黑麦草与丛枝菌根对大田番茄抗性及Cd吸收的影响

采用田间试验研究在土壤重金属Cd(5.943 mg·kg-1)污染条件下,黑麦草和丛枝菌根对"德福mm-8"和"洛贝琪"2个品种番茄产量、抗性、Cd浓度的影响。结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2种番茄叶、茎、根、果实生物量(DW)和植株总生物量(DW)分别比对照增加了2.7%~16.8%、3.0%~16.8%、8.4%~31.5%、4.2%~38.4%和4.5%~36.6%,同时使2种番茄叶和根的丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性(除叶中SOD含量外)降低;黑麦草和丛枝菌根单一或联合处理均减轻了Cd对番茄根尖细胞的毒害,根尖细胞均有恢复正常的趋势,其细胞较完整、细胞壁增厚,可见液泡、细胞核等细胞器。与对照相比,黑麦草或接种丛枝菌根处理使2种番茄果实、叶、茎和根的Cd浓度分别显著下降了6.9%~40.9%、5.7%~40.1%、4.6%~34.7%和9.8%~42.4%;番茄果实中Cd积累量较少,根、茎和叶为主要积累部位。2种番茄的果实Cd浓度和积累量及植株Cd总积累量表现为"洛贝琪"低于"德福mm-8"。     

纳米氢氧化镁、黑麦草套种和丛枝菌根对萝卜Cd含量和土壤Cd化学形态及微生物数量的影响

采用大田试验研究了土壤Cd污染施加纳米氢氧化镁(nMg)、套种黑麦草和接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)对萝卜和黑麦草Cd含量,土壤Cd形态及含量、土壤微生物数量的影响。结果表明,与对照处理相比,“nMg”、“nMg +AMF”、“nMg +黑麦草”和“nMg +AMF+黑麦草”4个处理,均不同程度降低了萝卜根和地上部Cd含量,降低幅度分别为32.5%~41.4%和13.7%~17.4%。与对照相比,各处理土壤全Cd含量明显降低,降幅为7.3%~17.1%。土壤中Cd形态含量多少顺序为残渣态(RES-Cd)> 铁锰氧化态(FeMn-Cd)> 碳酸盐态(CAB-Cd)> 有机态(OM-Cd)> 可交换态(EX-Cd),接种丛枝菌根真菌后降低了土壤中的EX-Cd含量。种植黑麦草和接种丛枝菌根真菌后土壤细菌数量显著增多,放线菌数量无显著变化。和对照相比,“nMg”、“nMg +AMF”、“nMg +黑麦草”和“nMg +AMF+黑麦草”4个处理土壤的pH和CEC均显著升高,增幅为7.0%~11.1%和66.7%~76.9%。综上结果表明,原位钝化-植物-微生物联合修复技术比单一或两者联合修复技术效果更好。     

农用无机纤维对镉胁迫下黑麦草生长的影响及其机理

研究农用无机纤维(IF)对镉(Cd)胁迫下黑麦草生长的影响及其机理。采用盆栽试验，研究了IF和污染土壤体积比分别为1∶19(IF1)、1∶9(IF2)和3∶17(IF3)的IF对Cd污染土壤(ω(Cd)=50 mg/kg)上黑麦草生长、生理生化特性、土壤理化性质和Cd质量分数的影响。结果表明：Cd胁迫显著抑制了黑麦草的生长，IF1处理能有效促进黑麦草的生长，降低黑麦草根系与叶片丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O₂^·-)产生速率，提高可溶性蛋白质量分数和抗氧化酶活性，增加土壤中有效硅的质量分数，增加黑麦草根和叶的Cd质量分数和地上部Cd积累量。IF2和IF3处理对Cd胁迫下黑麦草的促生作用不明显，但也能改善黑麦草根和叶的上述生理生化指标，且与IF1处理差异不显著；IF2和IF3处理能显著增加土壤中有效硅质量分数，降低土壤有效Cd质量分数，降低黑麦草叶片与根系中Cd质量分数与Cd积累量。本研究可为开辟外源物质提高植物耐Cd性，强化植物修复Cd污染土壤的绿色新途径提供依据。     

