小叶榕对重金属复合污染模拟湿地的适应性及修复效果研究

【目的】探究小叶榕对Pb、Cd、Cu复合污染模拟湿地的适应性及修复潜力,为利用植物修复技术进行重金属复合污染湿地的修复提供理论依据。【方法】以小叶榕（Ficus microcarpa）为研究对象,采用盆栽试验模拟湿地环境,以不添加重金属为对照（CK）,探究T1(5 mg/L Cd+50 mg/L Pb+100 mg/L Cu)、T2(10 mg/L Cd+100 mg/L Pb+200 mg/L Cu)、T3(20 mg/L Cd+200 mg/L Pb+400 mg/L Cu)3个复合污染水平对小叶榕生长、养分和重金属吸收累积的影响。【结果】3种复合污染水平均显著提高小叶榕株高及总生物量,但对地径无显著影响;T1、T2处理根部、地上部生物量及质量指数较CK显著增加,T3处理无显著变化。小叶榕根部P、K含量及全株K含量随污染浓度升高呈上升趋势;3种处理均显著增加植株N、P、K的全株积累量。随着污染浓度提高,小叶榕更倾向于将吸收的Pb、Cd富集在根部,而将Cu更多地往地上部转运;小叶榕对Pb、Cd、Cu吸收累积随着重金属浓度升高逐渐增加,且植株体内Cd含量的增长幅度在3个重金属中最大。加...     

重金属胁迫对小叶丁香叶片解剖结构的影响

以小叶丁香(Syringa microphylla Diels)为研究对象,研究了6种重金属锌(Zn)、铜(Cu)、铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)在不同质量分数(a,b,c)胁迫下小叶丁香叶片解剖学特征,并应用石蜡切片法配合显微摄影技术,对叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏与海绵组织厚度比值、上下表皮厚度、角质层厚度以及叶片总厚度的影响进行分析。结果表明:随着施加6种重金属质量分数的升高,小叶丁香栅栏组织的厚度在逐渐变厚,海绵组织的厚度逐渐变薄,且栅栏组织与海绵组织的比值也随之增加,上下表皮厚度、角质层厚度以及叶片总厚度变化不大。小叶丁香在不同质量分数重金属胁迫下均表现出抗性,对重金属Zn抗性作用大小为Zn(100 mg.kg-1)>Zn(200 mg.kg-1)>Zn(150 mg.kg-1);小叶丁香随着重金属Cu的质量分数增加抗性越来越强,Cu(300 mg.kg-1)>Cu(200 mg.kg-1)>Cu(100 mg.kg-1);小叶丁香只对Pb(50 mg.kg-1)产生了抗性,随着Pb质量分数的增大,小叶丁香对重金属Pb的抗性逐渐减弱,说明浓度越低抗性越强(Pb(50 mg.kg-1)>Pb(100 mg.kg-1)>Pb(150 mg.kg-1));小叶丁香对重金属Hg的抗性大小为Hg(2.00 mg.kg-1)>Hg(1.10 mg.kg-1)>Hg(0.20 mg.kg-1);小叶丁香对重金属Cr抗性作用为Cr(100 mg.kg-1)>Cr(150 mg.kg-1)>Cr(200 mg.kg-1);小叶丁香对重金属Cd抗性作用大小为Cd(1.75 mg.kg-1)>Cd(1.00 mg.kg-1)>Cd(0.25 mg.kg-1),研究结果为在重金属污染区选择抗性强的绿化树种提供科学依据。     

Mn、Cd单一及其复合胁迫对伊乐藻生长及生理生化的影响

以不同浓度Mn2+、Cd2+单一及其复合胁迫处理7 d的伊乐藻为实验材料,研究了Mn2+、Cd2+单一及其复合处理对伊乐藻叶片叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O-2·)含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性的影响。结果表明,低浓度的Mn2+(≤1 mg·L-1)能够促进叶绿素和可溶性蛋白的合成,刺激MDA、H2O2、O-2·的生成,抗氧化酶活性也逐步上升;高浓度时,叶绿素和可溶性蛋白含量开始减少,MDA、H2O2、O-2·含量仍继续上升,伊乐藻叶片内酶活性机制受到不同程度的抑制,SOD继续上升,POD、CAT开始下降。Cd2+胁迫下,叶绿素和可溶性蛋白的含量随着浓度的增加而降低,呈明显的剂量-效应关系,MDA、H2O2、O-2·含量均显著增加,抗氧化酶活性均随着Cd2+浓度呈先上升后下降的趋势,Cd2+浓度0.01 mg·L-1时CAT活性达到最大,1 mg·L-1时SOD、POD活性达到最大。Cd2+对植物生理生化的影响较Mn2+大,伊乐藻对Cd2+污染的抵御能力较差。高浓度重金属胁迫时,SOD起主要的保护作用,POD和CAT的保护作用相对降低。Mn2+和Cd2+复合胁迫较单一胁迫对伊乐藻的影响大,Mn2+含量较高时表现为协同作用。     

