硫对超积累东南景天镉累积、亚细胞分布和化学形态的影响

采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了硫对超积累东南景天镉累积、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,增硫处理（S2和S3）显著提高超积累东南景天根、茎和叶的镉含量、累积量及整株累积总量。镉在超积累东南景天根、茎和叶中的含量和分配比例为F1（细胞壁）F3（可溶性部分）F2（细胞器与膜）,细胞壁（F1）是Cd在超积累东南景天细胞内的主要结合位点;超积累东南景天根、茎和叶F1、F2、F3组分中的镉含量随着硫水平的增加而增加,但分配比例变化不一致;超积累东南景天植物体内镉形态以氯化钠提取态（FNacl）、醋酸提取态（FHAc）和水提取态（FW）占优势。增施硫处理,提高超积累东南景天根FNacl、FHAc和FW提取态镉含量和分配比例,降低FE和FHCl提取态镉含量和分配比例;茎FNacl和FHAc提取态镉含量和分配比例增加,FW、FE和FHCl提取态镉分配比例降低;叶FNacl、FHAc和FW提取态镉的含量增加,但对其分配比例影响不大。     

镉硫交互对东南景天抗氧化酶活性的影响

通过营养液培养试验研究不同硫镉水平对超积累东南景天抗氧化酶活性的影响。结果表明,在增施镉水平下东南景天叶片的MDA含量随着硫水平增加显著降低,Cd0水平下S2处理显著降低MDA含量达12.4%。相反,东南景天叶片的MDA含量随着镉水平的提高显著增加18.4%～137.7%。镉硫交互对超积累东南景天叶片抗氧化酶活性有显著影响。超积累东南景天叶片SOD活性随着硫、镉水平的增加而增加,以S3〉S2〉S1,Cd100〉Cd10〉Cd0。增施硫显著提高Cd10和Cd100水平下东南景天叶片POD活性。在S1,S2水平下,增加Cd水平东南景天叶片POD活性显著增加,POD活性以Cd10〉Cd100〉Cd0。超积累东南景天叶片CAT活性随着硫水平增加而增加8.9%～21.3%,CAT活性随着Cd水平的增加而显著增加,增幅以S1和S2水平下较大。随着S,Cd水平的增加东南景天叶片的APX活性显著增加。镉硫交互对4种抗氧化酶的效应以APX〉CAT〉POD〉SOD。     

超积累植物东南景天根际土壤酶活性研究

通过野外调查和盆栽试验研究了超积累植物东南景天根际土壤酶活性变化及其与重金属有效态的关系。研究结果表明,在矿山土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤上,种植超积累生态型东南景天后,根际土壤有效态Zn分别比非根际减少了14.3%,7.9%和47.4%,有效态Cd分别比非根际减少25.1%,21.9%和20%。在铅锌矿区,东南景天生长地段土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶、脱氢酶活性高于其它植物生长地段。在矿山土壤和重度污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤酶活性明显高于非根际土壤,同时也高于非超积累生态型根际土壤。Pb、Zn、Cd、Cu4种重金属对东南景天根际土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性均有抑制作用,而Pb对磷酸酶有一定的刺激作用。东南景天根际土壤脱氢酶、酸性磷酸酶活性与重金属有效态含量呈极显著相关。     

氮对超积累植物东南景天生长和镉积累的影响

通过水培试验,研究了氮素水平对超积累植物东南景天植株生长和镉吸收积累的影响。结果表明,在一定范围内供氮（4.0-16.0 mm ol/L）能明显促进东南景天的生长,随着氮素水平的升高,地上部和根系的生物量也提高,在供氮水平为16.0 mm ol/L时达到最大值,而当供氮水平≥32.0 mm ol/L时,东南景天的生长受到严重的抑制,其地上部和根系的生物量开始下降,各项根系形态的指标（包括根系长度、根系表面积、根系直径、根系体积）均有所降低。氮对东南景天体内镉积累有一定的促进作用,随着氮素用量的增加,体内镉含量逐渐升高,与生物量不同,镉含量在氮水平32.0 mm ol/L条件下达到最大。研究结果表明,适当提高营养液氮素水平,有利于东南景天的生长和镉吸收,为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供科学依据。     