铅锌矿冶炼区农田土壤和马铃薯中Cd含量及其化学形态分布

采用化学连续提取法研究了赫章铅锌矿冶炼区农田土壤以及马铃薯根、茎、叶、果实（块茎）中Cd含量及其化学形态分布特征,以揭示该污染区Cd在土壤与植物体内的迁移转化特征。结果表明,农田土壤Cd含量介于2.53～22.30 mg/kg,且以可交换态和铁锰氧化物结合态为主,土壤p H值与土壤可交换态Cd含量呈显著负相关,与铁锰氧化物结合态Cd含量呈显著正相关。马铃薯各器官Cd含量总体表现为根、叶、茎大于果实,且主要以氯化钠提取态和去离子水提取态为主;马铃薯除果实外,根、茎、叶中Cd含量几乎全部超出国家食品安全限值,存在较高的生态风险。土壤 p H值与马铃薯根、茎中Cd含量呈显著负相关;土壤有机质含量与马铃薯叶中Cd含量呈极显著正相关;马铃薯根中Cd含量与茎中Cd含量呈显著正相关。总之,土壤p H值是影响植物吸收Cd的重要因素,其主要通过影响Cd在土壤中的形态分布来影响Cd向马铃薯体内的迁移。控制土壤p H值可有效降低土壤中Cd向植物迁移的能力和农作物中的Cd含量,保障当地农作物食品质量安全。     

磷灰石、石灰对Cd胁迫下黑麦草根形态及Cd吸收影响研究

为考察磷灰石、石灰和黑麦草对Cd污染土壤的修复效果,通过盆栽试验研究了不同剂量磷灰石(0、6、12、24 g·kg^-1风干土,编号为CK、L1、L2、L3)和石灰(1、2、4 g·kg^-1风干土,编号为S1、S2、S3)对Cd胁迫下黑麦草生物量、根形态、黑麦草Cd含量、Cd富集量、富集系数、土壤pH、土壤有效态Cd含量等的影响。结果表明,磷灰石、石灰处理(L1,S1除外)显著增加了黑麦草生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、Cd富集量和土壤pH,显著降低了黑麦草Cd含量、Cd富集系数、根平均直径和土壤有效态Cd含量。相关性分析结果表明:除根平均直径为正相关关系外,黑麦草根长、根表面积、根体积、根尖数与土壤有效态Cd含量、黑麦草地上部分及根系Cd含量、Cd富集系数呈显著或极显著负相关关系;除根平均直径为负相关关系外,其他根指标与黑麦草地上部分及根系生物量、Cd富集量呈极显著正相关关系。其中,L3处理黑麦草地上部分及根系生物量达到CK处理(不添加改良剂)的176.0倍和174.4倍;根平均直径相比CK降低了29.4%,根长、根表面积、根体积和根尖数分别为CK处理的20.2、21.0、21.3倍和24.5倍;黑麦草地上部分及根系Cd富集量达到CK处理的89.6倍和100.9倍。研究表明,根形态受土壤有效态Cd含量的影响显著,并可通过影响黑麦草生物量及Cd吸收决定其Cd富集量,施用24 g·kg^-1的磷灰石并种植黑麦草能很好地修复Cd污染土壤。     

外源锌对不同品种番茄光合特性、品质及镉积累的影响

采用土培试验研究了在重金属Cd污染条件(10mg/kg)下,叶面喷施Zn(Zn浓度为0,200,400μmol/L)对2个番茄(Solanum lycopersicum Mill.)品种("4641"和"渝粉109")生长、光合特性、品质及番茄体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,随Zn浓度增加,2个番茄品种的果实、根、茎、叶干重及植株总干质量均呈上升趋势.2个品种叶片净光合速率和气孔导度及"渝粉109"叶片蒸腾速率随Zn浓度增加呈现先增后降趋势;叶片胞间CO2浓度及"4641"叶片蒸腾速率随Zn处理浓度的增加而显著降低.随着喷Zn浓度的增加,2个番茄品种果实内氨基酸质量比、"4641"品种的果实Vc质量比和"渝粉109"品种的果实内硝酸盐质量比均显著下降,"渝粉109"果实的Vc质量比则显著增加;2个品种果实的还原糖质量分数随Zn浓度增加呈现先升后降趋势.低Zn(200μmol/L)减少了番茄果实各形态Cd质量比和Cd总提取量,但高Zn(400μmol/L)反而增加了"渝粉109"果实中FE质量比,以及增加了2个品种中FNaCl,FHCl,FR和总提取量.与对照处理相比,随喷Zn浓度的增加,"4641"和"渝粉109"叶、茎、根和果实Cd质量比分别减少了18.81%~21.55%和16.64%~20.15%,31.09%~35.76%和29.00%~36.71%,31.19%~26.13%和40.12%~41.81%,5.32%~11.73%和4.35%~12.73%.比较2个番茄品种,无论是否喷Zn,果实中Cd质量比及Cd积累量"4641"都高于"渝粉109",植株Cd总积累量以"渝粉109"高于"4641".     

