不同玉米品种对Cd、Pb、As积累与转运的差异研究

矿区周边农田土壤重金属污染严重威胁到农作物安全生产及人体健康。为筛选出具有镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)低积累潜力且产量较高的玉米(Zeamays)品种,在云南个旧矿区周边选取有代表性的农田,通过田间试验探讨适种的24个玉米品种对Cd、Pb、As积累与转运的潜力差异。结果表明:参试玉米的产量和根、茎叶、籽粒积累和转运Cd、Pb、As的能力存在显著差异(P0.05),其中5个玉米品种籽粒Cd含量未超过国家食品安全卫生标准(GB2762—2018),所有玉米品种籽粒Pb、As含量均未超过国家食品安全卫生标准;所有玉米品种茎叶Cd、Pb、As含量都超过国家饲料卫生标准(GB13078—2001);茎叶、籽粒部位Cd的富集系数分别为0.494-1.696、0.03-0.53,茎叶和籽粒Cd的转运系数分别为0.46-3.49和0.025-0.410;玉米茎叶Pb、As富集系数分别为0.049-0.126、0.034-0.054,籽粒中Pb和As富集系数均低于0.000 4;Pb的茎叶、籽粒转运系数分别为0.55-3.45、0.001-0.004,As的茎叶、籽粒转运系数分别为1.31-4.21、0.000-0.003,表明土壤Cd、Pb、As从玉米地下部向地上部迁移的能力较弱。对玉米籽粒Cd、Pb、As含量进行聚类分析可知,路单12号、足玉7号、华兴单88号和扎单202均属于籽粒Cd、Pb、As低积累类群。经综合评价,可以筛选出路单12号、足玉7号、华兴单88号为既高产且可食部分籽粒具有低积累Cd、Pb、As潜力的品种,适宜在个旧地区Cd、Pb、As中轻度污染区推广种植。     

Cd胁迫下不同水稻品种组织细胞中Cd的转运分配研究

采用土培试验,以越冬稻、R1088(籽粒Cd低积累)和IR34582、太粳558(籽粒Cd高积累)4个水稻品种为试验材料,研究不同水稻品种在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下对Cd的吸收、转运及其分配特征,以期为培育镉低积累水稻品种提供科学依据。结果表明,(1)Cd胁迫下,Cd低积累水稻品种根Cd含量显著高于Cd高积累水稻品种,而地上部Cd含量却显著低于Cd高积累水稻品种;同时,其TF_(根-茎)和TF_(茎-叶鞆)也显著低于Cd高积累水稻品种。(2)Cd在各组织亚细胞中的含量表现为细胞壁可溶部分细胞膜细胞器。Cd胁迫下,Cd低积累水稻品种根系细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)Cd含量均显著高于Cd高积累水稻品种,而茎、叶鞘和叶中F1、F2、F3和F4Cd含量却显著低于Cd高积累水稻品种。(3)不同水稻品种各组织间转移系数与根系Cd亚细胞分布比例相关性分析表明,Cd5处理中,TF_(根-茎)分别与F1和F4分配比例呈极显著负相关和显著正相关,相关系数分别为-0.93 1(P0.01)和0.702(P0.05);Cd25处理中,TF_(根-茎)与F1和F4分配比例呈极显著负相关和极显著正相关,相关系数分别为-0.908和0.786(P0.01)。综上所述,Cd胁迫下水稻各组织Cd含量显著增加,且Cd含量和TF_(根-茎)在Cd高低积累水稻品种间存在显著差异,根系细胞壁和可溶部分在Cd从根部向上转运的过程中起着重要作用。     

不同钝化材料对玉米Cd、Pb积累与转运的影响

为探究不同钝化材料组合及用量对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果,实现重金属污染耕地的安全利用,以“华兴单88”为供试玉米,采用田间试验方法,研究喷施叶面阻控剂(JGL)、不同用量有机肥(YJF1和YJF2)、腐植酸(FZS)和土壤重金属钝化剂(DHJ)以及YJF、FZS和DHJ与JGL的组合(YJF1⁺/YJF2⁺、FZS⁺和DHJ⁺)对玉米生物性状和各部位Cd、Pb含量以及富集系数(BCF)、转运系数(TF)的影响,并根据玉米籽粒Cd、Pb的BCF推算土壤Cd、Pb风险阈值(T)作为阻控效果的评价指标。结果表明,9种阻控措施处理玉米产量较CK提高14.4%～32.3%,增产能力表现为JGL++++;玉米籽粒Cd、Pb含量以及相应的BCF相较CK分别降低31.0%～65.5%、18.2%～59.1%...     

