叶及精米对Pb的富集系数分别下降了8.83%、29.96%、49.20%、79.41%,对Cd的富集系数分别下降了23.08%、63.22%、44.00%、82.35%;另外,茎对根吸收的Pb、Cd的转运系数分别下降了23.18%、52.19%,精米对茎转运的Pb、Cd的转运系数分别下降了70.83%、52.00%,意味着在铅、镉复合重污染土壤上,海泡石同时对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,合理施用海泡石与低重金属积累品种相结合可以实现污染浓度相对较高的重金属Pb、Cd复合污染土壤的农业安全利用.     

基于大田试验的铅镉复合污染土壤中甜糯玉米低积累特性

为筛选适合在铅（Pb）、镉（Cd）复合污染土壤种植的低积累特性甜糯玉米品种,选取39个玉米品种,通过大田试验,研究其籽粒和秸秆对Pb和Cd的富集特性和差异.将玉米产量、富集系数和基于土壤Pb和Cd风险阈值的方法作为筛选低积累玉米品种的评价指标.结果表明,不同品种玉米的产量、籽粒和秸秆的Pb和Cd含量之间存在显著差异（P<0.05）.籽粒对Pb和Cd的富集系数分别为0.00003~0.00230和0.01~0.15,秸秆对Pb和Cd的富集系数分别为0.003~0.065和0.64~4.28.通过对不同玉米富集系数的聚类分析,综合不同品种玉米的土壤Pb和Cd风险阈值得出,惠甜5号、新美甜818和玉糯9号可在Pb和Cd含量超风险管制值的耕地安全生产,天贵糯937和金萬糯2000可在Cd含量超风险筛选值的耕地安全生产.惠甜5号、新美甜818和玉糯9号作为Pb和Cd复合低积累品种,适宜在广西铅镉复合污染土壤上推广种植,天贵糯937和金萬糯2000作为籽粒低积累、秸秆Cd高积累品种,建议将其作为植物修复资源加以利用.     

橡胶草(TKS)对铅镉污染农田土壤的修复潜力

橡胶草（TKS）是一种可作为天然橡胶原料的能源植物.为研究橡胶草对铅（Pb）和镉（Cd）污染农田土壤的修复潜力,通过人工控制性盆栽试验,以相关标准的风险筛选值和管制值为区间,施以4种浓度Pb和Cd复合胁迫处理,探讨橡胶草对Pb和Cd的富集及耐性特征.结果表明,随着土壤中Pb和Cd含量增加,橡胶草的叶绿素含量和生物量均逐渐降低,SOD、POD和CAT酶活性逐渐升高.Cd富集系数和转运系数在1.20~1.50之间,具有部分Cd超富集植物特征.Pb富集系数和转运系数在0.71~1.11之间,是较好的Pb富集植物,具有修复ω（Pb）为400 mg·kg^-1以下的土壤的潜力.Pb和Cd积累量逐渐增加,地上部最大Cd积累量为9.832 μg·plant^-1,最大Pb积累量为1091.185 μg·plant^-1.但在更低浓度的Pb和Cd复合污染土壤中,去除率更大,修复效率更快.使用橡胶草修复Pb和Cd污染农田土壤具有较好的应用前景和经济价值.     

湖南下水湾铅锌尾矿库优势植物重金属含量及富集特征

矿区废弃地优势植物调查与筛选是植物修复研究的重点.通过研究湖南下水湾铅锌尾矿库区土壤重金属含量,以及库区优势植物对Pb、Zn、Cd、Mn、Cu等重金属的富集能力与转移特征,筛选出适应该地区生态修复的先锋植物.结果表明,库区发现高等植物40种,40属22科,并筛选出15种优势植物.其中地枇杷地上部分Pb含量为正常含量上限值的4.01倍,转运系数达到3.91,富集系数达到14.4,可见地枇杷对Pb具有很强的转运能力与富集能力,因此地枇杷对库区污染土壤修复具有巨大潜力,需对其Pb富集能力作进一步研究.除地枇杷外,其余14种优势植物对尾矿库区重金属污染有较好的耐性,可作为下水湾尾矿库区生态修复的先锋植物.     