八宝景天–柑橘间作降低柑橘根际土壤镉含量以减少对镉的吸收

  【目的】  超富集植物与经济作物间作是实现重金属污染农田边生产边修复的有效措施。为此，研究八宝景天 (Hylotelephium spectabile) 和柑橘间作对柑橘重金属吸收累积的影响，为柑橘生产提供安全、经济有效的栽培措施。  【方法】  以早熟和晚熟柑橘、八宝景天为试材进行盆栽试验，以全Cd含量为0.92 mg/kg的污染土壤和0.06 mg/kg的清洁土壤为供试土壤。分别设置早熟和晚熟柑橘单作、八宝景天单作、早熟和晚熟柑橘–八宝景天间作和柑橘–八宝景天限制性间作，共7个处理，限制性间作采用半透膜根际袋将八宝景天和柑橘根系分开。在植株生长74天 (7月) 和218天 (12月)时采样，调查植株生物量和Cd含量，分别测定根际土壤全Cd和有效态Cd含量。  【结果】  与柑橘单作相比，与八宝景天间作柑橘的叶片Cd含量降低了26.7%，与清洁土壤种植的柑橘叶片Cd含量 (0.011 mg/kg) 相近。间作条件下，柑橘根际土壤中全Cd含量由0.92 mg/kg降低至0.75 mg/kg，有效态Cd含量由单作处理的0.82 mg/kg降低至0.78 mg/kg，低于柑橘单作处理；柑橘–八宝景天间作柑橘根际土壤中全Cd的减少量是柑橘–八宝景天限制性间作柑橘根际土壤全Cd减少量 (6.52%) 的2.83倍。柑橘–八宝景天间作中八宝景天对土壤Cd的年提取量、年去除率分别达1.40 mg/pot、3.34%，与其单作 (1.50 mg/pot、3.73%) 相比，去除效率降低了10.6%，其主要原因是间作降低了八宝景天的生物量。  【结论】  尽管柑橘–八宝景天间作影响八宝景天对镉的去除效率，但显著降低了柑橘根际全Cd和有效态Cd含量，进而将柑橘叶片Cd含量降低到与清洁土壤下近似的水平，实现了边修复边安全生产的目标，因此，柑橘–八宝景天间作可作为中低度Cd污染农田土壤修复的重要生物措施。     

外源有机酸对两种生态型东南景天吸收和积累锌的影响

通过溶液培养试验,比较研究了外源有机酸对两种生态型东南景天生长和锌吸收与积累的影响。结果表明,外加柠檬酸或草酸能明显增强非超积累生态型东南景天的耐锌毒能力,叶片、茎和根系的生物量均有增加;而对锌超积累生态型东南景天的生长没有显著性影响。外加柠檬酸、草酸或柠檬酸+草酸,锌超积累生态型根系Zn含量显著增加,但叶片和茎组织中Zn含量无明显变化;而非超积累生态型叶片、茎和根系Zn含量均显著增加,尤其是根系Zn含量,与单独Zn处理相比外源有机酸处理增加4～5倍。同样,外加柠檬酸、草酸或柠檬酸+草酸明显提高Zn在非超积累生态型根系和地上部的积累量,且对地上部Zn积累量的促进程度大于根部;柠檬酸的促进作用又比草酸及2种酸混合处理高1倍。然而,有机酸处理对Zn超积累生态型根系Zn积累量有所增加,但对叶片和茎中Zn积累量无影响。叶片和茎中水溶态Zn含量也受外源有机酸的影响,2种生态型叶片、茎中水溶态Zn含量均受有机酸处理而提高。Zn超积累生态型叶片和茎中水溶态Zn含量占总Zn含量比例也受有机酸处理而增大,但非超积累生态型则显著降低。上述结果表明,柠檬酸和草酸可能作为其Zn吸收的配基,促进根系对Zn吸收与积累,叶片和茎中的Zn可能与可溶性有机化合物或无机盐结合。     

