土壤镉污染对水稻孕穗期植株生长及镉积累的影响

为了明确Cd对水稻孕穗期植株生长的影响及其在植株体内的积累分配特征,以水稻品种中优169为试材,通过盆栽试验,研究了土壤不同含量Cd对水稻孕穗期植株根系活力、干物质量以及Cd积累和分配的影响。结果表明:水稻孕穗期根系活力和器官干物质量均随土壤Cd含量的提高而降低,当Cd含量为5 mg/kg时,水稻根系活力和器官干物质量均受到明显抑制;随着Cd含量的提高,水稻根系和地上部的Cd含量以及积累量均明显增加;1 mg/kg的Cd处理下水稻根系Cd富集系数和分配比例下降,而转运系数以及地上部的富集系数和分配比例增加;5 mg/kg的Cd处理下水稻根系和地上部的Cd富集系数、转运系数以及地上部的Cd分配比例下降,而根系的Cd分配比例增加。较高程度的Cd污染,抑制了孕穗期水稻的生长。Cd污染增加了水稻各部位对Cd的积累,但高Cd污染时Cd向水稻地上部迁移与分配的能力会降低。     

不同程度镉污染对棉花生长和镉富集特征的影响

【目的】研究不同程度镉污染土壤下棉花生长和镉富集的特征。【方法】采用盆栽模拟方法,添加外源镉,分析棉花种植后土壤pH和镉含量的变化,以及镉胁迫对棉花生长和镉积累量的影响。【结果】棉花根系具有酸化作用,使其根际土壤pH下降,随镉胁迫浓度的增加,酸化受到抑制,土壤有效态镉含量随之显著降低。棉花株高和地上部生物量随镉浓度增加逐渐降低,根系则相反。棉花各器官镉含量、转移系数与积累量随镉浓度的增加显著升高。在不同镉胁迫下,棉花根系镉富集系数均>1。在10 mg/kg镉胁迫下茎、叶和蕾富集系数分别达到0.98、0.33和0.63;镉富集量分别为74.01、39.5和98.623 μg/盆,表现出较强的积累能力。【结论】在镉胁迫下棉花根系生物量增加,地上部生物量降低,随镉浓度的增加,棉花镉积累量增大,在5和10 mg/kg镉胁迫下棉花地上部镉积累量显著高于地下部。     

Cd胁迫对类芦生长及酶活性的影响

以类芦为材料,测定不同Cd胁迫浓度下类芦相关形态生理指标,探讨类芦在Cd污染矿区正常生长的响应机制。结果表明:低Cd浓度处理对类芦分蘖数、叶片数、株高、最大叶长有一定促进作用,随Cd浓度的增加,抑制作用逐渐增强;Cd胁迫对类芦根长和表面积有显著抑制作用,但对根平均直径(Cd≤100 mg·kg~(-1))和根体积(Cd≤50 mg·kg~(-1))有显著促进作用;Cd胁迫下类芦抗氧化酶活性下降,MDA含量升高,根系和地上部分生物量等指标均逐渐减小,阻碍了类芦的生长;不同Cd浓度胁迫下类芦根系及地上部分Cd含量逐渐增加,且转运系数大于1,对Cd具有一定富集能力。研究表明,Cd胁迫会抑制抗氧化酶活性等阻碍类芦正常生长,类芦通过调整生长格局、提高根系平均直径和表面积、刺激地上部分富集转运能力来适应Cd胁迫。     

镉砷低积累菜心品种的筛选

【目的】为降低作物对Cd和As的吸收和积累,筛选低镉(Cd)和砷(As)积累作物品种。【方法】采集3个不同Cd和As污染浓度的土壤,进行盆栽种植,研究10个不同品种菜心地上部对Cd和As的吸收积累效果。【结果】3个污染浓度下,青丰红菜苔的生物量均最高,除广州-珍芯油青尖叶甜菜心外的9个菜心品种的生长均随着土壤污染浓度升高而受到抑制作用。不同品种菜心地上部分的Cd和As含量存在显著差异,在低、中、高3个不同污染浓度下,菜心Cd含量范围为0.07~2.07 mg/kg,As含量范围为0.01~0.57 mg/kg;较之其他品种,青丰红菜苔As、Cd含量在不同污染浓度下均最低。在不同污染浓度水平下,菜心的Cd和As富集系数均比较接近。【结论】青丰红菜苔品种对Cd和As的生长耐性强,且在3个污染浓度下都表现出稳定的低积累Cd和As的特性,因此生产上推荐其作为Cd、As低积累优良品种。     