不同番茄品系吸收和积累镉能力的差异

[目的]研究不同番茄品系吸收和积累Cd能力的差异。[方法]采用水培和盆栽试验,研究不同Cd浓度胁迫下2种番茄品系不同组织器官(根、茎、叶)和果实Cd吸收量来筛选Cd低积累番茄品种。[结果]番茄是Cd敏感型的植物,外界Cd浓度的变化可引起体内Cd含量的变化,且呈正相关。不同Cd浓度胁迫条件下番茄各器官的Cd含量从大到小顺序为根、茎、叶、果实。[结论]低积累品种FB6中的Cd含量和变化幅度都低于高积累品种ZF6,可进一步用于番茄的无害化栽培。     

大棚土壤和番茄中Cd含量及其生物有效性

为研究杨凌区大棚土壤和番茄Cd含量及其生物有效性,在该区主要大棚蔬菜产业带采集土壤和番茄样品,对土壤中总量和有效态Cd含量以及上述土壤中生长的番茄中Cd含量进行了测定。结果表明,李台乡大棚土壤Cd含量最高,平均值为0.278 mg/kg。与杨凌土壤背景值(0.108 mg/kg)相比,大棚Cd含量表现出明显的Cd累积效应,但仍低于温室土壤环境质量评价指标限值。有效态Cd含量占Cd总量的百分数分别为14.7、23.9和29.6%。土壤总量和有效态Cd含量之间呈极显著的正相关性。Cd在番茄体内含量为叶片>果实。按照国家Cd食品卫生限量标准(GB2526-2005)限量值,杨凌区大棚番茄果实均无超标样本。番茄对Cd的富集能力受到土壤有效态Cd含量的影响,并随有效态Cd含量的增加而增加。土壤有效态Cd含量与番茄叶片Cd含量之间达到极显著正相关。土壤Cd总量、有效态Cd含量与番茄果实Cd含量未表现出明显的正相关性;番茄叶片Cd含量与果实Cd含量之间表现出弱的正相关性。杨凌区大棚土壤Cd累积明显,大棚种植番茄适应当地土壤环境条件。     

不同土壤调理剂对黔中地区水稻Cd积累转运和产量的影响

为验证土壤调理剂在黔中酸性Cd污染稻田上的应用效果,通过田间小区试验,分析不同土壤调理剂对土壤pH值、总Cd、有效Cd、水稻各部位Cd积累量和水稻产量的影响。结果表明:相对于空白对照,施用石灰和11种调理剂使土壤pH值显著(P<0.05)提高0.25~1.02个单位,土壤有效态Cd含量显著(P<0.05)降低8.90%~22.14%。施用石灰和11种调理剂均可有效降低水稻各部位Cd含量和Cd富集系数,其中,糙米中的Cd含量显著(P<0.05)降低19.09%~85.45%,根、茎、叶、糙米中的Cd富集系数分别显著(P<0.05)降低16.62%~69.90%、18.40%~94.18%、25.82%~78.02%、18.02%~85.46%。石灰和11种调理剂均能显著(P<0.05)降低Cd从叶到穗轴和从稻壳到糙米的转运。应用11种调理剂的经济成本均高于石灰,其中,特贝钙土壤调理剂的经济成本最低,为7 200元·hm^-2。综合分析降Cd效果和成本因素,试验条件下,以特贝钙土壤调理剂的效果最佳,可在黔中地区推荐使用。     

矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊生长及Cd吸收影响

采用盆栽试验研究了不同土壤施Cd水平(0.20,50mg·kg-1)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊生长、根系侵染率及Cd吸收的影响.结果表明:接种丛枝菌根真菌可以显著提高万寿菊的根系侵染率与植株生物量,尤其在50mg·kg-1施Cd水平下,对照处理根系侵染率与植株生物量受到明显抑制时,接种丛枝菌根真菌较对照分别提高了35.4%和228.2%;除对照处理在50mg·kg-1施Cd水平下因植株生长受到抑制而显著降低了Cd吸收量外,土壤施Cd几乎增加了所有处理植株Cd浓度和吸Cd量.同一施Cd水平下(Cd20mg·kg-1、Cd50mg·kg-1),接种处理植株Cd浓度显著低于对照处理,而Cd吸收量则显著高于相应对照.土壤Cd情况下,万寿菊增加了Cd向地上部分的运转.     

