不同品种蓖麻对镉的响应及修复能力评价

蓖麻(Ricinus communis L.)是一种有价值的能源作物,可用于修复镉污染农田同时生产生物能源。本研究在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2和5 mg·kg~(-1)),对比研究镉胁迫下30个蓖麻品种的生长状况,评估蓖麻对镉的耐性及蓖麻茎、叶和果实中镉的富集特征,以及不同蓖麻品种对镉的修复能力。研究发现,随着土壤中镉质量分数增加,10个蓖麻品种的生物量增加,20个蓖麻品种的生物量减少;表明不同品种蓖麻对镉的耐受程度不同。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg~(-1),平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525mg·kg~(-1),平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力大小依次为茎、叶、果实。基于蓖麻品种茎、叶和果实中镉的质量分数,采用聚类分析的方法分析发现,30个蓖麻品种对镉的富集能力存在差异:4个蓖麻品种为高镉富集型,25个蓖麻品种为低镉富集型。根据蓖麻地上部分中镉质量分数及富集系数(小于1),判断蓖麻不是镉的超富集植物。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为26.3~65.7μg·pot~(-1),平均值为42.4μg·pot~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为37.0~121.6μg·pot~(-1),平均值为76.0μg·pot~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力及提取能力主要由品种决定,受土壤中镉浓度的影响相对较小。因此,蓖麻作为一种潜在的镉的植物修复作物,不适用于植物提取的用途,可用于植物固定的用途;选用对镉具有较高耐性蓖麻品种种植可以在健康合理地利用镉污染农田的同时生产生物能源。     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

3种土壤类型下镉胁迫对红椿生物量分配及其镉富集特性的影响

红椿(Toona ciliata Roem.)为中国国家级(Ⅱ)重点保护植物,同时也是(亚)热带珍贵速生用材树种。为了解镉(Cd)胁迫对红椿生长及镉富集特性的影响,采用盆栽控制试验研究了长江上游3种典型土壤(黄壤、酸性紫色土和冲积土)条件下,不同浓度Cd处理[0(对照)、20、40、80和160 mg·kg-1]对其幼树生长发育、生物量分配、镉积累与分配及镉富集特性的影响,为深入认识镉污染土壤的有效修复提供理论依据。结果显示,(1)低浓度镉胁迫(40 mg·kg~(-1))可促进红椿幼树生长,而高浓度镉胁迫(≥40 mg·kg~(-1))则表现为严重抑制;各器官生物量随镉浓度增加而先升后降,除酸性紫色土壤上茎生物量外。(2)3种土壤条件下,红椿幼树各器官镉含量均随镉处理浓度增大而增大。相同镉浓度处理下主根镉含量表现为:黄壤酸性紫色土≥冲积土,而冲积土条件下侧根镉含量均低于黄壤或酸性紫色土。同时,3种土壤下各器官镉含量随土壤镉浓度增大而增加,且地下部显著大于地上部。(3)随着镉处理浓度增大,除地上部富集系数(BC)在冲积土条件下无显著差异外,其他土壤条件下地上和地下部均显著增大;而3种土壤条件下转移系数(TF)均逐渐降低。高浓度镉胁迫下,幼树BC和TF虽均大于1,但地上部镉含量低于100 mg·kg~(-1)。随着镉浓度升高,3种土壤条件下红椿耐性指数(TI)均先增后降,高镉处理下冲积土TI显著大于黄壤和酸性紫色土壤。红椿虽不是典型的镉超富集植物,但其能在较严重镉污染土壤中较好生存,可作为镉污染区域(特别是镉污染冲击土)潜在的土壤修复树种。     