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。     

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。     

泥炭对Pb、Cd污染菜地土壤修复效果评价

珠江三角洲地区农田土壤重金属污染程度较为严重,泥炭作为一种富含有机质的碱性改良剂在修复重金属污染农田土壤方面具有很好的潜力。通过研究泥炭对珠三角地区Pb、Cd污染菜地土壤修复效果开展的连续盆栽试验,从生态学角度对泥炭的修复效果进行综合评价。试验结果表明:泥炭可以提高0.25~1.61个单位的土壤p H值,增加土壤有机质含量,显著降低土壤中Cd有效态含量。连续种植小白菜(Brassica chinensis)后泥炭处理的土壤Cd有效态含量仍显著低于对照,对土壤修复持效性好;但对土壤Pb有效态含量作用效果不显著。泥炭对小白菜有明显的增产效果,在种植第二茬时效果最明显,同时与对照比较泥炭处理显著降低小白菜中Cd含量,但对降低小白菜中Pb含量效果也不明显。泥炭可以显著提高土壤中微生物的活性和代谢多样性,种植小白菜后微生物活性提高更明显。综合判断,15 g·kg-1泥炭用量对修复珠三角地区Pb、Cd污染菜地土壤效果最好而且持效性好。整体来看,泥炭对降低土壤中Cd有效态含量的效果优于对Pb的。     

Cd、As、Pb在沉水植物中的富集对其Ca吸收的影响

沉水植物作为水生态系统中重要的初级生产者,对水环境中的重金属元素有着较强的富集作用。钙(Ca)是植物必需的营养元素,具有极其重要的生理功能,分析沉水植物所富集的重金属元素与Ca之间的交互作用,对正确认识、利用沉水植物治理水体重金属污染有着重要的意义。湘江是中国重金属污染最严重的河流之一,其中又以镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)污染的问题最为突出。以湘江流域中3种典型的沉水植物(黑藻Hydrilla verticillata、苦草Vallisneria natans和菹草Potamogeton crispus)为研究对象,分析了植物体内Ca、Cd、As、Pb之间的交互作用。聚类分析、相关分析和主成分分析结果表明:黑藻和苦草中Cd、As、Pb之间的相关系数大于0.95,菹草中Cd、As、Pb元素之间的相关系数大于0.24,3种沉水植物中Cd、As、Pb之间均为正相关,但都与Ca呈负相关。Cd、As、Pb之间相关性较强,可以归为一类,具有相同的来源;而Ca可以归为另一类,这可能是因为沉水植物对Cd、As、Pb的吸收转运机制与Ca存在较大的差异,Cd、As、Pb在植物体中的富集会影响沉水植物对Ca的吸收,从而可能对其正常的生理活动产生影响。因此,在利用沉水植物监测和治理水体重金属污染时,应深入研究植物所吸收各元素之间的相互影响。     

根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应

采用根袋盆栽试验和连续形态分析方法研究根际土壤中Cd、Pb形态转化及其植物效应。结果表明，(1)在低Cd质量分数(≤1mg／kg)污染条件下，根际土壤中cd主要以残渣态存在；在较高cd质量分数(≥5mg／kg)污染条件下，cd主要以交换态和碳酸盐结合态存在，即根际土壤中Cd由残渣态向交换态和碳酸盐结合态转化，Cd活性增强。(2)Pb在根际土壤中主要以有机结合态和铁锰氧化物结合态存在，交换态质量分数很低，并随Pb污染水平的提高，其主要存在形态未改变。(3)土壤中Cd、Pb总质量分数及各形态质量分数(残渣态除外)与小麦根、茎叶中Cd、Pb质量分数呈正相关性，而与鲜质量呈负相关性；当w(Cd)添加量≥5mg／kg时，小麦鲜质量明显下降；当w(Pb)≥500mg／kg时，小麦鲜质量下降。     