EDTA与耐性细菌对黑麦草吸收复合污染红壤中铅镉的影响

为比较耐性细菌与EDTA两种方法强化植物富集重金属效果的优劣,以黑麦草(Lolium perenne L.)为供试植物,利用土培试验和室内分析,比较EDTA与耐性细菌(Rhodococcus baikonurensis,编号为J6)对黑麦草吸收重金属复合污染土壤中铅(Pb)、镉(Cd)的影响。试验采用双因素完全随机区组设计,因素一为Cd、Pb污染浓度,设置6个水平,各个水平的Cd、Pb浓度分别为0、0 mg·kg~(-1);5、50 mg·kg~(-1);10、100 mg·kg~(-1);20、200 mg·kg~(-1);50、400 mg·kg~(-1);80、800 mg·kg~(-1),并依次以代号A1、A2、A3、A4、A5、A6表示。因素二为分别添加EDTA、接种J6菌,以空白为对照。结果表明:在A1、A2条件下,添加J6菌可促进黑麦草生长,提高生物量。接种J6菌对黑麦草吸收Pb、Cd具有促进作用,在不同浓度的重金属处理条件下,接菌后的黑麦草地上部Cd含量呈提高趋势,最高达27%、地下部Pb、Cd含量也分别提高17%~64%、5%~23%;而添加EDTA后的黑麦草仅有地下部Pb含量提高40%(A5)、60%(A6)。接种J6菌可降低根际土的Cd、Pb全量,同时提高有效态Cd、Pb含量。接种J6菌也可提高黑麦草Cd的转运系数。总体而言,接种J6菌可促进黑麦草对重金属复合污染土壤中的Cd、Pb的吸收,其效果优于添加螯合剂EDTA。     

丛枝菌根真菌减少污染土壤Cd淋溶流失的效应研究

为研究丛枝菌根真菌（AMF）对玉米生长与镉（Cd）吸收、土壤团粒组成、壤中流Cd浓度和Cd淋溶流失的影响,本研究以云南兰坪铅锌矿周边Cd污染农田土壤为基质,玉米为宿主植物,设置接种和不接种AMF处理,开展室内盆栽试验。结果表明：与不接种AMF（CK）相比,接种AMF显著增加玉米生物量,降低植株Cd含量与吸收量。接种AMF显著增加0~40 cm土层总球囊霉素相关蛋白（T-GRSP）和易提取球囊霉素相关蛋白（EE-GRSP）的含量,导致粒径（R）>0.25 mm土壤团聚体含量增加55%,R<0.25 mm团聚体含量降低,土壤有效态Cd含量降低26%~43%。接种AMF导致0~30 cm土层壤中流Cd浓度下降14%~22%,Cd淋溶流失量降低29%。相关分析发现：R>0.85 mm的团聚体含量与T-GRSP含量呈显著正相关,R>0.25 mm的团聚体含量与壤中流Cd浓度、Cd淋溶流失量呈极显著负相关;有效态Cd含量与壤中流Cd浓度、Cd淋溶流失量呈极显著和显著正相关。研究表明,与CK相比,接种AMF不仅能增加土壤球囊霉素相关蛋白和大团聚体的含量,而且有助于降低土壤有效态Cd含量与壤中流Cd浓度,减少Cd的淋溶流失,AMF对土壤Cd淋溶流失效应具有重要影响。     

组配/改性材料对镉砷复合污染土壤的钝化修复

为探究不同类型钝化材料对镉(Cd)砷(As)复合污染土壤的修复效果,以黑麦草为供试植物,研究石灰+硫酸亚铁组配(LF)、改性生物炭(MB)和改性桉树屑(MC)对Cd、As的钝化效果及对黑麦草积累Cd、As的影响。结果表明:在土壤pH为8.19,Cd、As含量为6.87、67.59 mg·kg^-1的重度污染土壤中,施加质量分数为0.5%、1%、2%的LF和0.25%、0.5%、1%的MB或MC不会引起土壤pH大幅度波动;不同施加量下LF、MB和MC对Cd的钝化效率分别达21.4%~32.9%、25.2%~29.4%和18.4%~24.9%,对As的钝化效率分别达3.5%~24.5%、3.7%~22.1%和11.8%~18.2%;3种材料可通过静电吸引、络合、沉淀等作用促使两种元素向低活性态转化;LF、MB和MC不同施加量均对黑麦草的生物量没有显著影响,但分别降低了黑麦草地上部6.5%~25.4%、43.9%~48.8%和40.5%~48.3%的Cd含量,33.1%~43.7%、33.6%~38.9%、14.9%~44.4%的As含量;3种材料均可有效阻控黑麦草对Cd、As的吸收与转运。研究表明,实际应用中施加2%的LF或1%的MB、MC均可达到较佳的Cd、As修复效果。     