黄石国家矿山公园草本植物重金属富集能力研究

为探究草本植物各部位对重金属的富集能力,筛选可能具有重金属污染修复潜力的草本植物,将经过六年植被自然恢复及现代生态修复后的黄石矿山公园的土壤和草本植物作为研究对象,采用原子吸收光谱法(AAS)测定黄石矿山公园内优势植物蕨菜(Pteridium aquilinum var.latiusculum)、铁线蕨(Adiantum capillus-veneris)、凤尾蕨(Pteris cretica var.nervosa)、蜈蚣草(Eremochloa ciliaris)、贯众(Cyrtomium macrophyllum)、芒草(Miscanthus sinensis)、白茅(Imperata cylindrica)、苔草(Carex spp.)、早熟禾(Poa annua)等9种草本植物的根、茎、叶及其根系土壤中的重金属含量,分析生态修复过程中草本植物对土壤重金属的富集和转移能力。结果表明,黄石市国家矿山公园的土壤受到重金属镉(Cd)、铜(Cu)的严重污染,与湖北省土壤环境背景值相比,Cd的平均污染指数达46.88,Cu次之,为10.67。草本植物对重金属元素的富集能力差别较大,蜈蚣草对重金属的富集作用较强,综合富集系数为11.14,治理土壤重金属Cd污染效果明显。蕨菜Zn含量为1568.15mg·kg~(-1),富集系数和转移系数分别为1.13、1.19;早熟禾Zn含量为1202.64mg·kg~(-1),富集系数和转移系数分别为1.08、1.08。蕨菜和早熟禾是典型的Zn富集型植物。聚类结果亦显示蕨菜富集效果最好,蜈蚣草次之,二者均可作为重金属污染土壤的修复植物。     

Cu~(2+)、Cd~(2+)胁迫对马来眼子菜光合色素及光合荧光特性的影响

为全面了解沉水植物受重金属胁迫后光合色素及荧光特性的变化,以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)为供试材料,采用不同浓度Cu~(2+)或Cd~(2+)处理,利用丙酮萃取和水下荧光仪原位测定法,研究重金属对植物光合色素含量、光合荧光参数及荧光成像的影响.结果显示,Cu~(2+)或Cd~(2+)处理下,叶绿素总量(Ct)、叶绿素a(Ca)、叶绿素b(Cb)、类胡萝卜素(Cc)均极显著下降(P 0.01),且Cu~(2+)对叶绿体的毒害作用比Cd~(2+)更大;最大光化学效率F_v/F_m、潜在光化学效率F_v/F_o、有效量子产量Y(Ⅱ)和光化学淬灭系数qP也呈极显著下降趋势(P 0.01),且Cu~(2+)胁迫的影响更显著. Cu~(2+)处理下,调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)和非光化学淬灭系数qN均先增加后降低.而Cd~(2+)处理下,Y(NPQ)和qN均呈极显著上升趋势(P 0.01);各处理组非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)差异不显著. Cu~(2+)处理下相对电子传递速率ETR下降更多. 0.5 mg/L Cu~(2+)处理下,马来眼子菜光合色素含量、F_v/F_m、F_v/F_o、Y(Ⅱ)和ETR均比对照组下降显著;0.5 mg/L和1.0 mg/L Cd~(2+)处理下,马来眼子菜具有正常的光合活性.荧光成像表明叶片受损始于叶边缘,叶脉抗重金属胁迫能力强于叶肉;相同浓度处理下,Cu~(2+)处理对叶片的损伤程度大于Cd~(2+)处理.上述结果表明马来眼子菜耐Cd~(2+)能力强于Cu~(2+),因此可将其用作低浓度Cd~(2+)污染水域的修复物种.(图5表3参38)     