多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究

【目的】为筛选出新的用于农田镉污染修复的镉富集植物.【方法】通过盆栽试验,研究不同镉浓度处理下多茎鼠麴草对镉的富集特性.【结果】随土壤镉浓度的增加,多茎鼠麴草生物量、叶绿素含量及抗性系数都呈下降趋势,但根系和地上部分镉含量呈增加趋势.在土壤镉浓度为75 mg/kg时,多茎鼠麴草地上部分镉含量达到121.86mg/kg,超过镉超富集植物临界值(100mg/kg).在不同土壤镉浓度处理下,多茎鼠麴草根系和地上部分镉富集系数大于1,但转运系数小于1.在土壤镉浓度为50mg/kg时,多茎鼠麴草地上部分和整株镉积累量均最大,分别为183.93μg/盆和266.79μg/盆.小区试验研究表明,在土壤镉浓度为2.04~2.89mg/kg时,多茎鼠麴草地上部分镉积累量达到1.74~1.80mg/m~2.【结论】多茎鼠麴草是一种镉富集植物,可用于农田镉污染土壤的修复.     

不同浓度镉对芹菜幼苗生长及生理特性的影响

【目的】镉(Cd)是农田重金属污染的主要因素,探究明芹菜幼苗对镉的适应能力,为芹菜的重金属防治提供理论基础。【方法】采用水培方式,研究营养液中不同Cd浓度(0、5、10、15和20mg/L)对芹菜幼苗生长、Cd积累以及生理生化指标的影响。【结果】结果表明,当Cd质量浓度为5mg/L时,芹菜幼苗生长与对照差异不显著;当营养液中Cd质量浓度≥10mg/L时,植株生长受到抑制,叶绿素含量降低,丙二醛(MDA)含量上升。植物体内镉元素含量随添加的Cd浓度升高而升高,根系中的Cd含量远高于地上部,富集系数和转运系数在浓度为10mg/L时达到最大,随后递减。【结论】以上结果表明,芹菜幼苗在低Cd质量浓度(5mg/L)生长不受影响,而高浓度(大于10mg/L)则抑制其生长;芹菜对Cd具有一定的富集和转运能力。     

球序卷耳的镉积累特性研究

通过盆栽试验,研究了球序卷耳在不同镉含量处理下的生长状况及镉积累特征,以期筛选出新的用于农田镉污染修复的镉富集植物。结果表明,随着土壤中镉含量的增加,球序卷耳的生物量及其叶片光合色素含量呈降低的趋势。从镉含量来看,球序卷耳的根系、地上部分的镉含量均随着土壤中镉含量的增加而升高,在镉含量为75 mg/kg时,球序卷耳根系镉含量为684.78 mg/kg,地上部分镉含量为110.02 mg/kg,超过了镉超富集植物的临界值。球序卷耳根系和地上部分镉富集系数均大于1,但转运系数小于1。因此,球序卷耳是一种镉富集植物。就镉积累量而言,球序卷耳根系、地上部分及整株的镉积累量均与土壤中镉含量呈显著或极显著的线性正相关。综上所述,球序卷耳能够用于农田镉污染土壤的修复。     