不同冬小麦品种镉富集转运及离子组特征差异

为揭示影响冬小麦籽粒镉(Cd)含量品种差异的关键因素,通过大田试验种植3种Cd低积累小麦和2种Cd高积累小麦,研究不同品种各器官Cd的富集转运特征及离子组特征,并通过相关性分析和主成分分析探讨造成不同冬小麦品种籽粒Cd含量差异的关键器官、关键过程及关键元素.结果表明,颖壳、穗轴、节间1和节点1等器官的Cd富集系数,以及...     

铅低累积玉米品种的筛选研究

通过田间实验,研究了在高浓度Pb （2000mg/kg）胁迫下,25个玉米品种生长、产量变化及根、茎叶和籽粒Pb含量的差异。结果表明：在同一污染条件下,25个玉米品种生长对Pb的响应存在显著差异;不同品种根、茎叶和籽粒对Pb吸收、累积及分配能力存在显著差异,分配规律为：根＞茎叶＞籽粒;通过聚类分析获得对Pb耐性较高的品种6个、籽粒Pb低积累的品种6个;综合分析,最终筛选出寻单7号为Pb低累积品种。     

地质高背景区外源污染叠加条件下大白菜对Cd、Pb、Zn累积途径探究

黔西北是喀斯特重金属地质高背景区,受历史上土法炼锌影响,区域内大气降尘重金属含量高,土壤污染严重.为探究叶菜类蔬菜重金属的累积途径,以大白菜为供试作物,选择Cd、 Pb和Zn含量一致的地质高背景土壤和锌冶炼污染土壤,在锌粉厂污染区和无污染对照区进行盆栽试验,研究露天、覆膜和大棚栽培条件下大白菜重金属含量、富集系数(BCF)和转运系数(TF).结果表明,污染区和对照区大白菜ω(Cd)范围分别在0.10～1.01 mg·kg^-1和0.10～0.91 mg·kg^-1,ω(Pb)为0.31～0.62 mg·kg^-1和0.23～0.37 mg·kg^-1,ω(Zn)为7.50～32.74 mg·kg^-1和4.88～21.79 mg·kg^-1,总体上污染区重金属含量偏高,在地质高背景土壤上种植的大白菜,Cd和Pb基本达到国家食品安全标准限值的要求.受大气沉降的影响,污染区大白菜Pb和Zn含量显著高于对照区,Cd差异不明显.污染土壤弱酸溶态Cd、 Pb和Zn占比分别为48...     

基于同位素示踪技术分析小白菜中Pb的来源

为了探明乌鲁木齐市小白菜中Pb的污染来源,采用Pb同位素示踪法,结合盆栽试验种植小白菜,测定了成熟期小白菜不同部位Pb同位素单体计数值及其比值,分析了灌溉水、土壤、降尘对小白菜Pb的贡献率及小白菜Pb的可能来源.结果表明:大气降尘、灌溉水和土壤对小白菜地上部Pb的贡献率分别为51.50%、31.8%、16.7%,大气降尘对小白菜可食用部Pb含量的影响最大;对小白菜根系Pb累积的贡献率分别为2.20%、77.5%、20.30%,灌溉水对小白菜根系Pb含量累积的影响最大.尾气烟灰、燃煤、建筑降尘是导致乌鲁木齐市叶类蔬菜可食用部Pb含量超标的主要原因.     

