积累Cd油菜吸收Cd潜力及其根分泌物对土壤Cd的活化

采用水培和土培试验研究了积累Cd油菜溪口花籽的吸收Cd潜力及根分泌物对土壤Cd的活化效果。结果表明,积累Cd油菜溪口花籽和印度芥菜在营养液Cd浓度为1.0和1.5mg·L-1时的耐Cd毒能力相当。积累Cd油菜溪口花籽的吸Cd潜力高于印度芥菜。积累Cd油菜和印度芥菜在加Cd营养液培养条件下的根分泌物对土壤Cd均有一定的活化作用。积累Cd油菜在营养液中Cd浓度为1.0mg·L-1时收集的根分泌物与0.5mmol·L-1柠檬酸对土壤Cd的提取能力相当。与印度芥菜相比,积累Cd油菜根分泌物对土壤Cd的提取能力更高。浇入根分泌物对积累Cd油菜溪口花籽和印度芥菜体内Cd的存在形态没有显著的影响。     

土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤Cd形态与水稻Cd积累的影响

【目的】镉(Cd)是一种有毒重金属，稻田Cd污染和稻米中Cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤Cd化学形态变化及水稻吸收积累Cd的影响，为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象，通过大田原位修复试验，在等量氮磷钾养分投入条件下，研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、Cd形态含量变化以及水稻各部位Cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比，添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量，增幅为13.19%，而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC，同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态Cd含量和土壤酸可提取态Cd含量，其中AF和CMF处理土壤酸可提取态Cd含量显著降低了8.84%和8.37%，促进了土壤Cd由活性强的形态向稳定态转化；通过BCR法分析土壤中Cd的4种化学形态发现，各处理土壤化学形态Cd含量大小均表现为残渣态>...     

抗Cd菌株的筛选及其对Cd的去除特性

从高Cd含量的闪锌矿土样中进行了抗Cd并富集Cd菌株的筛选,并对高效菌株的吸附和去除Cd特性作了分析。结果得到一株对Cd具有很强抗性和富集能力的茎点霉菌F2,该菌可在2000mg·L-1的Cd浓度下存活,在液体培养下对培养基中Cd尤其是高浓度Cd具有较好的去除作用,菌体Cd含量可达28%。F2干菌体对重蒸水中Cd的吸附动力学研究表明,吸附过程符合一级吸附动力学方程,同时计算了动力学参数。冷冻干燥菌体对Cd的吸附能力远大于烘干菌体,并在较大Cd浓度范围和pH值范围内对Cd具有较好的去除效果。     

Cd胁迫对水稻亲本材料Cd吸收分配的影响

采用土培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全亲本材料D62B为试验材料,以普通材料Luhui17为对照,研究不同生育期水稻Cd安全亲本材料在1、4、16 mg·kg-1Cd处理浓度下对Cd的吸收、分配及转运特征。结果表明:(1)在不同Cd处理浓度下,水稻Cd安全亲本材料D62B生长受到了一定程度的抑制,且随Cd处理浓度的提高生物量均显著降低。当Cd处理浓度为16 mg·kg-1时,D62B在分蘖期、抽穗期和成熟期的生物量分别较1 mg·kg-1Cd处理降低了52.05%、43.06%和32.34%。(2)D62B地上部Cd含量和转移系数在不同生育期均显著低于Luhui17,成熟期谷壳、糙米Cd含量也较低。当Cd处理浓度为1 mg·kg-1和4 mg·kg-1时,D62B的糙米Cd含量均低于食品安全国家标准0.2 mg·kg-1,表现出Cd安全亲本材料的"安全性"。(3)随Cd处理浓度的提高,D62B对Cd的吸收速率显著增加,且在分蘖期其吸收速率达到最大。在各处理下,D62B对Cd的吸收速率与Luhui17差异不显著。但D62B对Cd的转运速率在4 mg·kg-1和16 mg·kg-1Cd处理下则显著低于Luhui17,成熟期差异达到最大,分别为Luhui17的46.52%和66.68%。(4)D62B地上部Cd的亚细胞分布表现为细胞壁可溶部分细胞器,Luhui17为可溶部分细胞壁细胞器,地下部则均表现为可溶部分细胞壁细胞器。随Cd处理浓度的增加,Luhui17地下部细胞壁的分配比例显著降低,在16 mg·kg-1Cd处理浓度下,Luhui17细胞壁的分配比例显著低于D62B。综上所述,最终表现出D62B具有籽粒Cd低积累的特点,可为培育Cd安全水稻品种提供优良的种质资源。     