水合欢对重金属Cd、Pb的耐受性及吸收富集特性

土壤重金属污染一直以来备受关注,作物能够吸收重金属从而对人体健康产生威胁,利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点。本研究以一种水生豆科作物水合欢(Neptunia olerace)为研究对象,采用盆栽实验,研究水合欢对不同浓度Cd (0、50、100、180 mg·kg~(-1))、Pb (0、500、1 000、1 800 mg·kg~(-1))的耐受能力及吸收与富集情况。结果表明,(1)在Cd胁迫下,水合欢表现出一定的耐受性,生物量和植株长度与对照相比均显著降低(P0.05),可溶性蛋白、叶绿素以及根和茎中的MDA含量与对照均无显著差异,叶片中CAT活性显著提高(P0.05),但根中CAT、茎中SOD和叶片中POD活性及叶中MDA含量均先降低后升高;(2)在Pb胁迫下,水合欢表现出很强的耐受性,水合欢生物量、植株长度、可溶性蛋白、叶绿素和MDA含量与对照均无显著差异,但叶片中CAT活性显著提高(P0.05),根和茎中SOD、茎中CAT和叶片中POD活性均先降低后升高(P0.05);(3) Cd浓度为50、100、180 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.28、0.32和0.29,转运系数分别为0.05、0.06和0.08; Pb浓度为500、1 000、1 800 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.02、0.04和0.02,转运系数分别为0.04、0.08和0.05。水合欢对土壤中Cd、Pb的吸收均未达到超富集植物的标准,但本研究发现水合欢地下部重金属含量远高于地上部重金属含量,且水合欢为直根系植物,根系较浅,容易回收,基于此,可考虑将其与水稻等水生作物进行间套作,这种生产方式既可固氮,又可利用其根系来原位缓解土壤重金属污染对粮食等农产品生产所造成的安全风险。     

烟草对砷的吸收累积特征及其健康风险研究

以福建省主栽烟草品种翠碧1号、K326和云烟87为材料,在外源砷添加量为0、10、20、40、70和100 mg·kg~(-1)的土壤中进行盆栽试验,探讨砷对烟草的毒害效应以及砷在土壤-烟草体系中的迁移累积特征,并对植烟土壤中砷的安全临界值进行计算。结果表明,在砷毒害下,烟草生长受到抑制,且烟草根系生长受抑制程度最强。随着砷添加量的增加,土壤中有效砷含量和烟草各部位砷含量均显著提高(P 0.05),砷在根系中的含量最高,在茎中的含量最低。砷处理下各部位间的转移系数表现为TF_((茎-叶)) TF_((土-根)) TF_((根-茎)),且外源砷的增加促进砷从茎到叶片中转移。38.28%～74.37%的砷富集在烟草根部,上部叶中砷的富集量最少(4.61%～11.7%),且所研究的3个烟草品种中翠碧1号对砷的富集能力最强。根据通过吸烟进入人体砷的限量以及土壤有效砷含量与烟草中部叶砷含量的回归模型,推算出翠碧1号、K326和云烟87的植烟土壤有效砷的安全临界值分别为14.17、14.31和11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。并将福建省植烟土壤有效砷的安全临界值拟定为11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。本研究结果为福建省烟草安全生产提供一定技术指导。     

铜胁迫对3种草本植物生长和重金属积累的影响

采用盆栽试验,研究了不同浓度Cu胁迫对3种草本植物弯叶画眉草、象草和苏丹草生物量、根系耐性指数、Cu积累量、富集系数、转运系数的影响。结果表明,弯叶画眉草和象草生长随着Cu胁迫浓度的升高呈现"上升-下降"趋势,胁迫浓度低于100 mg·kg~(-1)时促进生长;苏丹草生长随着Cu胁迫浓度的增加而下降;弯叶画眉草、象草和苏丹草的Cu耐性指数分别是130.63、149.15和75.81。3种植物对重金属Cu均以根系积累为主,积累量随着Cu处理浓度的增加显著升高;对Cu的吸收和富集能力为象草苏丹草弯叶画眉草,Cu从根系转运到地上部的能力为弯叶画眉草象草苏丹草,转运系数均小于1。可见,象草耐性较强,可用于Cu污染土壤植物修复;弯叶画眉草转运能力较强,可用于Cu污染土壤生物净化。     