不同夏玉米品种对镉、铅积累与转运的差异性田间研究

随着工农业的发展,土壤重金属污染问题日益严重,农作物重金属超标现象频发。为筛选出具有镉(Cd)、铅(Pb)低积累潜力且产量较高的夏玉米(Zea mays)品种,该研究采用田间小区试验和室内分析相结合的方法,在府河污灌区选取有代表性的农田,探讨华北地区适种的9个夏玉米品种对Cd、Pb积累与转运的潜力差异。结果表明:夏玉米产量、玉米籽实中Cd、Pb含量在品种间存在显著差异(P0.05)。其中,先玉335产量为12 389 kg·hm~(-2),比其他品种高出32%~93%;玉米籽实中Cd含量最低的是先玉335,为0.004 4 mg·kg~(-1),比其他品种低7%~45%;Pb含量最低的是洛玉803,为0.027 3 mg·kg~(-1),比其他品种低37%~50%,且玉米籽实中Cd、Pb含量均未超过食品安全国家标准的食品中污染物限量标准(GB 2762─2012);对玉米籽实和秸秆中的Cd、Pb含量进行聚类分析可知,秀青74-9、冀农1号、先玉335、肃玉1号和伟科702均属于籽实、秸秆中Cd、Pb低积累类群。综合玉米产量、玉米地上部Cd、Pb含量、富集系数、转运系数等指标综合评价,可以筛选出先玉335为既高产且可食部分籽实具有低积累Cd、Pb潜力的品种,适宜在华北地区Cd、Pb轻度污染区推广种植。     

重金属Cd和Pb对土壤生物活性影响的初步研究

利用不同浓度的Ｃｄ、Ｐｂ溶液模拟污水农用，淋浇于蔬菜盆栽土壤上，研究其土壤生物活性的变化。结果显示，在试验所设置的浓度范围内．重金属Ｃｄ、Ｐｂ对土壤微生物三大菌和土壤酶中的蔗糖酶、脲酶等都有一定的抑制作用，三大菌对它们的敏感程度：Ｃｄ为细菌＞放线菌＞真菌，Ｐｂ为放线菌＞细菌＞真菌；而它们对土壤酶的抑制程度则都为蔗糖酶＞脲酶。研究还表明，土壤微生物总量的变化与重金属浓度有一定的相关性。     

2种常规水稻Cd、Zn吸收与器官分配的生育期变化：品种、土壤和Cd处理的影响

Cd在土壤-作物-膳食食物链中的迁移是人类对环境Cd暴露及其健康风险的主要途径,而水稻是子粒Cd积累最强的大宗作物之一.采用全生育期淹水盆栽试验研究了2种常规水稻(高Cd吸收品种“苏香粳1号”和低Cd吸收品种“99-22”)在添加Cd(2mg·kg-1)和不添加Cd处理下对2种土壤(红沙泥田,乌栅土)中Cd、Zn的吸收及其生育期变化.结果表明:1)常规水稻对Cd、Zn的吸收积累受土壤、品种和外源Cd的影响.Cd处理、土壤、品种间的正交互作用(高Cd吸收品种植于高Cd处理且Cd有效性高的红壤中)使常规稻植株Cd/Zn比成数十倍提高,从而使子粒Cd/Zn比产生强烈升高;2)水稻对Cd、Zn的吸收强度因不同生育期而异,Cd吸收的主要时期是分蘖期和成熟期,而Zn吸收的主要时期则是分蘖期、抽穗期和灌浆期.在整个生育期中,水稻Cd吸收伴随着对Zn的排斥现象,这在高Cd吸收下尤为强烈;3)水稻各器官对Cd、Zn的吸收分配无论是同品种的生育期间抑或同生育期时的不同品种间均有显著差异.Cd积累量为根系>穗粒>茎叶,而Zn却表现为茎叶>根系、穗粒.观察到水稻吸收的Cd在生育后期向穗粒的强烈运移.相对于低Cd吸收品种来说,Cd向穗粒转运较强,而Zn的转运较弱是高Cd吸收品种子粒Cd积累强而Cd/Zn比高的植株因素.     

施用石灰对Pb、Cd、Zn在土壤中的形态及大白菜中累积的影响

重金属的不同形态对于作物吸收重金属及受害具有十分密切的关系,通过施用石灰改变重金属的形态、毒性以及对作物的影响具有重要的意义。以大白菜(Brassica pekinensis)为研究对象,通过盆栽试验,探讨了在铅、镉和锌污染土壤上,施用石灰对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在大白菜中累积的影响。结果表明,施用石灰后,土壤中碳酸盐结合态Pb、Cd和Zn含量明显减少,铁、锰氧化物结合态和有机物结合态Pb、Cd和Zn含量明显增加;对大白菜吸收Pb、Cd和Zn均起到较好的抑制作用,石灰用量为5g·kg-1土时,对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好。     

Cd、Zn、Pb单因素及复合污染对土壤酶活性的影响

通过Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ单因素处理和复合因素处理的对比性研究发现,无论是单因素或复因素对土壤酶活性的抑制效应顺序均为 Ｃｄ＞ Ｚｎ＞ Ｐｂ;在所研究的 ４种土壤酶中,脲酶受重金属的抑制作用最为敏感; Ｃｄ、 Ｚｎ、 Ｐｂ复合污染与各单因素的影响有较大差异,同时,Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ复合污染对４种土壤酶活性的影响效应亦不同。其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征;对过氧化氢表现出一定的屏蔽作用或拮抗作用;转化酶和碱性磷酸酶主要因Ｃｄ浓度的变化而变化。     