小叶榕对土壤铅镉污染的抗性和修复潜力研究

采用盆栽试验探讨小叶榕(Ficus microcarpa)对土壤Pb、Cd污染的适应性,并采用熵权TOPSIS模型综合评价其对Pb、Cd污染的修复潜力。结果表明,土壤低含量Pb促进小叶榕生长而高含量Pb抑制小叶榕生长,500 mg·kg~(-1)Pb处理下,小叶榕地下部和总生物量比对照分别增加28.92%和30.09%,氮、磷、钾吸收量分别增加11.74%、97.59%和61.80%,而1 500 mg·kg~(-1)Pb处理对小叶榕生长发育表现出明显抑制作用。低含量Cd(10 mg·kg~(-1))对小叶榕生物量和氮、钾元素吸收无明显影响,≥25 mg·kg~(-1)Cd抑制小叶榕生长。复合Pb、Cd污染土壤中,小叶榕对Cd比较敏感,而对Pb表现出较好的耐受性;与Pb_(1000)Cd_(25)处理相比,增加土壤中的Pb含量(Pb_(1500)Cd_(25))或Cd含量(Pb_(1000)Cd_(50))仅显著增加小叶榕根部的重金属含量。与Pb_(1500)Cd_(25)处理相比,增加土壤中Cd的含量(Pb_(1500)Cd_(50))会抑制小叶榕根部对Pb的吸收,但会促进地上部对Pb的吸收。熵权TOPSIS模型评价结果显示,单一Pb、Cd污染中小叶榕生长及养分吸收状况综合评价排序为:Pb_(500)Cd_(10)CK_1Pb_(1000)Cd_(25)Pb_(1500)Cd_(50),即小叶榕在土壤Pb含量为500 mg·kg~(-1)时适应性最好。Pb、Cd复合污染中小叶榕吸收重金属能力综合评价排序为:Pb_(1500)Cd_(50)Pb_(1500)Cd_(25)Pb_(1000)Cd_(25)Pb_(1000)Cd_(50)CK_2,但Pb_(1500)Cd_(50)、Pb_(1500)Cd_(25)处理小叶榕的生长和养分元素吸收均受到抑制,因此小叶榕适于修复Pb、Cd含量分别低于1 000、25 mg·kg~(-1)的Pb、Cd复合污染土壤。     

铅、镉和锌胁迫对荷花生理生化的影响

采用盆栽法研究荷花(Nelumbo nucifera Gaertn.)在Pb2+,Cd2+,Zn2+胁迫下,不同质量浓度处理对其生理生化特性的影响.结果表明,随着Cd2+,Zn2+质量浓度的增加,荷花叶片中的叶绿素含量呈现先升后降的趋势,而Pb2+处理下随着质量浓度的增加荷叶叶绿素下降较快,但随后又上升.3 种重金属对叶绿素a含量的影响远远大于对叶绿素b含量的影响.在Pb2+,Cd2+,Zn2+胁迫下,随着质量浓度的增加荷叶的相对电导率也是呈现先上升后下降的趋势,分别在400,15和240 mg·kg-1时,相对电导率达到最高值,分别比对照高41.8%,46.6%和65.2%,之后变化趋势缓慢且有所下降;MDA含量随着质量浓度的增大而持续升高达到显著水平,最高值分别出现在400,30和240 mg·kg-1处,分别比对照高32.6%,68.0%和54.9%;随着Pb2+,Cd2+,Zn2+质量浓度的增加,溶性蛋白含量呈现先升高后下降的走势,在200,15和240 mg·kg-1,处达到最高值,分别比对照高88.2%,222.4%和106.5%;随着Pb2+,Cd2+,Zn2+胁迫质量浓度的增加,SOD,POD,CAT等保护酶的活性总体呈上升的趋势,在高质量浓度Zn2+,Pb2+处理下,SOD上升趋势减缓,在高质量浓度Zn2+处理下,CAT活性有所下降,但仍然处在较高水平.在Pb2+,Cd2+,Zn2+胁迫下,保护酶活性增强并保持较高水平,说明荷花有抵抗3种重金属污染的潜在能力.     

不同肥料不同作物对铜污染土壤中酶活性的影响

采用盆栽试验,研究了在不同的施肥条件(空白处理、施入重金属Cu、重金属Cu+腐殖酸F处理、重金属Cu+菌肥J处理)下,4种作物(玉米、高粱、蓖麻、向日葵)对铜污染土壤中4种酶(脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶)的影响。结果表明:对于无铜污染的土壤,加入铜对土壤的过氧化氢酶有激活效应,对脲酶、蔗糖酶、磷酸酶有抑制效应;在土壤中菌肥浓度0.5g·kg-1和腐殖酸浓度0.5 g·kg-1时,对铜污染土壤中过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶有激活效应,并且加入菌肥激活效应更明显。综合考虑认为,处理Cu+J效果最好,在土壤中菌肥浓度0.5 g·kg-1时,对4种酶激活效应的大小依次是玉米(Cu+J)、高粱(Cu+J)、蓖麻(Cu+J)、向日葵(Cu+J)。     