重金属Cd~(2+)对土壤跳虫Folsomia candida金属硫蛋白mRNA转录水平诱导的研究

目前国内普遍采用传统种群和群落指标特征来进行重金属污染对土壤跳虫的研究。在国内首次通过添加不同浓度重金属镉(Cd~(2+))酵母喂食土壤跳虫室内实验种群白符跳(Folsomia candida),对白符跳体内金属硫蛋白(Metallothionein,MT)进行诱导,并采用实时荧光聚合酶链式反应(real-time fluorescent polymerase chain reaction,Real-time PCR)方法,测定其体内MT信使核糖核酸(m RNA)量的变化,从而判断Cd~(2+)诱导作用下MT表达量的变化。结果表明:Cd~(2+)染毒酵母饲料喂食28 d后,处理组与对照组(0 mg·kg~(-1) Cd~(2+))白符跳体内MT基因m RNA转录水平存在差异,MT表达量随Cd~(2+)处理水平的升高而显著上升。在浓度范围探测试验中,1 000 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组和100 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组的MT m RNA转录水平分别是对照组的9 355.53倍和731.13倍;在浓度梯度试验中,500 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组的MT m RNA水平分别是对照组、12.5 mg·kg~(-1)和250 mg·kg~(-1)处理组的456.54、296.26和7.05倍,250 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)处理组的MT m RNA水平分别是对照的64.78倍和1.54倍。这些结果说明:土壤弹尾纲白符跳体内金属硫蛋白m RNA转录水平能够被环境中的Cd~(2+)所诱导,并与之呈正相关关系。以此推测,土壤弹尾虫体内金属硫蛋白m RNA转录水平可作为评价土壤Cd~(2+)污染的潜在生物标志物特征。     

镉钝化细菌对水稻幼苗镉吸收的影响

为了解根际重金属钝化微生物对作物生长及土壤重金属吸收的影响,将来源于镉(Cd)污染水稻土的镉钝化细菌枯草芽孢杆菌CDR-1、雷氏普罗威登斯菌CDR-2、阿耶波多氏芽孢杆菌CDR-3分别接种到水稻幼苗根际,通过测定水稻苗的生长、生物量及镉含量来分析根际镉钝化细菌对水稻生长及镉吸收的影响.结果显示,镉钝化细菌CDR-1、CDR-2、CDR-3的Cd~(2+)最低抑制浓度分别为200、200、400 mg/L,其在20 mg/L Cd~(2+)溶液中的镉钝化率均达到100%,且随Cd~(2+)浓度的上升镉钝化率呈现下降趋势.在5和10 mg/L Cd~(2+)胁迫下,这3株细菌对水稻幼苗的生长有不同程度的影响,并都能显著降低水稻幼苗根和地上部分的镉含量,其中CDR-1对水稻幼苗的促生降镉作用最优;在0.5、1和2mg/kgCd~(2+)胁迫下,CDR-1仍然能显著促进水稻幼苗生长,增加水稻幼苗生物量,并能使水稻幼苗根和地上部分的镉含量降低34.88%-61.63%.本研究表明Cd~(2+)钝化细菌能够显著降低水稻幼苗的镉吸收量,Cd~(2+)钝化促生细菌CDR-1可应用于镉污染农田土壤的生物修复.(图4表3参30)     

细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)对镉的耐性和富集特征研究

为探讨观赏花卉应用于植物修复技术的可行性,以细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)为材料,采用盆栽试验,研究了细叶美女樱对镉的耐性、吸收和富集能力,以期为今后观赏植物应用于重金属污染土壤修复提供理论依据。结果表明,随着镉处理浓度的增加,细叶美女樱干重呈先升高后降低的趋势,20~80 mg·kg~(-1)镉处理能促进植株的生长,100~120 mg·kg~(-1)镉处理对生长无影响,表明细叶美女樱对镉有较强的耐性。镉处理下,根系中丙二醛(MDA)含量和电解质渗透率分别于20和60 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,叶片中MDA含量和电解质渗透率分别于120和80 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,说明细叶美女樱受到了氧化伤害,且根系受伤害程度较大;氧化伤害更大程度地刺激了抗氧化防御系统,根系中POD、CAT活性的升高幅度大于叶片中CAT、APX活性的升高幅度,但抗氧化酶不能完全消除膜质过氧化引起的伤害。细叶美女樱各器官中镉含量表现为根茎叶的分布格局,植株对镉的转运系数小于1;但是地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为778.31μg·pot~(-1)。这些结果表明细叶美女樱对镉有很强的耐性和富集能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物。     