有机肥对Pb、Cd污染下马铃薯生长及土壤酶活性的影响

采用土培盆栽试验研究基施有机肥对w(Pb)为900 mg·kg~(-1)、w(Cd)为5 mg·kg~(-1)胁迫下马铃薯植株形态、叶片生理和根际土壤酶活性的影响,探讨有机肥对马铃薯Pb、Cd毒害的缓解作用。结果表明:(1)Pb、Cd污染下,底施有机肥对马铃薯生长起促进作用。块茎成熟期,马铃薯根际土壤中脲酶活性、过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性分别比未施有机肥处理增加70.9%、5.6%和58.6%,马铃薯叶片SOD活性和叶绿素含量分别增加4.7%和9.6%;(2)成熟期Pb、Cd复合污染下底施有机肥处理马铃薯叶片SOD活性和叶绿素含量比Pb单因素污染分别低12.7%和4.1%,比Cd单因素污染分别低8.4%和14.7%;(3)Pb、Cd污染下,底施有机肥处理马铃薯平均株高和产量比未施有机肥处理分别增加32.7%和40.8%,块茎中Pb和Cd平均累积量分别减少87.4%和16.7%。试验结果表明马铃薯底施有机肥对Pb、Cd胁迫均有较明显的缓解效应。     

天津市土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Ni环境标准制订

依据天津市土壤环境背景值资料及元素浓度生态效应、土壤环境质量的功能分区与标准分级，根据天津市环境现状，制订出了4级土壤环境标准。     

Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响

外来植物紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵我国西南地区并造成了严重的生态灾难,通过研究Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响,有助于从生态学角度为紫茎泽兰的综合防控提供依据。采用模拟Pb、Cd污染土壤培养法研究了不同浓度Pb、Cd及其复合污染作用下紫茎泽兰的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明：低浓度的Pb、Cd对紫茎泽兰的生长有促进作用,高浓度则表现出一定的抑制作用,生物量,株高,根长均明显减少。紫茎泽兰体内Pb、Cd吸收量与污染土壤具有良好的相关性,随处理浓度增加明显增大,极端浓度Pb、Cd胁迫下紫茎泽兰各器官Pb、Cd积累量与对照相比显著增加,1000 mg·kg-1处理时紫茎泽兰根、茎、叶的Pb质量分数均分别高达603.69、568.31、598.85 mg·kg-1;100 mg·kg-1 Cd处理时其根、茎、叶的Pb、Cd累积量依次为165.21、93.59、152.79 mg·kg-1。说明紫茎泽兰对Pb、Cd具有较好吸收累积及转运能力,可作为重金属污染地区的一种理想的修复植物。     

高、低Cd积累水稻和小麦籽粒中Cu、Zn的富集特性

Cu、Zn含量过低不仅直接关系到稻麦植物的生长发育和籽粒的营养品质,而且与人类的饮食健康密切相关。采集我国水稻优势产区典型土壤,选择Cd高、低积累性明显不同的水稻和小麦品种各2个,通过温室盆栽试验研究稻-麦轮作体系下植物可食部分Cu、Zn吸收性差异。结果表明,高、低Cd积累水稻糙米Cu平均含量分别为5.07和5.75 mg·kg~(-1),Zn平均含量分别为42.10和33.60 mg·kg~(-1),品种间差异显著(P0.05);高、低Cd积累小麦籽粒Cu平均含量分别为4.37和4.94 mg·kg~(-1),Zn平均含量分别为34.40和35.40 mg·kg~(-1),差异不显著。高、低Cd积累小麦籽粒Cu、Zn含量差异不显著,可能与小麦籽粒Cu、Zn变异系数大多属于强变异有关。稻麦籽粒对Zn的富集系数均高于Cu;对于东北地区土壤,高和低Cd积累水稻糙米Cu、Zn富集系数分别为0.31、0.73和0.41、0.64,而高和低Cd积累小麦Cu、Zn富集系数分别为0.19、0.44和0.22、0.42,即糙米Cu、Zn富集能力显著高于小麦。因此,与小麦相比,在北方种植水稻能更有效地提高Cu、Zn在作物中的富集。上述结果表明,从稻麦的安全品质和营养品质方面考虑,种植高、低Cd积累稻麦不会导致Cu、Zn含量过低而引起营养失衡。