湖南南部铅锌矿区铅锌富集植物筛选研究

在湖南省桂阳县铅锌矿区采用调查和室内分析相结合的方法,采集植物和土壤样品112个,分别测定了土壤和植物样品的铅锌含量,筛选铅锌富集植物。结果表明：矿区土壤铅锌污染十分严重,矿区土壤铅和锌的平均质量分数分别为：2177.22、3165.89 mg·kg^-1。植物样品根系的铅锌质量分数分别为：264.00、666.11 mg·kg^-1,地上部铅锌质量分数平均为165.56、363.87 mg·kg^-1,植物根系的铅锌含量与土壤的铅锌含量呈显著正相关。通过对比分析,以地上部铅质量分数大于450 mg·kg^-1、锌质量分数大于750 mg·kg^-1、转运系数大于1、植物地上部形态高大为筛选条件,筛选出5种铅富集植物分别是：糯米团（Hyrtanandra）、水蓼（Polygonum hydropiper）、酸模（RumexacetosaLinn）、毛叶堇菜（Viola verecumda A.Gray）、地榆（Garden Burnet Root）;3种锌富集植物分别是：鬼针草（Bidens pilosa L.）、博落回（Macleaya cordata（Willd.） R. Brown）和糯米团;糯米团茎叶的铅锌质量分数分别为635.48、919.51 mg·kg^-1,可作为铅锌复合污染土壤修复的备选植物品种。     

改良剂对红蛋植物修复污染土壤重金属铅和镉效果的影响

通过盆栽试验研究了在重度重金属混合污染土壤上,施用不同配比的石灰和泥炭（T1,泥炭0 g·kg^-1土,石灰2 g·kg^-1土;T2,泥炭30 g·kg^-1土,石灰0 g·kg^-1土;T3,泥炭50 g·kg^-1土,石灰0g·kg^-1土;T4,泥炭30 g·kg^-1土,石灰2g·kg^-1土;T5,泥炭50 g·kg^-1土,石灰2g·kg^-1土）对红蛋（Echinodorus osiris）生长及其去除污染土壤铅、镉量的影响,探讨了化学修复和植物提取修复技术相结合修复重金属污染土壤的可能性。研究结果表明,施用石灰显著提高了土壤pH,施用泥炭不显著;施用石灰和泥炭后土壤中交换态铅、镉含量较CK显著降低,红蛋地上部和地下部铅、镉含量较CK有不同程度降低,T4、T5处理降低不显著;T3、T4、T5处理显著地提高了红蛋的铅单株迁移量和年迁移量,年迁移量分别为CK的2.1倍、2.6倍和2.8倍;T1、T2、T3、T4、T5处理显著地提高了红蛋的镉单株迁移量和年迁移量,年迁移量分别为CK的1.8倍、2.9倍、2.9倍、2.8倍和2.9倍,其主要原因在于施用土壤改良剂改善了红蛋的生长,显著增加了地上部生物量。结合经济效益方面因素考虑,以施用泥炭30g·kg^-1土和石灰2g·kg^-1土的处理更适合推广运用。     

冬季农田杂草繁缕对镉的积累特性研究

为进一步筛选出更多的镉超富集植物作为植物修复的材料,本文以冬季农田杂草作为研究对象,采用土壤种子库-金属筛选法进行筛选,以期从冬季农田杂草中筛选出镉超富集植物,为镉污染农田土壤的冬季植物修复提供材料。通过土壤种子库-金属筛选法初步研究发现,冬季农田杂草繁缕(Stellaria media)地上部分镉含量接近超富集植物的临界值(100 mg·kg-1),但转运系数(TF)小于1,可能是镉富集植物。为此,采用盆栽试验进行了进一步的浓度梯度鉴定。结果表明,随土壤镉含量的增加,繁缕根系生物量、地上部分生物量、主枝长度、根系长度、抗性系数及耐性系数均随土壤镉含量的增加而下降,但繁缕根系及地上部分镉含量呈显著增加的趋势。与对照相比,在土壤镉质量分数为25、50、75、100和125 mg·kg-1时,繁缕总生物量分别下降了17.31%、34.87%、44.79%、52.12%和59.32%,但各个处理均没有表现出明显毒害症状。土壤镉含量为75~125 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉含量均大于100 mg·kg-1,最大值为135.79 mg·kg-1,地上部分富集系数(BCF)大于1,但转运系数(TF)小于1。在土壤镉含量为100 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉提取量达到最大值,为87.42μg·plant-1。这些结果表明繁缕是一种镉富集植物。虽然繁缕的单株镉提取率较低,但繁缕具有分蘖力强、繁殖力强、生长密度大、耐荫性强等特点,因此适用于冬季农田镉污染的修复。     