施用石灰石对土壤Cd及小白菜Cd吸收的影响研究

为了明确石灰石对重金属污染土壤中Cd的治理效果,进行了小白菜盆栽试验。研究结果表明,适量添加石灰石(0.5%LS)可有效增加小白菜的产量,提高酸性土壤的p H值,增加土壤氮素和速效钾含量,但减少了土壤有效磷含量;施用石灰石对Cd污染土壤的修复具有显著效果,可有效降低土壤生物有效态Cd含量和小白菜对Cd的吸收。试验推荐石灰石添加比例为0.5%(m/m)。     

Cd胁迫对不同品种紫花苜蓿生长及Cd累积的影响

[目的]筛选耐Cd品种且Cd高累积的苜蓿品种。[方法]通过盆栽试验,研究Cd胁迫下20个紫花苜蓿品种生物量、株高及植株体内Cd含量和Cd累积量的差异。[结果]20个紫花苜蓿品种生长对Cd的响应存在显著差异,Cd胁迫下,品种德钦的株高最高,为35.71 cm,最低的品种是草原1号,为17.56 cm;Cd胁迫下生物量最高的品种是金黄后,为3.52 g/株,最低的品种是草原1号,为1.07 g/株;不同品种对Cd的累积能力存在显著差异,Cd累积量最高的品种是中苜1号,为33.576 mg/kg,Cd累积量最低的品种是陕北,为3.620 mg/kg。[结论]通过株高、生物量和Cd累积量分析得出,对Cd耐性较高的品种有3个,Cd高积累的品种有3个;综合分析,最终筛选出甘农1号为耐Cd品种且Cd高累积品种。     

土壤水分对Cd污染土壤蔬菜产量和Cd积累的影响

取韶关矿区典型Cd污染菜地土壤,采用盆栽试验研究不同田间持水量(40%和80%)对菜心和蕹菜产量及Cd吸收积累的影响,结果表明:提高土壤田间持水量能显著提高土壤p H值和蔬菜产量,降低蔬菜中的Cd含量。在2种Cd水平(土壤Cd含量4.00 mg/kg、8.00 mg/kg)下土壤田间持水量80%的处理比土壤田间持水量40%的处理,菜心分别增产60.0%和101.8%,菜体Cd含量分别降低23.0%和168.4%;蕹菜分别增产148.0%和137.8%,菜体Cd含量分别降低136.4%和214.8%。在2种Cd水平下,蔬菜的Cd含量均与土壤p H值呈极显著负相关。     

含Cd磷肥不同施用量对水稻产量及Cd累积的影响

采用2年大田试验,研究低镉(Cd)磷肥不同施用量对水稻产量及地上部Cd累积的影响。结果表明,施低Cd磷肥显著增加水稻稻谷和稻秆产量,但不同施磷量间稻谷产量差异不显著。随施磷量的增加,稻谷Cd含量呈先增加后下降的趋势,但均在国家粮食卫生控制标准0.2 mg·kg-1规定内。当施磷(P2O5)量为63 kg·hm-2时,稻谷Cd含量及稻谷、茎叶和地上部Cd累积量最高,显著高于对照;但施磷量增至252 kg·hm-2时,稻谷Cd含量与对照相当,而茎叶Cd含量显著下降。水稻对磷肥中Cd的吸收率随施磷量的增加而显著下降。当施磷量低于81 kg·hm-2时,水稻地上部对磷肥中Cd的吸收率超过100%。指数回归方程表明,随磷肥进入土壤的Cd含量基本被水稻地上部完全吸收时的磷肥施用量早、晚稻分别为116.6、174.6 kg·hm-2。因此,生产上按当前适宜施磷量施用,既能兼顾水稻产量,又能保障稻谷和土壤生态安全。     

猪场废弃物对Cd超标土壤生菜生长及Cd含量的影响

为了比较同一猪场废弃物对Cd超标土壤生菜生长及其Cd含量的影响,从广东省博罗县某规模化养猪场同时采集猪粪、沼液与沼渣,通过在Cd超标土壤中添加不同用量猪场废弃物(按每千克土壤0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g氮用量计算)的盆栽试验(连续2茬生菜),研究生菜生物量与Cd吸收对这3种废弃物的响应关系。结果表明:猪场废弃物种类或用量均显著影响生菜地上部的生物量,其贡献大小为废弃物用量废弃物种类;第1茬生菜生物量随猪场废弃物用量的增加而降低,第2茬生菜生物量与沼液或沼渣用量之间呈"Λ"形关系,但随猪粪用量增加而显著提高。猪场废弃物种类和用量均显著影响生菜地上部Cd含量,其贡献大小为废弃物种类废弃物用量。猪粪与沼渣降低生菜Cd含量,沼液提高生菜Cd含量;生菜Cd含量随猪粪用量增加而显著降低,随沼液用量增加而显著提高。生菜Cd含量的变化主要受生物量稀释效应的影响(猪粪处理第1茬例外),每千克该土壤的沼液、猪粪、沼渣用量分别≤370 m L、10 g、15 g时,生菜正常生长。     