镉对皇竹草构件生长及生理特性的影响

利用重金属污染土壤种植能源植物是一种同时解决环境问题和能源问题的有效方法。本实验以温室内盆栽的方式研究了在土壤中模拟添加不同浓度外源Cd胁迫(0、1、5、10 mg·kg-1)对皇竹草生长的影响。结果表明,经过6个月生长,添加外源Cd 10mg·kg-1对皇竹草株高和地上部生物量有显著的抑制效果,皇竹草株高、绿叶生物量和茎部生物量均与土壤中Cd浓度呈显著线性负相关,相关系数分别为0.438 3、0.403 1和0.618 5;皇竹草叶部最大光化学效率(Fv/Fm)和抗氧化酶系活性(过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶)均随土壤中Cd浓度增加先上升后下降,较低浓度的Cd有利于激活皇竹草叶部抗氧化酶活性;在4种浓度Cd胁迫下,皇竹草地上部浓度分别为0.39、2.65、10.83、11.77 mg·kg-1,地下部浓度分别为0.49、3.66、16.04、25.82 mg·kg-1。本实验结果表明,中低浓度镉污染土壤对皇竹草生长影响不大,皇竹草用于重金属Cd污染土壤原位修复是可行的。     

土壤镉胁迫对龙葵(Solanum nigrum L.)幼苗生长及生理特性的影响

采用盆栽试验研究了不同浓度Cd(0、10、20、40、80、160 mg·kg-1)处理下,龙葵(Solanum nigrum L.)幼苗对氮(N)、磷(P)和钾(K)吸收及质膜ATPase活性的影响。结果表明,土壤添加Cd浓度≤40 mg·kg-1时显著促进龙葵幼苗生长及生物量的积累与分配,添加Cd浓度>40 mg·kg-1时抑制作用加强;叶绿素含量随Cd添加浓度的增大而下降,在较低浓度Cd(10 mg·kg-1)处理时,显著提高叶绿素含量。随Cd添加浓度的增加,根、茎、叶和果实中的全N、全P和全K含量先升后降(除茎全P降低外);叶片中的Cd积累量最高,茎次之,果实中最低;丙二醛含量与过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增大,但超氧化物歧化酶(POD)活性先升后降;幼苗地上(茎与叶)和地下(根)部H+-ATP以及地下部Ca2+-ATP酶活性随Cd添加浓度的增加不断降低,而地上部Ca2+-ATP酶活性则先升后降。这些结果表明,龙葵在高Cd胁迫(≥40 mg·kg-1)下,能通过加快根系对Cd离子积累来提高抗氧化酶(CAT和SOD)活性、降低POD与质膜ATP酶活性、改变对N、P和K的吸收,从而起到对Cd胁迫的解毒作用。     

铜污染胁迫条件下农田土壤酶活性及微生物多样性对大气CO2浓度升高的响应

在开放式大气CO2浓度升高平台上(Free-AirCO2Enrichment,简称FACE).采用盆栽实验,研究了不同浓度Cu污染胁迫条件下,稻麦轮作土壤中土壤酶活性及土壤微生物多样性对大气CO2浓度升高的响应.结果表明,大气CO2浓度升高显著诱导了清洁土壤中蛋白酶、脲酶、尿酸酶活性以及微生物多样性;正常大气和大气CO2浓度升高条件下,3种酶活性都随着土壤Cu污染胁迫的增加而逐渐降低;低浓度Cu污染胁迫条件下(50 mg·kg-1),FACE圈中的土壤脲酶和蛋白酶活性显著高于正常大气(Ambience)圈,尿酸酶活性无显著变化;高浓度Cu污染胁迫条件下(400mg·kg-1),土壤脲酶与蛋白酶活性无显著变化,尿酸酶活性则显著降低,其原因可能与不同酶系对铜污染胁迫的敏感差异性以及大气CO2浓度升高对土壤中铜的活化作用有关.与清洁土壤相比,低浓度Cu污染(50mg·kg-1)对微生物生长具有一定的刺激作用,Ambience圈和FACE圈土壤微生物多样性都有所增加,FACE圈中这种现象更为明显;高浓度Cu污染胁迫(400 mg·kg-1)对土壤微生物表现出了明显的毒害作用,微生物多样性有所降低,但在FACE圈中土壤微生物多样性的降低程度要低于Ambience圈,其影响机制有待进一步研究.     

镉胁迫对欧洲千里光幼苗生理生化指标的影响

为探明超富集植物欧洲千里光幼苗对镉(Cd)胁迫在生理生化方面的响应,采用人工水培的方式,研究了不同Cd浓度胁迫下,欧洲千里光幼苗(Senecio vulgaris L.)在24~72h的生理生化指标(叶绿素、丙二醛、电解质渗透率、过氧化物酶活性)变化,结果表明:不同浓度的Cd2+(25~75mg·L-1)对幼苗的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性均具有显著影响(在75mg·L-1的Cd2+胁迫下,其含量分别达到对照的45.9%,680%和155%)。随着Cd2+浓度的升高,叶绿素含量逐渐下降,MDA含量、POD活性和电解质渗透率则一直随着Cd2+浓度的升高而增大。欧洲千里光对镉具有很强的耐性和积累性,在用于镉污染的土壤修复中具有潜在的应用价值。