Joint effects of cadmium and lead on seedlings of four Chinese cabbage cultivars in northeastern China

In northeastern China, large area of vegetable land has been simultaneously polluted by cadmium (Cd) and lead (Pb). Joint e ects of Cd and Pb on Chinese cabbage (Brassica pekinensis L.) were investigated using the seed germination and sand culture method. Four Chinese cabbage cultivars including Kangbingjinchun (KB), Dongyangchunxia (DY), Qinglvwang (QL) and Qiangshi (QS) from Shenyang in northeastern China were adopted in this study. The results showed that there were positive linear relationships between the inhibitory rate of biomass, root and shoot elongation and the concentrations of Cd and Pb. In particular, root elongation was more sensitive to joint stress of Cd and Pb. The activity of superoxide dismutase and the content of malondialdehyde (MDA), soluble protein (SP) and proline (PRO) changed significantly with increasing exposure concentration of Cd and Pb. The decrement in the activity of antioxidative enzymes, the content of SP and accumulation of MDA were relatively low in KB and QS. PRO played an important role in resisting Cd and Pb stress.     

土法炼锌区土壤-白菜系统中重金属的化学调控研究

采用苗圃盆栽试验,用腐殖质、EDTA、不同量的石灰等对赫章土法炼锌区的污染土壤进行处理。测定了基质的化学特性、重金属的DTPA提取态含量,并观察了白菜生长特性及其对重金属累积特性。结果表明,施用石灰处理,土壤速效磷由0.5mg/kg增加到10 mg/kg,土壤中Pb、Zn和Cd的DTPA提取态分别降低了83.9%、23.1%和79.4%;白菜中Pb、Zn和Cd的含量分别减少97.2%、94.7%和89.4%;白菜生物量增加了5.97倍。土法炼锌区影响白菜生长主要土壤因子是pH值和速效磷,白菜中的Cd、Pb与土壤DTPA提取态的Cd、Pb呈显著正相关。在土法炼锌区重金属污染土壤中施加石灰是一种实用而有效的改良措施。     

胡敏酸改性膨润土钝化污染土壤Pb&Cd及机理

通过盆栽试验,探讨了胡敏酸改性膨润土对重金属铅、镉污染土壤的钝化效果及机理。结果表明,铅、镉污染土壤中施加胡敏酸改性膨润土能显著降低小白菜中Pb、Cd的含量,在添加Cd(3 mg/kg)/Pb(250 mg/kg)污染土壤和Cd(1 0 mg/kg)/Pb(5 00 mg/kg)污染土壤上小白菜地上部分Pb含量分别比对照降低19.08%和47.91%,Cd含量分别比对照降低9.79%和14.89%。土壤本身对添加的重金属Pb/Cd有一定的耐受力和自我净化能力,在添加重金属后,添加的Pb/Cd元素大部分直接转化为较为稳定的碳酸盐结合态和铁锰氧化结合态。相关性分析显示小白菜的鲜重与小白菜Pb/Cd含量极显著负相关,进一步说明胡敏酸改性膨润土是通过提高小白菜的生物量,从而降低Pb/Cd在小白菜中的含量。     

两株耐铅镉真菌对土壤中铅镉赋存形态及小白菜吸收积累的影响

通过土培试验,研究接种耐铅镉真菌(产黄头孢霉Cephalosporium chrysogenum和头孢霉Cephalosporium SP.)对灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上小白菜生长及铅镉赋存形态的影响.试验结果表明:接种两种耐重金属真菌可以降低或显著降低土壤中交换态铅镉、碳酸盐结合态铅镉和铁锰结合态铅镉,且显著增加土壤中有机结合态铅镉,因此降低了土壤中铅镉的活性;在灭菌和未灭菌铅镉污染土壤上接种两种真菌均能增加或显著增加小白菜的株高和鲜重,其中在未灭土壤中接种产黄头孢霉20 mL小白菜鲜重和株高最大,分别达到6.00 cm和3.22 g·株~(-1),在灭菌土壤上接种产黄头胞霉10 m L小白菜株高和鲜重最大,分别为10.66 cm和11.07 g·株~(-1);接种两种真菌可以显著降低未灭菌土壤上小白菜体内铅镉含量和累积量,在灭菌土壤上接种10 mL产黄头孢霉可以显著降低小白菜铅含量和累积量.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.