不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布

介绍了生态型芦竹(Arundo donax Linn)的生物特性,并对芦竹修复湿地重金属污染能力进行了研究。芦竹具有生物量大、根系发达、适应性强等特点,在重金属污染环境下,有较好的耐受性。研究不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布,对重金属污染湿地的修复具有指导作用。采集了4个不同环境下的芦竹样本,对重金属富集量和在植物器官中的分布情况进行研究分析。结果表明,芦竹对镉、铅、汞有较好吸收,地上部叶内富集量分别为57.40～33.22mg·kg-1,412.4～312.4mg·kg-1,21.5～11.8mg·kg-1,地上部茎内富集量分别为19.50～4.02mg·kg-1,83.1～43.6mg·kg-1,30.0～19.4mg·kg-1。芦竹对铜的富集能力较弱,地上部叶内和茎内富集量分别是12.4～2.8mg·kg-1,1.4～0.4mg·kg-1。铜和铅在植物器官中的分布为根>叶>茎,镉在植物器官中的分布为叶>根>茎,汞在植物中的分布为根>茎>叶。富集量还与土壤中重金属质量分数有关,一般是随着土壤中重金属质量分数的增大而增加。镉、铅、铜在植物叶中的富集系数大于1,汞在植物茎中的富集系数大于1。综合分析结果表明,芦竹在污染或非污染环境中都能较好地富集镉、铅、汞,基于芦竹具有较大生物量特点,芦竹对湿地重金属污染具有较大的修复潜力。研究芦竹对重金属的吸收与分布,旨在为湿地的植物修复技术提供参考依据。     

镉在海雀稗体内的分布及化学形态特征

通过盆栽试验,研究了不同浓度(0、1、10、50、100、200 mg·kg~(-1))镉处理下,海雀稗地上部与地下部的生物量受镉胁迫的影响及其体内镉的富集特征,进一步分析低镉处理(1 mg·kg~(-1))和高镉处理(50 mg·kg~(-1))镉在海雀稗根、茎、叶中的化学形态及根、叶中镉的亚细胞分布特征.结果表明,镉浓度≤50 mg·kg~(-1),海雀稗地上部、地下部生物量和耐性系数都未显著下降,海雀稗根部对镉的积累远大于地上部分;海雀稗根系细胞壁中镉含量分配比例50%,其次为可溶部分,高镉处理中细胞壁、可溶部分中镉的分配比例比低镉处理增加6.14%、0.32%,细胞膜部分和原生质体部分镉分配比例下降;海雀稗镉形态主要为氯化钠、醋酸提取态,高镉处理降低了毒性较高的水提取态和乙醇提取态的比例总和,根中氯化钠和盐酸提取态,茎、叶中醋酸提取态、氯化钠提取态增加.研究表明,海雀稗中毒性较低、活性较弱的盐酸提取态、醋酸提取态和氯化钠提取态Cd分配比例增加,根中细胞壁固持和液泡区隔化可能是海雀稗应对镉胁迫的重要耐性机制.     