直流电场与添加剂强化东南景天修复镉污染土壤

通过盆栽试验,研究交换直流电场(电压梯度1.0 V cm-1、通电时间6 h d-1)和添加剂(15 g kg-1猪粪堆肥、10 g kg-1腐殖酸肥或5 mmol kg-1乙二胺四乙酸二钠(EDTA)对超积累植物——东南景天修复镉污染土壤的影响。结果表明,施加直流电场和添加剂均显著(p0.05)提高土壤有效态镉含量,促进东南景天对镉的吸收转运。在电场作用下,东南景天地上部镉含量提高26.6%~47.5%;在添加剂(猪粪堆肥、腐殖酸肥、EDTA)作用下,东南景天地上部镉含量分别提高22.9%~33.1%、14.3%~29.4%和6.1%~12.0%。双向切换电场方向能有效控制土壤pH的剧烈变化,施加直流电场对东南景天地上部生物量无显著影响。施加15 g kg-1猪粪堆肥和10 g kg-1腐殖酸肥显著提高东南景天地上部生物量,增幅分别为40.3%~43.7%和16.3%~18.2%,但是,添加5 mmol kg-1EDTA却显著抑制东南景天的生长,东南景天地上部生物量减少7.3%~7.5%。综合东南景天地上部镉含量和生物量,在猪粪堆肥―交换直流电场和腐殖酸肥―交换直流电场的联合作用下,东南景天地上部镉积累量分别提高了135%和100%,因此,猪粪堆肥和腐殖酸肥联合交换直流电场可显著促进东南景天对镉的吸收积累,提高东南景天修复镉污染土壤的效率。     

不同氮肥水平下玉米与龙葵竞争吸收镉的差异性研究

【目的】 研究不同氮肥用量处理对玉米镉 (Cd) 积累的影响及其生理响应机制,为今后利用玉米–龙葵间作模式进行植物修复时合理使用氮肥、减少修复成本及环境污染奠定基础。 【方法】 以Cd超积累植物龙葵 (Solanum nigrum L.) 与玉米为供试材料,取Cd污染浓度为2.79 mg/kg的供试土壤,采用温室盆栽试验,设置玉米单作及玉米、龙葵竞争模式下3个不同氮肥用量处理,分别为不施肥、N 0.1 g/kg、N 0.2 g/kg,研究施氮量对玉米、龙葵的生长以及各器官吸收积累Cd的影响。 【结果】 施用氮肥能提高玉米和龙葵各器官的生物量,且随着施氮量的增加龙葵和玉米的生物量均显著性增加,高施氮量处理下龙葵根、茎、叶、籽粒生物量增量最大,分别增加了47.2%、51.0%、25.3%、63.2%;玉米根、茎、叶、籽粒生物量分别增加了35.5%、17.0%、76.2%、112%。不同氮肥用量处理下,龙葵各器官中Cd含量显著性增加,同时与其竞争的玉米各器官Cd含量显著性下降。玉米与龙葵竞争模式下高施氮量处理的龙葵根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别增加了23.2%、41.2%、12.3%、45.3%;玉米根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别下降了49.2%、38.0%、42.8%、19.5%。高施氮量处理下,龙葵各器官Cd累积量显著性增加,根、茎、叶、籽粒中Cd累积量分别增加85.6%、88.4%、131%、159%;同时玉米各器官Cd累积量显著性降低,茎、叶、籽粒中Cd累积量分别下降12.2%、34.8%、79.5%。高施氮量处理下,玉米与龙葵竞争模式下龙葵富集系数增加113%,转运系数增加15.1%;玉米的富集系数降低25.7%,转运系数降低15.2%。玉米与龙葵竞争模式下,随着施氮量的增加,龙葵对Cd的吸收转运能力增强,玉米对Cd的吸收转运能力受到抑制。因此,Cd污染土壤中,通过玉米–龙葵间作处理并适当提高施氮量,能够促进龙葵的生长和地上部Cd的积累能力。这一研究结果旨在为修复污染土壤,提高修复效率以及保证农产品质量安全提供理论依据。 【结论】 玉米与龙葵竞争模式下,0.2 g/kg的施氮量能够促进龙葵对Cd的吸收转运,降低Cd在玉米各器官的累积,并提高Cd污染土壤的修复效率,达到边生产边修复的目的。      