作物吸收Cd的影响因素分析及籽实Cd含量的预测

我国许多大的江河流域冲积平原土壤普遍存在重金属Cd异常，食用生长在其上的粮食是人体摄入Cd的一个主要途径。作物吸收Cd量受很多土壤因素的控制，为了确定影响作物籽实Cd含量的土壤理化指标，采用多元线性回归分析对采自江苏省南京、扬州和苏州郊区的水稻和小麦籽实及相对应的土壤样品进行了研究。结果表明，土壤总Cd含量和pH值是影响农作物籽实Cd含量的两个主要因子，虽然其他土壤理化性质指标对作物吸收Cd量也有一定的影响，但是影响程度均没有达到极显著水平，在忽略这些因子的情况下，水稻和小麦籽实的Cd含量、土壤总Cd含量和土壤pH值之间具有以下相关关系：log（水稻Cd）=-0．369—0．068pH＋0．153log（土壤Cd）；log（小麦Cd）=0．624—0．164pH＋0．421 log（土壤Cd）。这两个模型对水稻和小麦籽实Cd含量的预测能力均达到了极显著水平。     

土壤中重金属Cd含量与叶类蔬菜中Cd含量的相关性

以3种叶菜类蔬菜(生菜、油菜、菠菜)为研究对象,采用盆栽试验、向土壤中添加不同含量Cd的方法,研究土壤中Cd含量与蔬菜中Cd含量的相关性,旨在为叶类蔬菜种植提供技术支持。结果表明,向土壤中添加低含量的Cd,对3种蔬菜的生长及产量均呈极显著的促进作用,高含量Cd则对蔬菜的产量及生长有毒害作用;3种蔬菜对重金属Cd的吸收能力表现为菠菜生菜油菜,表明菠菜对Cd的富集能力最强,油菜最弱;随着土壤中添加Cd含量的增加,菠菜、油菜、生菜中Cd含量均呈极显著增加。相关性分析表明,土壤中Cd含量与蔬菜中Cd含量存在极显著的正相关(P0.000 1),相关系数分别为:菠菜0.999 2,生菜0.997 7,油菜0.997 7。     

Cd Zn处理对烤烟生长和烟株Cd含量的影响

烤烟(Nicotiana tabacumL.)吸Cd能力较强,人们通过吸烟可吸入大量的Cd,对健康造成一定的危害。本试验采用室内盆栽方法,研究了不同浓度Cd(0、1、3、5、10mg·kg-1)和Zn(0、100mg·kg-1)处理对烤烟生长以及体内Cd、Zn含量的影响。结果表明,在没有加Cd的处理,烤烟上部叶、中部叶和下部叶含有一定浓度的Cd,说明烤烟具有较强的吸收和累积Cd的能力。烤烟叶片叶绿素a、叶绿素b、生物量随土壤Cd加入量的增加而显著下降,但Cd加入量为1mg·kg-1的处理与对照相比差异不大;Zn处理可缓解Cd处理造成的毒害,增加烟株的生物量,减少了烟株不同部位Cd的浓度。Cd在烤烟体内各器官中的累积量随土壤Cd浓度的增高而增大,且体内各器官Cd含量次序为:叶>根>茎;在不同部位叶的含量顺序为:下叶>中叶>上叶。从结果中可以看出,Zn抑制了Cd对烤烟的作用,从而可以通过在土壤中施加适量锌肥的措施,来降低烤烟对Cd的吸收和烟叶中Cd含量,从而减少其危害。     