镉耐性固定细菌的筛选及其对不同品种小麦镉吸收的阻控效应

为筛选重金属耐性固定细菌并探索其阻控小麦对重金属的积累效应,从根际土壤筛选镉耐性固定细菌,研究细菌吸附特性以及细菌对两种小麦Cd含量、富集系数和转移系数的影响。结果表明:筛选到一株镉耐性固定细菌菌株YM4,经16S rDNA序列分析鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.)。YM4能耐受225 mg·L~(-1)高浓度Cd2+,在含50 mg·L~(-1)Cd2+培养基中对Cd的去除率达到58.9%。YM4对Cd的去除以胞外吸附为主。红外光谱分析发现,细胞壁上参与吸附或结合Cd的官能基团主要有─OH、─NH、羧基和磷酸基团等。小麦盆栽试验中,YM4显著降低小麦地上部(茎叶、麦壳)Cd积累量(11.31%～46.05%和10.12%～42.22%),使籽粒Cd积累量明显下降(26.79%～62.24%,红麦;25.27%～28.99%,白麦)。YM4能显著降低两种小麦茎叶、籽粒和麦壳的Cd富集系数以及籽粒的Cd转移系数。研究表明,镉耐性固定细菌Pseudomonas sp. YM4能降低小麦籽粒Cd含量,阻控小麦对Cd的吸收积累,对中轻度Cd污染土壤的粮食安全生产具有潜在应用价值。     

丛枝菌根真菌对旱稻生长、Cd吸收累积和土壤酶活性的影响

通过盆栽实验, 研究了土壤不同Cd 添加水平(0、2、10 mg·kg^-1)下, 接种丛枝菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)对旱稻(Oryza Sativa L.)生长、Cd 吸收累积和根际土壤酶(脲酶和蔗糖酶)活性的影响。结果表明, GM 菌可有效侵染旱稻根系, 其侵染率为37%~72%,随 Cd 污染程度增加而显着降低。接种 GM 菌使旱稻根际土壤脲酶及蔗糖酶活性显着提高, 提高幅度为9.6%~44.5%,从而促进根际土壤碳素和氮素循环, 并显着提高旱稻根系、地上部和籽粒的生物量, 提高幅度为10.4%~57.1%;接种GM菌同时可降低旱稻对Cd的富集和转运能力, 从而显着降低其各部分尤其是籽粒中的Cd含量, 降幅为26.8%~57.1%.     

草酸对镉污染土壤油葵生物量及土壤酶活性和镉形态的影响

探究草酸浓度与施入时间对Cd污染土壤酶活性、Cd形态及油葵生物量的影响。采用盆栽试验,以油葵为供试植物,研究了不同草酸施用浓度(1、2、3、4、5 mmol·kg~(-1)和6 mmol·kg~(-1))和施入时间(出苗后20、30、40、50 d)对土壤酶活性、油葵干物质量及土壤Cd形态的影响。结果表明,施用草酸提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,比CK分别提高4%～84.4%和2%～147%。草酸提高了油葵地上部分及根干生物量,比CK处理分别提高7%～126%和11.4%～139%;施用2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,地上部和根干质量较高,在出苗后30～40 d时施入草酸,地上部和根干质量较高。草酸降低了土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度;施入2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低,在出苗后30～40 d时施加草酸,可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低。在油葵出苗后30 d时施入4 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤Cd去除率最高,相比CK提升89.2%;草酸可有效提高油葵修复Cd污染土壤能力,具有一定的应用潜力。     

钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响,通过盆栽试验,将6种复配钝化剂[石海剂(LS)、石磷剂(LP)、石殖酸(LH)、海磷剂(SP)、海殖酸(SH)、磷殖酸(PH)]施用在Cd污染土壤中后种植玉米,间作超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行研究。结果表明,玉米与伴矿景天间作与单作相比较,玉米单株生物量显著上升了12.2%～52.4%,玉米植株Cd含量显著降低了10.0%～38.9%,玉米Cd转运系数显著降低,伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%～73.4%;两种种植模式中,石海剂处理下的玉米单株生物量最大,玉米茎叶中Cd含量最低,符合国家饲料卫生标准,玉米Cd累积量较对照显著降低;间作模式中,石海剂和石殖酸处理下,伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。