镉超富集植物商陆及其富集效应

超累积植物筛选是重金属污染土壤植物提取修复的基础和核心问题,同时也是污染环境植物修复的难点及前沿。对株洲市铅锌冶炼厂生产区生长的8种不同的植物进行了采样和调查。通过生物量测定和植物体内镉质量分数分析,发现商陆(Phytolaccaacinosa)体内镉质量分数较高,生物量大,且呈现地上部的质量分数大于地下部的规律。通过室外盆栽模拟试验,进一步研究商陆对土壤中镉污染的忍耐、积累能力,以检验这种植物修复Cd污染土壤的可能性及其潜力。结果表明,在Cd污染水平大于50mg·kg-1条件下,商陆茎及叶的Cd含量分别超过了100mg·kg-1这一公认Cd超积累植物应达到的临界含量标准,其地上部Cd含量大于其根部Cd含量,且地上部Cd富集系数大于1。与对照相比,植物的生长未受到抑制,商陆对Cd的富集符合Cd超积累植物的基本特征。同时,利用吸收量系数对商陆的镉去除能力和富集特征进行了评价判断,证实商陆是一种Cd超积累植物,这为镉污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

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。     

土壤中三种盐对油菜富集镉的影响

为了利用被镉污染的盐土,通过实验分析镉污染盐土中三种盐对油菜（Brassica napus）富集镉影响的差异性,探明不同类型镉污染盐土上种植油菜的植物修复效果。以镉超累积植物油菜为研究植物,通过温室盆栽土培试验,将油菜在含有不同质量分数盐（wS：0 g·kg^-1,2 g·kg^-1,4 g·kg^-1,6 g·kg^-1）的含镉（wCd：10 mg·kg^-1）土壤中培养60天,研究油菜对镉的生物富集因子、植株内地上部分和根部镉的质量分数变化。选择土壤中三种主要盐的类型,即氯化钠、硫酸钠和碳酸钠作为分析和研究对象。结果表明,含碳酸钠的土壤对油菜吸收镉有抑制作用,含硫酸钠的土壤对油菜吸收镉也有抑制作用,但效果没有碳酸钠的土壤大,含氯化钠的土壤对油菜吸收镉的影响不显著,只是在高质量分数时对油菜吸收镉有一些促进作用。在含不同类型盐的土壤中,不同土壤盐对油菜富集镉的能力也有显著的差异,土壤中氯化钠对油菜根部富集镉的能力没有显著影响,而对油菜地上部分富集镉的能力有一定的促进作用;土壤中的碳酸钠对油菜地上和地下部分富集镉的能力都有显著的抑制作用,不利于油菜对镉的富集。     

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。     

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。     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

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。     

Cd胁迫下黄土施用污泥对小麦生长及Cd富集迁移的影响

为了能给污泥资源开发利用开辟新的途径,以黄土为供试土壤,小麦（Triticumaestivum L.）为供试作物。采用盆栽试验研究了泥在不同Cd胁迫黄土中对小麦生长的影响及其对小麦各部位Cd的富集迁移规律。试验设计2个污泥处理水平,每个塑料盆中加入8.0 kg供试土壤或污泥含量为4.0%的供试土壤,土壤中以Cd（NO3）2·4H2O溶液形式加入的Cd质量分数分别为0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、25.0、50 mg·kg^-1,对应各处理为TS1-TS7。各胁迫水平均设置3个平行,同时设置对照TS0。结果表明,黄土中低水平的Cd胁迫可促进小麦的生长,且在Cd污染水平5.0 mg·kg^-1时施污泥和未施污泥土壤中小麦生物量均最大,而高水平的Cd胁迫抑制小麦的生长,且Cd胁迫水平越高,抑制作用越强烈;Cd胁迫下施用污泥可促进小麦的生长,尤其是茎叶和籽粒的生长;小麦各部位Cd的含量随土壤Cd处理水平的升高而增加且呈显著正相关（P＜0.05）,各部位最大浓度分别可以达到：45.32、14.41、9.66 mg·kg^-1,且根系＞茎叶＞籽粒,污泥的施用能促进小麦对Cd的吸收;小麦各部位对Cd的富集能力均随着土壤Cd胁迫水平的升高而先增加后减小,污泥的施用在一定程度上提高了小麦对Cd的富集能力,各部位富集系数最大分值分别为1.81、0.93、0.51,但对Cd进入小麦根系后向茎叶和籽粒的迁移影响不显著。     

不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响

为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑。结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg^-1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控。为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg^-1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg^-1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg^-1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运。     