氮肥形态对李氏禾富集铜的影响及生理响应

土壤重金属污染是环境和生态领域研究的热点及难点。超富集植物受到土壤各种特性的影响,需要采取强化措施来提高植物修复效率。该文旨在加深对李氏禾(Leersia hexandra Swartz)累积铜的认知,为植物修复铜污染土壤提供理论数据。在土壤中铜污染水平分别为低(100 mg·kg~(-1))、中(300 mg·kg~(-1))、高(500 mg·kg~(-1))时,研究不同氮肥(NH_4)_2SO_4、CO(NH_2)_2、Ca(NO_3)_2、NH_4NO_3处理对超富集植物李氏禾累积铜、植物生长的影响以及生理响应,氮肥按肥土质量比0.3‰以水溶液的形式每周添加1次,李氏禾生长两个月后,收获,进行植株分析。结果表明:在土壤铜污染水平为500 mg·kg~(-1)时,施加Ca(NO_3)_2后李氏禾根、茎、叶中的铜富集量达到最大,分别为6 167.15、1 251.99和975.92 mg·kg~(-1),约为对照处理组的2.5~4.0倍,相对于其他各氮肥处理和对照组差异达显著。在低、中、高Cu污染水平下,施加(NH_4)_2SO_4处理组李氏禾株高均显著高于其他处理组,分别为68.5、65.2和65 cm;CO(NH_2)_2组李氏禾生物量分别为12.75、13.45和11.63 g·10 plants-1;叶绿素质量浓度分别为24.139、22.615、23.752 mg·L~(-1);可溶性蛋白质量分数分别为21.704、23.506和20.940 mg·g~(-1);金属硫蛋白质量分数分别为9 131.06、10 014.02和11 018.04 pg·g-1,均高于其他处理组;而NH_4NO_3处理组李氏禾叶片中丙二醛(MDA)物质的量浓度最少,分别为0.893、0.957和0.859mmol·L~(-1),有效地缓解了铜对李氏禾的损伤。因此,适量施加氮肥可以有效提高李氏禾的生物量以及根、茎、叶各部分铜累积量,增强了李氏禾对铜污染土壤的修复效果。     

草甘膦与镉复合胁迫对玉米幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

为了探讨草甘膦(PMG)与重金属镉(Cd)复合胁迫对作物(玉米幼苗)生长的影响作用机制。通过温室盆栽试验,分别进行了不同浓度的PMG单一处理(浓度分别设计为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg~(-1))和不同浓度的PMG(浓度分别为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg~(-1))与浓度5 mg·kg~(-1)Cd2+的复合处理。采用分光光度法和连续激发式荧光仪分别对玉米幼苗抗氧化酶(过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量、荧光动力学曲线及相关参数进行了测定。结果表明,单一和复合胁迫分别在PMG浓度为1.25~5 mg·kg~(-1)、1.25~2.5 mg·kg~(-1)时,玉米幼苗通过增大抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,清除积累过多的活性氧自由基,提高叶绿素含量的合成,加大光合作用速率,促进玉米幼苗的生长;单一和复合胁迫分别在PMG浓度为5~20 mg·kg~(-1)、2.5~20 mg·kg~(-1)时,由于玉米幼苗积累了过多的膜脂过氧化物,导致抗氧化系统损坏,阻碍叶绿素含量的合成,同时也损害了PSII的功能(MO、φPO、ΨO、φEO、φDO、ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC、DIO/RC、PIABS),导致玉米幼苗光合作用受到抑制,阻碍幼苗的生长。研究表明,草甘膦单一胁迫和与重金属镉复合胁迫,对玉米幼苗酶活性及光合作用的影响,均随处理浓度的升高表现为双阶段性,低浓度促进,高浓度抑制;与同浓度的PMG单一处理相比,Cd2+的存在,加大了PMG单独存在时的损害作用,使得玉米幼苗对PMG胁迫的敏感浓度点从5 mg·kg~(-1)降低到2.5 mg·kg~(-1)。     