酸性土壤上伴矿景天铝毒的缓解技术研究

酸性土壤上易产生铝（Al）毒害作用，缓解Al毒对于污染土壤上超积累植物的生长及重金属有效削减具有重要意义。本研究比较了不同措施对镉（Cd）超积累植物伴矿景天的Al胁迫缓解作用，结果发现：① 在水培条件下，锌添加可促进了Al胁迫下伴矿景天根表Cd2+吸收速率，而添加氯化钙或柠檬酸没有显著的缓解作用；② 在盆栽试验条件下，添加石灰处理显著提高了土壤pH，促进了伴矿景天生长和地上部对Cd的吸收，但添加生物质炭或柠檬酸没有显著缓解Al毒对伴矿景天生长和Cd吸收的抑制，添加柠檬酸反而加剧了土壤酸化，提高了土壤Al的活性；③在伴矿景天与荞麦间作条件下，其一定程度上降低了土壤的Al活性，在合适的种植密度下并未显著影响伴矿景天单株地上部Cd吸收量。综上，酸性土壤上耐Al作物与修复植物间作、结合添加改良剂调控Al毒，能够不显著降低土壤Cd的有效性和修复植物的Cd吸收，进而实现污染土壤的边生产边修复。     

铜对伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响

利用植物生长室水培试验和温室土培盆栽试验相结合,研究了Cu对Zn、Cd超积累植物伴矿景天生长及Zn、Cd吸收性的影响。水培试验结果显示,0.31～50μmol/L Cu处理14天对伴矿景天生长及对Zn、Cd吸收性没有显著影响;但100μmol/L Cu处理显著抑制植物生长,降低地上部Zn、Cd及根中Cd浓度,对根中Zn浓度变化没有显著影响。盆栽试验结果发现,在土壤Cu仅为3.61 mg/kg时伴矿景天生长不良,外加Cu显著促进其生长并随Cu浓度升高效应增加;但施用3 mmol/kgEDDS和再次外加250 mg/kg Cu处理使伴矿景天因体内Cu积累量过高而导致明显毒害,地上部Cu最高达1 068 mg/kg。可见低量Cu处理可促进伴矿景天生长,利于植物对土壤Zn、Cd的吸取修复,但土壤中Cu浓度过高将抑制Zn、Cd超积累植物的生长,降低其Zn、Cd吸收能力,在利用该Zn、Cd超积累植物修复高Cu的Zn和Cd污染土壤时应采取适当措施降低Cu毒害效应。     

可溶性磷肥对重金属复合污染土壤东南景天提取锌/镉及其养分积累的影响

施肥能显著提高植物产量,改变土壤环境中元素的生物有效性,已成为植物修复过程中必要的强化措施。针对长期自然老化的重金属复合污染土壤,采用盆栽试验研究了KH2PO4、Ca(H2PO4)2、NaH2PO4和NH4H2PO4在P2O5 0～352 mg/kg时,对东南景天（Sedum alfredii H.）地上部锌（Zn）、镉（Cd）积累和养分元素吸收的影响。结果表明,外源施入磷酸二氢盐促进了东南景天生长,P2O5 352 mg/kg显著增加了地上部干物质重;地上部磷（P）含量显著增加,Zn含量随着P浓度的增加而显著升高,而Cd含量显著下降。磷肥降低了植物地上部氮（N）、中量元素钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）和微量元素锰（Mn）、铁（Fe）、铜（Cu）的含量,对钾（K）含量的影响不显著,地上部总碳（C）含量随P浓度增加而升高。一季收获后,东南景天地上部对Zn的提取量在施P2O5 88和352 mg/kg时显著增加,Cd提取量仅在高浓度时显著升高。KH2PO4和NH4H2PO4两种磷肥在施P2O5 352 mg/kg时对东南景天提取土壤Zn、Cd的效果最为明显,可在实际修复应用中使用。因此,合理磷酸盐施用能增加植物对C的生物固定,提高东南景天对Zn/Cd复合污染土壤的修复效率,缩短修复周期。     

Cd、Pb单一及复合污染对花叶冷水花生长的影响及其积累特性研究

以盆栽花叶冷水花为试验材料,用不同浓度的Cd、Pb单一及其复合处理,研究植物的生长变化及其体内Cd、Pb的积累和迁移。结果表明,随着Cd、Pb单一处理浓度的升高,花叶冷水花地上部和根部的干重以及根系耐性指数都表现为先增加后降低;Cd-Pb复合处理各浓度下,生物量均小于对照,根系耐性指数也逐渐变小。在3种处理条件下,花叶冷水花的叶、茎、根对Cd、Pb的吸收都表现为随着处理浓度的升高而上升的趋势,重金属在根内的积累量大于茎和叶;复合处理时,叶、茎、根对Cd、Pb的吸收量相比同水平单一处理时都有不同程度的提高,且地上部Pb迁移总量增幅较大,说明花叶冷水花对修复重金属复合污染的土壤具有一定潜力。     