Cadmium accumulation characteristics of floricultural plant Cosmos bipinnata*

The artificially high soil cadmium (Cd) concentration screening method was used to screen Cd-hyperaccumulators from floricultural plants. Among the five species of floricultural plants screened, Cosmos bipinnata showed the characteristics of Cd-accumulators. A pot experiment was conducted to further study Cd accumulation characteristics of C. bipinnata. The results showed that the biomass, chlorophyll content, superoxide dismutase activity, peroxidase activity and soluble protein content of C. bipinnata first increased and later decreased with the increase in soil Cd concentration, but the carotenoid content and catalase activity of C. bipinnata reduced. Cd contents in roots, stems, leaves and shoots of C. bipinnata increased with increasing soil Cd concentration. When the soil Cd concentration was 50?mg?kg^?1, the Cd content in shoots was up to 112.62?mg?kg^?1, which was higher than the Cd-hyperaccumulator critical value. The root and shoot bioconcentration factors exceeded 1 in various Cd treatments, but the translocation factors were less than 1. When the soil Cd concentration was 50?mg?kg^?1, the Cd accumulation in shoots achieved the maximum of 224.30?μg plant^?1. Therefore, considering the tolerance and accumulation of Cd, C. bipinnata is a Cd-accumulator that could be used to remediate Cd-contaminated urban soil.     

Cadmium removal from Cd-contaminated soils using some natural and synthetic chelates for enhancing phytoextraction

The influence of a natural (citric acid) and two synthetic chelates (HEDTA, EGTA) on Cd phytoextraction with radish was studied. The experiment was conducted with Cd treatments including 0 (control), 5, 20, 60 and 100?mg?Cd?kg^?1 soil. When plants were fully developed, the designated HEDTA, EGTA and citric acid were applied to establish experimental treatments. Ten days after chelate applications, soil and plant samples were taken. Results indicated that synthetic chelates can considerably increase Cd concentration in soil solution compared with citric acid. Among the applied chelates, HEDTA provided more significant influences on soil solution. Cadmium concentration in both shoots and roots of radish was increased due to enhancing influence of chelate applications on Cd concentration in soil solution. Cadmium concentration in radish shoots was more than that of roots. This can be attributed to higher bioavailability and solubility of Cd in soil solution. In all treatments which received HEDTA, the cadmium concentration in both shoots and roots of radish was increased more than that of other applied chelates. Although HEDTA is more efficient in phytoextracting Cd than other chelates, due to durability of synthetic chelates toxic effects on soils, we recommend using larger amounts of light acids.     

红蛋植物对重金属镉、锌的吸收动态研究

采用水培的方法研究了红蛋植物（Echinodorus osiris）对镉、锌的吸收动态。结果表明：无论是低镉（5 mg·L-1）还是高镉（15 mg·L-1）处理,长时间（27 d）培养时,红蛋地上部和地下部镉质量分数均持续增加,至收获时,低镉和高镉处理红蛋地上部镉质量分数分别为364.95和502.97 mg·kg-1;地下部镉质量分数分别达到1 762.81和2 742.95 mg·kg-1。短时间内,红蛋对镉的吸收速率随时间增加而降低,1.0 h内表现为快速吸收模式,而在1.0 h后表现为缓慢吸收模式。在低镉条件下,红蛋对镉的短时间吸收动态符合二次多项式数学模型,高镉条件下,红蛋对镉的吸收动态符合三次多项式数学模型。长时间（27 d）培养时,红蛋地上部锌和地下部质量分数的动态变化趋势基本一致,即先增加后减少再缓慢增加的趋势。低锌（100 mg·L-1）和高锌（400 mg·L-1）处理,红蛋地上部锌质量分数分别为2 211.38和3 190.47 mg·kg-1;地下部锌质量分数分别为3 067.89和3 303.85 mg·kg-1。短时间内,无论是低锌处理还是高锌处理,红蛋对锌的吸收动态均符合二次多项式数学模型,但是两者有所不同,低锌处理,红蛋吸收锌的速率短时间内略有降低,而高锌处理,红蛋对锌的吸收速率短时间内则持续增加。     

