镉胁迫下蓖麻对镉及矿质元素的富集特征

目前中国农田遭受镉污染的情况日益严重。蓖麻(Ricinus communis L.)是一种能源作物,同时对镉有较高的耐性和富集能力,因此利用蓖麻资源为合理利用镉污染农田提供了一种可行的途径。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(2.396和5.396 mg·kg-1),研究镉胁迫下30种蓖麻品种茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)吸收和富集特征,以及矿质营养元素与镉富集的相关性。结果表明:镉在不同组织的分布情况为茎叶果实,铝、钼、硫、锰和铁在不同组织的分布为叶果实茎,钙和镁在不同组织的分布为叶茎果实,铜、锌和磷在不同组织的分布为果实叶茎。在低镉质量分数(2.396 mg·kg-1)处理条件下,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。在高镉质量分数(5.396mg·kg-1)处理条件下,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0.227~1.525 mg·kg-1,平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg-1。蓖麻茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)的富集受蓖麻品种和土壤中镉含量的显著影响。钙、硫、镁、铁的积累与镉的吸收呈显著正相关关系;锌、锰、铜、磷的积累与镉的吸收呈显著负相关关系,而铝、钼的积累与镉的吸收无显著相关关系。因此,合理调控污染土壤中矿质元素的含量可以提高蓖麻对镉污染土壤的修复效率。     

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。     

镉污染环境下中华蚊母树的镉积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

以三峡库区优势物种中华蚊母树(Distylium chinense)为试验对象,在其生长土壤中添加不同w(Cd~(2+))(0、2、5、15、30 mg·kg~(-1)),研究植物镉积累、生长高度及叶绿素荧光参数对不同含量镉胁迫的响应。结果表明,中、高含量镉胁迫对植物的生长高度及叶绿素总量具有显著抑制作用;叶绿素荧光参数对植物的耐受性可以进行生理学解释,镉胁迫下植物光反应中心PSⅡ受到可逆性损伤,叶绿素荧光参数Fv/Fm与RET值随胁迫时间先降低后逐渐恢复;添加w(Cd~(2+))为2 mg·kg~(-1)时,根、茎、叶的镉富集系数最大,分别为7.4、8.1和8.2;茎、叶的转移系数最大,分别为1.01和0.94;中华蚊母树具有很强的富集性和转移能力,可以作为镉污染土壤植物修复技术的潜能物种。     

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。     

城区交通干道绿化带土壤-植物系统汞、砷污染研究

为了解城区交通干道土壤-植物系统中汞(Hg)和砷(As)的污染特征,以聊城市为例,在其城区主要交通干道旁绿化带内采集表层土壤样品并同步采集扁竹兰(Iris confusa)、侧柏(Platycladus orientalis)、冬青(Ilex chinensis)、马尼拉草(Zoysia matrella)和石楠(Photinia serrulata)等5种常见绿化植物测定Hg和As含量。采用单因子指数法、综合指数法和潜在生态危害指数法对土壤Hg和As的污染水平及其潜在生态危害进行了评价,并采用富集系数法分析了绿化带植物对土壤中Hg和As的富集能力。结果表明,聊城市绿化带土壤Hg和As质量分数分别在0.17~6.21 mg·kg~(-1)和1.18~12.22 mg·kg~(-1)之间,20%样品Hg含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)Ⅲ级标准。以山东省土壤背景值为评价标准,Hg表现为严重污染,其潜在生态危害很高,As表现为轻度污染和轻微的生态危害。绿化带植物中Hg和As质量分数分别在0.03~0.72 mg·kg~(-1)和0.06~1.86 mg·kg~(-1)之间,平均值分别为0.25 mg·kg~(-1)和0.55 mg·kg~(-1);植物体内Hg的富集系数在0.01~2.82之间,平均值表现为:马尼拉草石楠扁竹兰侧柏冬青;植物体内As的富集系数在0.01~0.65之间,平均值表现为马尼拉草侧柏冬青石楠扁竹兰。绿化带植物对Hg污染具有一定的修复作用,对As污染不具有修复效果,不同植物中Hg和As的含量以及对Hg和As的生物富集系数均无显著性差异(P0.05),这可能与植物本身的生理特性、种植时间及绿化带土壤环境条件有关,具体原因有待进一步探讨。     

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。     

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。     

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.     