晋北干旱区盐碱地柽柳叶总有机碳与营养元素含量的关系

根据土壤板结程度、地表返盐现象严重程度以及植物生长状况,将晋北干旱区盐碱地划分为相对轻度、中度、重度3个盐碱胁迫等级。以30年生柽柳(Tamarix chinensis Lour.)人工纯林植株为研究对象,通过对不同盐碱胁迫柽柳叶片总有机碳(TOC)以及叶片和0~15 cm表层土壤全N、全P、全K、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Ca等营养元素及土壤CEC含量进行测定,研究晋北干旱区盐碱地柽柳植株体内元素化学计量特征,探讨晋北干旱区盐碱地柽柳叶片和表层土壤营养元素与柽柳叶碳的相关性,探究其叶碳含量的主要限制性营养元素,分析影响柽柳叶碳即植物生长的关键性因素。研究结果表明,(1)p H值在3个等级盐碱胁迫土壤之间无显著差异;Na含量以重度盐碱地最高(1 462.51 mg·kg~(-1)),轻度盐碱地最低(436.67mg·kg~(-1)),差异显著,Na~+含量相差较大导致的盐胁迫是影响柽柳人工林生长的主要环境因子。(2)基于单位质量和单位面积叶TOC含量均以中度盐碱地最高(分别为40.47 kg·kg~(-1)和1.79 kg·m~(-2)),Na含量(2.76 kg·kg~(-1)和0.12 kg·m~(-2))以中度盐碱地最高;基于单位质量的TN(1.95 kg·kg~(-1))和TP(0.27 kg·kg~(-1))含量以轻度盐碱地最高,TK含量(0.70 kg·kg~(-1))以中度盐碱地最高,说明柽柳的生长与体内营养元素密切相关,Na能够在泌盐植物柽柳体内富集,但并不是无限富集,而是存在一个阈值。(3)柽柳叶TOC含量和叶片K、Fe含量呈显著正相关(P0.05),与表层土壤K含量亦呈显著正相关(P0.05),表明这两种元素尤其是K在晋北干旱区盐碱地柽柳叶片形态建成、养分吸收和抗盐碱方面具有重要作用。研究结果可为该地区植被恢复和生态环境改善提供科学依据。     

粤北某矿区周边镉锌污染稻田土壤田间植物修复研究

粤北地区多金属矿开采导致的矿区周边农田土壤重金属污染问题突出,探索适合当地条件的土壤污染修复技术与模式对逐步改善土壤环境质量,保障农产品安全和人体健康具有重要意义。为考察植物技术措施对粤北矿区周边重金属污染农田土壤的修复和安全利用的可行性,选择粤北某矿区周边重金属镉锌中度污染稻田,通过田间试验开展了超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)、富集植物杨桃(Averrhoa carambola)、农作物玉米(Zea mays)低积累品种单种及套种对污染土壤植物修复和安全利用效果研究。结果表明,单种模式下,伴矿景天田间生长217 d后,其地上部生物量可达2.82 t·hm~(-2),地上部Cd和Zn平均质量分数分别为119 mg·kg~(-1)和7716 mg·kg~(-1),对Cd的修复效率可达11.1%;杨桃田间生长约600 d后,其根、茎和叶生物量分别可达15.4、15.5和7.81 t·hm~(-2),Cd质量分数分别为8.21、14.1和15.4 mg·kg~(-1),Zn质量分数分别为199、294和642 mg·kg~(-1),其对Cd的总体修复效率可达15.9%。伴矿景天和杨桃套种模式下,两者种植密度均较单种时降低一半,两种修复植物套种处理对Cd修复效率可达到13.5%。试验稻田改种低积累品种玉米,无论玉米单种或同伴矿景天套种其籽粒中Cd质量分数均可达到食品安全国家标准限量要求。利用伴矿景天和杨桃对粤北受镉中度污染稻田土壤进行修复以及通过种植低积累品种玉米实现污染土壤安全利用具有较强的可行性。     

镉胁迫对线麻(CannabisSativaL.)富集及光合特性的影响

选择广泛栽培于西北地区的线麻(Cannabis Sativa L.)进行盆栽实验,研究了Cd胁迫对线麻富集和光合特性的影响.结果显示,线麻根、茎、叶中Cd最大富集量分别达到503.40、350.63、77.90 mg·kg~(-1).随着土壤Cd浓度的增加,线麻根、茎、叶的富集量逐渐增加,且表现为:根部茎部叶部.当Cd≥150 mg·kg~(-1)时,Cd从根部向地上部分的转运开始加强,且地上部分组织中主要集中在茎部.线麻株高、比叶重和生物量随Cd浓度的增加先升高后下降.当Cd浓度≥150 mg·kg~(-1)时,株高、比叶重和地下部分生物量明显低于对照(P0.05),而地上部分生物量不存在显著性差异(P0.05).当Cd浓度为50 mg·kg~(-1)时线麻叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、最大净光合速率和光饱和点达到最大值,光补偿点随Cd浓度的增加而持续增加.结果表明,线麻具有较高的Cd富集能力,可以作为潜在的Cd污染土壤修复栽培作物,但野外修复中如何提高线麻的生物量有待于进一步研究.     