生物有机肥对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响

[目的]探究不同生物有机肥施用量对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响.[方法]采用盆栽试验研究了不同有机肥增施量对水稻主要生育期内土壤pH、有机质和Cd赋存形态的动态变化以及糙米中Cd含量的影响.[结果]与对照相比,25～45 g/kg有机肥增施量条件下,水稻分蘖期土壤pH显著提高0.40～0.42,有机质含量显著增加1.74～3.1 mg/kg,有效态Cd下降15.7％～40.7％;孕穗期土壤pH显著提高1.08～1.14,有机质含量显著增加7.48～9.68 mg/kg,有效态Cd下降13.6％～38.8％;扬花期土壤pH显著提高1.30～1.53,有机质含量显著增加8.38～9.19 mg/kg,有效态Cd下降10.0％～36.7％;成熟期土壤pH显著提高0.97～1.13,有机质含量显著增加6.54～8.81 mg/kg,有效态Cd下降9.2％～36.8％;水稻成熟后的糙米中Cd含量显著下降67.7％～72.3％.随着有机肥施用量增加,土壤pH、有机质含量以及糙米中Cd含量并无明显的变化.[结论]水稻种植过程中增施生物有机肥能有效提高酸性土壤的pH,增强土壤的酸碱缓冲能力,并显著提升土壤中的有机质含量,促使土壤中Cd由生物活性较强的弱酸提取态向可还原态转化,从而达到抑制水稻对Cd的吸收,显著减少糙米中Cd积累的目的.     

Cd胁迫下小麦的形态生理响应及Cd积累分布特征

以Cd抗性不同的四个小麦品种为试验材料,设置0、25 mg·kg~(-1)和50 mg·kg~(-1)三个CdCl2添加浓度进行盆栽试验。通过对小麦成熟期形态指标、多个生育时期生理指标、成熟期各器官中总Cd含量及各化学结合形态Cd占比的研究,旨在探讨小麦对Cd胁迫的形态和生理响应、小麦Cd吸收积累特性以及抗Cd机理。结果表明,株高、叶面积对Cd胁迫敏感程度低,25 mg·kg~(-1)Cd处理下对M1019的株高和西农20、许农186和M1019叶面积有促进作用;而同化物质的积累对Cd胁迫敏感,叶片干质量最为敏感,50 mg·kg~(-1)Cd处理下下降20%以上;高浓度Cd处理对小麦各生长指标均表现为抑制。25 mg·kg~(-1)Cd胁迫下能提高叶片POD酶活性,而50 mg·kg~(-1)Cd胁迫下POD酶活性降低,随胁迫时间增加POD酶活性降低;叶片SOD酶活性随着胁迫浓度和时间的增加而降低;脯氨酸含量则随着胁迫浓度和时间的增加而升高;叶绿素含量随胁迫浓度的增加而降低。随Cd处理浓度的增加小麦各器官Cd含量增加,各器官积累量表现为:根叶片茎秆籽粒,许农186和M1019整株Cd含量低于西农20和漯麦0603。50 mg·kg~(-1)Cd处理下漯麦0603叶片和籽粒的Cd转运系数最低,分别是21.2%和2.2%;叶片Cd转运系数最高的品种是西农20,系数为26.4%;籽粒Cd转运系数最高的是许农186,转运系数为3.0%。各化学结合形态中以氯化钠提取态和醋酸提取态占比最大,随Cd处理浓度增加而增加,活跃态Cd含量占比以许农186和M1019较低。结果表明不同形态和生理指标对Cd胁迫的响应不同,不同小麦对Cd的吸收积累特征有共性也存在品种间的差异,抗性品种与敏感型品种相比Cd的吸收积累量较低,活性高的Cd占比较少。     

矿区Cd污染稻田生物炭生态原位钝化及Cd形态转化

为探究生物炭对矿区Cd污染稻田土壤原位钝化生态修复效果,进行稻田土壤Cd污染修复试验,设置海泡石（BC1）、生物炭（BC2）、空白对照（BC3）3种处理。采用梯度扩散薄膜（DGT）技术研究水稻根际土壤Cd生物有效性,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和土壤Cd形态转化的影响。结果表明：生物炭影响矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd形态比率。生物炭改变稻田土壤中Cd形态,明显提高土壤中残渣态Cd含量占比,提高幅度达27.84%,利于其他形态Cd向更稳定的残渣态转变。生物炭改变矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd生物有效性。与空白对照相比,生物炭使水稻收获期的根际土壤Cd生物有效性降低了40.90%,土壤中有效态Cd含量降低了9.53%;海泡石处理的土壤Cd生物有效性比生物炭处理的土壤Cd生物有效性降低了83.90%,海泡石处理的土壤有效态Cd含量比生物炭处理的土壤有效态Cd含量降低了7.73%。生物炭可提升矿区Cd污染稻田土壤质量。生物炭改善了水稻土壤质量;与空白对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了6.75%,土壤阳离子交换量升高了8.44%,土壤pH值提升了7.44%;与海泡石对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了2.95%,土壤阳离子交换量升高了9.22%,土壤pH值降低了13.33%。研究表明,生物炭原位钝化能有效降低矿区Cd污染稻田土壤Cd生物有效性,提升生态修复水平。     