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。     

硒对水稻镉含量及其在亚细胞中的分布的影响

通过元素含量测定与亚细胞分离的方法,分析水稻镉在不同器官、组织之间的差异分布特征,从微观水平上阐释硒增强水稻镉耐受能力的机理,阐明硒降低稻米镉累积量的作用机理。研究结果显示,(1)随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加。在2、4、8和16 mg·kg~(-1) Cd质量分数处理时,1.2 mg·kg~(-1) Se处理的糙米干物质量比Se空白处理分别增加了6.81%、7.73%、14.24%和49.62%。(2)当土壤镉质量分数在2~16 mg·kg~(-1)时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度的增高而显著增加。未施硒时,4、8和16 mg·kg~(-1) Cd处理糙米中镉质量分数分别为0.23、0.37和0.57 mg·kg~(-1),均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.20 mg·kg~(-1))。(3)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,4、8 mg·kg~(-1) Cd处理组中,糙米的镉含量均低于0.20 mg·kg~(-1),且1.2 mg·kg~(-1) Se处理优于0.4和0.8 mg·kg~(-1) Se处理。(4)镉在水稻各器官中的分配比例为:根系茎叶糙米精米。随着硒浓度的增加,镉在精米中的分配比例下降。结论:硒能够通过调整镉在水稻不同器官中的分配比例,降低稻米中的镉含量;而硒元素对镉毒害的抑制作用,可能是通过细胞对镉的区室化分隔而实现的。     

两种景天修复Cd/Zn污染土壤效果的比较

为对比研究重金属超富集植物东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn污染土壤的提取修复效果,利用盆栽及田间试验同时种植两种景天。结果表明,(1)盆栽试验为期两年,种植东南景天的土壤Cd质量分数从3.51 mg·kg~(-1)降到0.46 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从865 mg·kg~(-1)降为516 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从3.44 mg·kg~(-1)降到0.55 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从852 mg·kg~(-1)降为577 mg·kg~(-1)。(2)田间试验为期一年,韶关种植东南景天的土壤Cd质量分数从1.38 mg·kg~(-1)降为1.07 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从501 mg·kg~(-1)降为462 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从1.71 mg·kg~(-1)降为0.93 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从585 mg·kg~(-1)降为505 mg·kg~(-1)。(3)在室内盆栽条件下,每年秋季种植的东南景天产量显著高于伴矿景天;东莞和韶关的伴矿景天在野外环境下均比东南景天具有更好的适应性及生长能力,生物产量远高于东南景天。(4)在盆栽试验条件下,东南景天重金属Cd、Zn修复能力与效果优于伴矿景天;而在野外田间试验条件下,伴矿景天对Cd、Zn的提取修复效果优于东南景天。综上,东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn复合污染土壤均具有很好的提取修复效果。本研究对酸性Cd/Zn污染土壤的植物提取修复技术具有一定的参考意义。     

外源硫对蓖麻镉胁迫与积累的调控作用

以能源作物品种淄蓖麻5号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同浓度(0、0.5、1、2 mmol·L-1)的外源硫对50μmol·L-1镉(Cd)胁迫条件下蓖麻植株生长、生理特性、镉积累以及亚细胞分布的影响.结果表明,外源添加适量的硫能显著缓解镉对蓖麻植株的胁迫作用.1 mmol·L-1的硫处理使镉胁迫下的蓖麻总生物量和叶绿素总含量分别提高了52.24%和26.08%、叶片中丙二醛和过氧化氢含量分别降低了30.43%和39.22%;施硫对蓖麻根系镉含量没有显著影响,但降低了茎和叶中的镉含量,有助于缓解蓖麻地上部镉胁迫作用;镉在蓖麻根系中主要分布于可溶组分,在叶片中则主要分布于细胞壁中,施硫显著降低了根系可溶组分的镉含量,提高了细胞壁组分镉含量,表明外源硫加强了蓖麻根系对镉的细胞壁固持作用,而液泡的区隔化作用则有所减弱.镉的亚细胞分布变化可能是外源硫调控镉从根系向地上部的迁移从而缓解地上部镉生理毒害的重要机制之一.     

滇白前(Silene viscidula)对铅、锌、镉的共超富集特征

为了寻找新的重金属超富集植物特别是多金属共超富集植物,调查测定了云南兰坪铅锌矿区北厂矿段生长的8种植物及其根区土壤的重金属质量分数,以及土壤基本理化性质.结果表明:研究区土壤中磷和钾质量分数较低,总氮、总磷、总钾、铵态氮、硝态氮、速效磷分别占土壤干质量的0.2%、0.03%、0.52%、0.0029%、0.000 12%、0.00068%;有机质质量分数平均为4.81%,pH值平均为6.79,电导率变化范围为11.4～140-3μs·cm-1.该矿区土壤中锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)的质量分数平均值分别为(38 178±23 870)、(18 671±10 143)、(438±345)、(159±:82)mg·kg>-1,除Cu外均超过国家土壤环境质量(GB 15618-1995)三级标准.8种植物地上部Zn、Pb、Cd、Cu质量分数范围分别为271～17 986、51～5 430、1～617、2～26mg·kg-1,尤以滇白前(Silene viscidula Franch)地上部Zn、Pb、Cd质量分数为最高.进一步采集38个滇白前样本对其重金属富集特征进行深人调查,表明其地上部中含zn、Pb和Cd平均为(11 043±3 537)、(1 546±1 044)和(391±196)mg·kg-1,富集系数(地上部和土壤金属质量分数之比)分别为0.35、0.08和1.05,转运系数(地上部和根中金属质量分数之比)均超过1,均值分别为8.21、3.90和8.36.野外调查数据表明,滇白前是一种Pb/Zn/Cd共超富集植物.滇白前对Zn、Pb富集系数小于1,主要是由于其对应土壤中Zn、Pb质量分数太高(平均分别为(45 778±32 819)、(22 512±13 613)mg·kg-1)所致.     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