马缨丹对镉的生长响应及其富集、转运和亚细胞分布特点研究

镉是植物非必需且生物毒性最强的重金属元素之一,然而镉富集植物能通过一定的响应机制来减少镉对自身产生的毒害,且不同植物之间镉的解毒机制存在差异。马缨丹（Lantana camara L.）是四川汉源铅锌矿区镉污染土壤的修复植物,但是关于其镉的分布特征和解毒机制并不明确。因此本文采用盆栽模拟试验,分别设置0（对照,不添加镉）、30、90、150、210 mg·kg-1镉5个处理,研究马缨丹对镉的富集、转运及其亚细胞分布特点,探讨马缨丹对镉的耐性和解毒机制,以期为植物耐镉的生理和分子生物学机制提供一定的理论依据。结果表明：镉质量分数低于90 mg·kg-1时对马缨丹生长没有影响,而镉质量分数高于150 mg·kg-1时对马缨丹生长有显著的抑制作用;随着镉质量分数的增加,马缨丹各器官中镉的质量分数逐渐增加,表现为根＞茎＞叶,且其转运系数小于1,表明马缨丹对镉有较强的根部滞留能力,可限制过量的镉向地上部器官的转运,减少镉对地上部的毒害,这可能是马缨丹耐受镉胁迫的机制之一;随着镉质量分数的增加,马缨丹地下部和地上部的镉富集量总体上均呈增加趋势,在210 mg·kg-1镉处理时,均达到最大值,分别为142.8和1031.6μg·plant-1,不同质量分数镉处理下,马缨丹地上部的镉富集量较大,占全株镉富集量的94.0%~88.3%;镉在马缨丹根和叶细胞可溶性组分中的分配比例最高,分别占62.1%~54.2%和59.8%~52.6%,其次在细胞壁中,分别占23.8%~34.4%和28.7%~39.5%,在细胞器和细胞膜中的较低,表明可溶性组分和细胞壁是镉在马缨丹根和叶细胞中的主要分布位点,液泡区隔化和细胞壁固持可能是马缨丹对镉的重要解毒和耐性机制之一。     

Effects of cadmium on nutrient uptake and translocation by Indian Mustard

Plants that hyperaccumulate metals are ideal subjects for studying the mechanisms of metal and mineral nutrient uptake in the plant kingdom. Indian Mustard (Brassica juncea) has been shown to accumulate moderate levels of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, and Cu. In this experiment, 10 levels of Cd concentration treatments were imposed by adding 10-190 mg Cd kg(-1) to the soils as cadmium nitrate [Cd(NO3)2]. The effect of Cd on phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), and the micronutrients iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), and zinc (Zn) in B. juncea was studied. Plant growth was affected negatively by Cd, root biomass decreased significantly at 170 mg Cd kg(-1) dry weight soils treatment. Cadmium accumulation both in shoots and roots increased with increasing soil Cd treatments. The highest concentration of Cd was up to 300 mg kg(-1) d.w. in the roots and 160 mg kg(-1) d.w. in the shoots. The nutrients mainly affected by Cd were P, K, Ca, Fe, and Zn in the roots, and P, K, Ca, and Cu in the shoots. K and P concentrations in roots increased significantly when Cd was added at 170 mg kg(-1), and this was almost the same level at which root growth was inhibited. Zn concentrations in roots decreased significantly when added Cd concentration was increased from 50 to 110 mg kg(-1), then remained constant with Cd treatments from 110 to 190 mg kg(-1). However, Zn concentrations in the shoots seemed less affected by Cd. It is possible that Zn uptake was affected by the Cd but not the translocation of Zn within the plant. Ca and Mg accumulation in roots and shoots showed similar trends. This result indicates that Ca and Mg uptake is a non-specific process.     

水库疏浚底泥农用对芥菜生长和品质的影响

疏浚底泥重金属污染是限制底泥农用的主要因素。采用土培盆栽试验,研究了底泥与土壤按不同质量比混合,对芥菜生物量、重金属、硝酸盐、维生素C（Vc）、以及可溶性糖含量的影响;并研究了m（底泥）：m（土壤）=2：1时,施加20mg·kg-1的碳酸钙对土壤有效态重金属含量影响,以及对芥菜生物量和品质的影响。结果表明：加入水库底泥可以显著促进芥菜的生长,随着底泥加入比例的增加,芥菜地上部生物量表现出先上升后降低的趋势,以m（底泥）：m（土壤）=2：1芥菜地上部生物量最高,是对照的1.71倍。底泥处理均能显著地增加芥菜地上部重金属含量,其中以全底泥处理芥菜地上部鲜质量Zn、Cd质量分数最高,分别是53.3、0.595mg·kg-1,是食品卫生标准的2.67、2.98倍。施用底泥可以提高芥菜地上部Vc、降低其硝酸盐含量。在m（底泥）：m（土壤）=2：1的土壤上,施入20mg·kg-1的碳酸钙处理可以显著降低土壤有效态重金属质量分数,有效态Cu、Zn、Pb、Cd质量分数分别下降到对照的58.7%、75.4%、59.8%、44.0%,从而有效地降低了芥菜对重金属的吸收积累,施加碳酸钙处理后,芥菜地上部Cu、Zn、Pb、Cd分别下降66.1%、83.2%、70.5%、53.1%。施加碳酸钙处理不仅可以促进芥菜生长还可以提高芥菜品质,与对照相比施加20mg·kg-1的碳酸钙处理后,芥菜生物量、可溶性糖质量分数、Vc质量分数分别增加了3.2%、6.0%、27.5%,而地上部硝酸盐质量分数降低了24.4%。