小白菜富集Cd能力及对土壤Cd污染修复的能力研究

采用盆栽土培试验方法,以小白菜为供试材料,研究了其吸收积累Cd能力的品种差异,探讨了小白菜对土壤Cd的净化能力。结果表明,所选4个品种中,植株Cd含量随Cd浓度增大而显著增加,吸Cd量也迅速增加。小白菜“翠宝”有相对较强的富Cd能力,呈现出相对较强的耐受性。相关分析显示,小白菜总吸Cd量与DTPA-Cd呈显著正相关。土壤Cd分析显示,种植小白菜可以减缓土壤Cd的固定,“翠宝”和其余供试品种间差异达到了显著水平,其对土壤Cd的净化率最高。     

小白菜富集Cd能力及对土壤Cd污染修复的能力研究

采用盆栽土培试验方法,以小白菜为供试材料,研究了其吸收积累Cd能力的品种差异,探讨了小白菜对土壤Cd的净化能力。结果表明,所选4个品种中,植株Cd含量随Cd浓度增大而显著增加,吸Cd量也迅速增加。小白菜“翠宝”有相对较强的富Cd能力,呈现出相对较强的耐受性。相关分析显示,小白菜总吸Cd量与DTPA-Cd呈显著正相关。土壤Cd分析显示,种植小白菜可以减缓土壤Cd的固定,“翠宝”和其余供试品种间差异达到了显著水平,其对土壤Cd的净化率最高。     

芸苔属蔬菜的Cd富集特性及其修复土壤Cd污染的潜力

通过温室水培13个小白菜和11个结球甘蓝品种,研究其对重金属镉(Cd)的富集特性.结果表明,在0(CK)、25、50、125、250μmol·L-15个不同Cd供应浓度下,不同芸苔属蔬菜品种的地上部Cd含量之间差异达极显著水平;且随Cd浓度的升高,不同品种对Cd的富集呈现一定规律:即单峰富集型、双峰富集型和递增型.以生物富集因子(BCF)为指标进行分析,则可分为2种类型:递减型和单峰型,前者BCF随Cd供应浓度升高而减小,最高BCF为146.85(品种Invinto);后者BCF随Cd供应浓度升高而升高,在50μmol·L-1出现一个峰值,随后BCF下降,最高BCF峰值达到72.95(品种94-N1).可见BCF是筛选修复土壤Cd污染植物材料的较为合适的指标.在本试验条件下,筛选出小白菜品种福绿1号、94-N1、日本华冠、日本冬妃、虹桥矮青和结球甘蓝品种Ducati、Matsumo、Gideon、Invinto可作为潜在修复土壤Cd污染的植物材料.     

抗Cd细菌J5的筛选和抗Cd2+特性

从某冶炼厂污染土壤中分离出一株能高度抗镉和吸附镉的菌株J5,经初步鉴定为假单胞菌属(Pseudo-m onassp.)。研究结果表明该菌株在液体细菌培养基中耐硫酸镉高达40 mmol.L-1,琼脂平板上耐硫酸镉高达75mmol.L-1;J5产碱,有一定絮凝性;Cu2 和Cd2 的共同存在增加了对菌株J5的毒害,Cd2 浓度影响J5绿色色素的表达;活菌体的菌浓度对J5耐Cd2 能力影响很大,菌浓度愈大,耐性愈强,在0~1.5 mmol.L-1Cd2 浓度范围内,J5菌体的全细胞SDS-PAGE电泳图谱差异不明显;活菌体对100μg.mL-1Cd2 积累率为99.1%,吸附率达100%。     

不同改良剂对Cd污染土壤及水稻Cd吸收转运的影响

本研究以位于浙江省金华市某村农田重金属Cd轻度污染土壤为研究对象,以不添加改良剂为对照(CK),比较石灰类调理剂、甲壳素、生物炭等3种改良剂对水稻安全生产的影响。结果显示,不同改良剂处理提高了土壤pH值和有机质含量,但无显著变化;且均降低土壤中有效态Cd含量,其中生物炭和石灰类调理剂处理有效态Cd下降最显著,与对照相比分别降低了10.32%和8.29%。石灰类调理剂处理对水稻体内各部位的富集系数及转运系数均表现出最低。石灰类调理剂及生物炭用量在1 200 kg·hm^-2和2 250 kg·hm^-2下,可使稻谷籽粒(糙米)中的Cd含量控制在食品安全国家标准的限量以内。综上所述,石灰类调理剂处理对Cd污染农田土壤治理效果最好。