镧对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

选择10mg·L-1La(N03)3作为生物调控因子,通过营养液培养实验,研究了水稻(Oryza sativa L.)幼苗在遭受镉胁迫(50mg·L-1和100mg·L-1两种CdCl2处理)后,稀土元素镧对抗氧化酶(SOD和CAT)活性、脂质过氧化产物MDA含量、质膜透性、叶绿素质量分数、根系活力、幼苗生长及镉质量分数等生理生长指标的影响,以探讨稀土在重金属胁迫下对作物的防护效应。研究结果表明:水稻幼苗遭受镉胁迫的初期,镧对提高SOD和CAT的活性,降低MDA含量和质膜透性,提高叶绿素质量分数和根系活力有明显的正效应,但是随着镉胁迫程度的加重和胁迫时间的延长,这种作用开始下降,最后甚至与镉发生协同作用,不仅不能缓解镉对水稻幼苗的毒害,反而更加剧了镉对水稻幼苗的毒害,这说明适量的稀土元素对重金属胁迫下植物生长有一定的防护效应,但是这种效应与重金属胁迫的浓度大小、胁迫的时间长短有着密切的关系。此外,镉在水稻幼苗体内的富集规律是:根系>地上部,镉的富集与各处理组镉浓度之间有比较明显的剂量效应关系,但是,镧处理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的质量分数。     

4种有机物料对铅胁迫下小麦生长及产量特征的修复效应

农田土壤铅(Pb)污染对作物的生长及光合的动态变化、产量特征以及品质安全都有影响,向污染土壤中施用有机物料能够改变重金属生物可利用性以及土壤结构和养分组成,对缓解作物生长发育所受胁迫具有现实意义。采用盆栽试验方法研究了4种有机物料即秸秆、鸡粪、菌渣和生物炭对600 mg·kg~(-1) Pb胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)生长及产量特征的影响,并分析了小麦籽粒中Pb质量分数及富集系数的变化,为不同有机物料在农田Pb污染修复中的应用提供理论基础。结果表明,越冬期Pb处理对小麦生长有促进作用,而后期则显著降低了花后15 d的F_v/F_0,以及成熟期小麦干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量,同时提高了籽粒中Pb的质量分数,达到0.826 5 mg·kg~(-1);在污染土壤中添加6 g·kg~(-1)鸡粪显著提高了成熟期小麦的干物质积累量、穗长和产量;添加150 g·kg~(-1)菌渣显著促进了花期和成熟期小麦根伸长和干物质积累,提高了成熟期穗长、穗粒重和产量,该处理下单盆作物产量最大,达到23.22 g·pot~(-1),其成熟期土壤和籽粒中Pb质量分数也最低,分别为466.06 mg·kg~(-1)和0.493 1 mg·kg~(-1);添加50 g·kg~(-1)生物炭后小麦花后15 d和30 d的净光合速率(Pn)分别提高了26.30%和15.41%,花期株高和成熟期干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量也显著提高,同时籽粒中Pb质量分数显著降低;添加3 g·kg~(-1)秸秆的处理对小麦生长的影响不显著。     

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。     

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.     

外源钒胁迫下甜玉米植物可溶性蛋白含量的动态变化

采用盆栽试验,研究了不同浓度的钒(V)胁迫对甜玉米植株根、茎和叶蛋白含量的影响.结果表明,随着V胁迫浓度增加,玉米植株各器官蛋白含量呈现先上升后下降的变化趋势,当V浓度达200 mg·kg~(-1),根、茎和叶蛋白含量达最大,分别为63.63 mg·g~(-1)、42.74 mg·g~(-1)和120.08 mg·g~(-1),相比于对照增加52.1%、80.1%和165.7%(34 d),随着V浓度继续增加,植物中蛋白含量下降,但始终高于对照.当V浓度为500 mg·kg~(-1),根、茎和叶中蛋白含量分别降低为55.52 mg·g~(-1)、31.08 mg·g~(-1)和102.2 mg·g~(-1)(34 d).V胁迫时间不同,玉米植株各器官蛋白含量变化趋势不同,在相同V浓度胁迫下,随着胁迫时间的增加,叶蛋白含量先降低后增大,玉米茎蛋白含量变化不大,根蛋白含量则显著下降,当V浓度为500 mg·kg~(-1)时,玉米根蛋白含量分别为27.86 mg·g~(-1)(61 d)和20.63 mg·g~(-1)(91 d),比对照下降了31.4%和43.5%.在低浓度V和短时间胁迫下,玉米植物被诱导作出应激反应,使体内一些参与缓解氧化胁迫的酶活性上升,从而产生相关具有解毒作用的蛋白,使植物蛋白含量增加;当V浓度超过了植物耐受限度,打破了植物新陈代谢平衡,对细胞产生毒性,蛋白合成机制受到破坏,表现为随着V浓度和胁迫时间增加植物蛋白含量下降显著.