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分,但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响,以利用养殖废水中的养分,并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤,采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶,分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量,探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时,果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH,生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导,生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理,生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉,增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理,但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比,生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量,而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量,果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高,但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时,施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量,生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积,果胶虽然增加土壤有效态重金属含量,但可以降低其向地上部的转运,避免了重金属在植物体内的累积。      

镉在两种菊芋品种中的吸收与转移特性研究

Jerusalem artichoke(Helianthus tuberosus L.) not just can be used for bioethanol production but may be potentially used in phytoremediation for the removal of heavy metal pollutants.Two Jerusalem artichoke cultivars,N2 and N5,were subjected to six cadmium(Cd) concentrations(0,5,25,50,100 and 200 mg L1) to investigate Cd tolerance and accumulation.After 21 days of growth,the effects of Cd on growth,chlorophyll content,net photosynthetic rate,intercellular CO2 concentration and malondialdehyde content were evaluated.Most growth parameters were reduced under Cd stress.The two Jerusalem artichoke cultivars had relatively high Cd tolerance and accumulation capacity(> 100 mg kg1),with N5 being more tolerant and having higher Cd accumulation than N2.Roots accumulated more Cd than stems and leaves.The bioconcentration factors(far higher than 1) and translocation factors(lower than 1) decreased with an increase in Cd applied.The results suggested that Jerusalem artichoke could be grown at relatively high Cd loads,and N5 could be an excellent candidate for phytoremediation of Cd-contaminated soils.     

浙江典型铅锌矿废弃地优势植物调查及其重金属含量研究

对浙江境内6个典型的铅锌矿废弃地进行了优势植物调查和植物体重金属含量的定量分析。本次调查共记录到高等植物36种,隶属26属22科,共42个样品。植物中重金属含量高低顺序为Cu相似文献   

Cadmium accumulation and partitioning in Ocimum basilicum as influenced by the application of various potassium fertilizers

Potassium (K) is one of the major essential nutrient elements whose application of organic or nano-chelate-fertilizers has received increased attention recently. Cadmium (Cd) contamination in agricultural soils and environment is increasing due to the over-application of Cd-containing phosphate fertilizers. But few studies have been carried out on the environmental influences of K-nano-chelate fertilizers especially on Cd-polluted soils. Therefore, the effects of K-fertilizer application in different rates (0, 100 and 200 mg kg^?1 soil) and forms (KCl, K₂SO₄ and K-nano-chelate) on Cd content and partitioning in Ocimum basilicum grown on an artificially Cd-contaminated calcareous soil (with 40 mg Cd kg^?1 soil) were studied under greenhouse conditions. Cadmium decreased shoot dry weight (SDW), but did not affect root dry weight (RDW) and no consistent trend was observed with applied K. Cadmium increased shoot and root Cd concentration or uptake. KCl and K₂SO₄ increased shoot Cd concentration compared to that of control, whereas K-nano-chelate did not affect it. In Cd-treated soils the mean value of Cd translocation factor (ratio of Cd concentration in shoots to that of roots) decreased by 60% as compared to that of the control. Application of 100 mg K-K₂SO₄ and 100 and 200 mg K-nano-chelate increased the Cd translocation factor by 49, 59 and 112% in Cd-treated soils, respectively. In Cd-treated soils, greater amounts of Cd accumulated in roots. K-nano-chelate could mitigate the adverse effect of Cd on SDW and Cd accumulation in plants grown on Cd-polluted soils, so the risk of Cd entrance to the food chain is reduced (however, in Cd-untreated soils, K-nano-chelate increased the Cd translocation factor higher than other K sources). In Cd-polluted soils KCl was the most inappropriate fertilizer that may intensify Cd accumulation in plants. However, it may be useful in the phytoremediation of Cd-polluted soils.