不同浓度胺鲜酯对籽粒苋富集重金属镉锌的影响

植物生长调节剂具有提高植物富集土壤重金属的能力,从而提高植物修复污染农田土壤的效率。采用盆栽方式,比较叶面喷施不同质量浓度(0、5、10、15 mg·L~(-1))胺鲜酯(DA-6)对籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)生长、富集镉(Cd)和锌(Zn)及土壤有效态Cd和Zn的影响。结果表明,10 mg·L~(-1)处理显著提高籽粒苋植株的生物量;DA-6对籽粒苋根系分布层土壤和根际土pH无显著影响,但能显著提高籽粒苋根际土有效态Cd和Zn含量;DA-6处理的籽粒苋叶、茎和根中Cd含量均呈增加趋势,但仅15 mg·L~(-1)处理能显著提高籽粒苋叶、茎中Cd含量,DA-6处理对籽粒苋根中Cd含量无显著影响;DA-6对籽粒苋叶、茎、根中Zn含量均无显著影响;10 mg·L~(-1)处理能显著强化籽粒苋叶、茎对Cd和Zn的累积量,DA-6处理对籽粒苋根中Cd和Zn的累积量无显著影响;DA-6处理籽粒苋后,除籽粒苋叶中5 mg·L~(-1)处理和10 mg·L~(-1)处理的Zn富集系数显著低于对照外,其它处理的籽粒苋叶、茎、根中Cd和Zn富集系数及运转系数均无显著差异。因此,叶面喷施10 mg·L~(-1)DA-6能显著强化籽粒苋地上部对Cd、Zn的累积量,但DA-6处理对Cd和Zn的富集和运转并无显著促进作用。     

洞庭湖区东亚金发藓(Pogonatum inflexum)对土壤镉污染反应特征初探

如何利用较为科学、合理的技术方法,对土壤中的镉污染及其修复效果进行监测与评价,是植物修复土壤镉污染实际操作中存在的重要问题。该研究基于东亚金发藓(Pogonatum inflexum)对镉的敏感性反应特征,初步探索一种适用于土壤镉污染的生物监测方法。以含镉背景值相对较低的土壤作为栽培基质,采用梯度质量分数镉胁迫的方式进行研究,结果表明,(1)当土壤中的镉质量分数大于2~3 mg·kg-1时,东亚金发藓植株孢子体和配子体的外观形态在短时间内呈现出显著变化特征;随镉质量分数的增加和时间的延长,小叶受害程度加深,出现黄化或褐变现象,测定期内5 mg·kg-1的镉处理最终可使植株枯亡。(2)叶绿素含量受镉胁迫影响显著,且对镉胁迫时间反应较为迅速:2 mg·kg-1以内的镉处理下,叶绿素含量在7d中的变化均不大;镉质量分数大于3 mg·kg-1时,对叶绿素含量影响显著,且随时间延长叶绿素下降程度更加明显;4 mg·kg-1的镉处理可使叶绿素含量下降3/4以上。(3)镉胁迫导致植物体内可溶性蛋白含量显著降低,处理初期可溶性蛋白含量变化不大,后期则变化明显,可导致蛋白含量减少40%~50%;同时细胞膜脂过氧化作用显著增强(表现为MDA浓度上升),MDA含量增加了1.8倍以上。(4)东亚金发藓叶绿素含量、可溶性蛋白含量及MDA含量等生理参数的变化,可有效指示土壤中镉的生物有效性,并能反映土壤镉安全浓度标准。(5)东亚金发藓的假根对土壤中的镉具有较强的感应能力,植株易受到镉离子毒害并快速、直观地表现出一系列症状,因此可作为有效监测土壤镉污染的理想植物材料。