3种植物对红壤中镉的富集特性研究

重金属超富集植物是重金属污染土壤植物修复的基础,研究了3种重金属富集植物羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对重金属Cd的吸收积累规律,为植物修复Cd污染的农田和生态环境建设提供科学依据.采用盆栽方法,在不同浓度(0、20、35、50、65、80 mg·kg-1)cd处理下,分别测定3种植物地上部与根部Cd的含量,计算了地上部Cd迁移量、根系耐性指数、富集系数,研究了土壤中Cd添加量与植物富集Cd量的相关性.结果表明,随着土壤中Cd离子浓度的升高,3种植物地上部和根系中的cd含量也在增加,相关系数都大于0.99;综合地上部与根部cd含量,地上部cd迁移量,根系耐性指数和富集系数,3种植物对Cd的富集能力的相对顺序为:羽叶鬼针草>美洲商陆>紫叶芥菜.羽叶鬼针草、美洲商陆种植在Cd处理浓度为65 mg·kg-1的土壤中和紫叶芥菜种植在Cd处理浓度为80 mg·k-1的土壤中栽培时,3种植物地上部与根部的Cd含量均超过了100 mg·kg-1,达到了cd超富集量的标准.羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对Cd有很强的耐受性和富集性,可以作为先锋植物去修复被Cd污染的土壤.     

垂序商陆对Cd胁迫的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验研究了垂序商陆(Phytolacca americana L.)在Cd胁迫下的生长响应和富集特征.试验表明,Cd处理浓度≤50 mg·kg-1时,垂序商陆根系的长度和生物量均随处理浓度升高而增加,随Cd处理浓度增加根系长度和生物量逐渐减小.Cd处理下植株株高和地上部生物量均大于对照,且分别在20、50 mg·kg-1处理下达到最大.垂序商陆根、茎、叶Cd含量都在130 mg·kg-1的处理时达到最高,分别为60.44、37.74和116.93 mg·kg-1.植株根部和地上部Cd的最大累积量分别为86.86和170.91 μg·plant-1.Cd富集系数和迁移系数分别为0.42 ～0.55和0.44～1.54,且都在Cd浓度80 mg·kg -时达到最大.因此,垂序商陆可用于Cd污染土壤的修复.     

黑麦草幼苗对镉耐性能力及吸收积累和细胞分布特点研究

通过盆栽试验研究了镉(Cd)胁迫下黑麦草(Lolium perenne L.)幼苗的耐性能力(包括生长反应和生理生化特性)以及对Cd的吸收、积累、分布特征.结果表明,当Cd浓度为10mg·kg-1时,黑麦草的生长和发育没有受到明显抑制(P>0.05),当Cd浓度为20、60、100 mg·kg-1时,黑麦草生物量、叶绿素含量、根系活性都显著降低(P<0.05);超氧阴离子(O2-·)、MDA含量显著增加(P<0.05);SOD、POD活性先增加后降低.黑麦草体内Cd积累量随着Cd浓度增加而显著增加(P<0.05);Cd在亚细胞内积累量:F1(细胞壁)>F3(可溶部分)>F2(细胞器).黑麦草在Cd浓度为10、20 mg·kg-1时,富集系数>1.0,对Cd有较强的富集能力,转移系数<1,富集的Cd丰要累积在根部,表明黑麦草能够有效富集土壤中的Cd,且富集的Cd主要积累在根部.     

土培条件下东南景天对镉的耐性和富集特性的研究

[目的]探讨土培条件下东南景天矿山与非矿山生态型植物对Cd耐性和富集能力的差异。[方法]采用土培盆栽的方法,以向水稻土中加入不同量的镉作为处理,研究东南景天两种生态型植物在不同镉含量土壤中的生长反应以及体内镉含量与积累量变化。[结果]两种生态型植物对土壤中不同含量Cd的生长反应不同,矿山生态型对土壤Cd的耐受阈值为300 mg/kg,非矿山生态型为50 mg/kg。矿山生态型地上部最大Cd含量为893 mg/kg,根部最大Cd含量为344 mg/kg;而非矿山生态型地上部和根部最大Cd含量分别为124和212 mg/kg。矿山生态型地上部Cd含量大于根部Cd含量,而非矿山生态型根部Cd含量大于地上部。矿山生态型地上部Cd积累量最大值为151.67μg/株;而非矿山生态型为11.99μg/株。两种生态型植物相比较,在相同Cd处理水平下,矿山生态型地上部Cd含量和Cd积累量均显著高于非矿山生态型。[结论]矿山生态型东南景天对土壤Cd的耐受和富集能力显著大于非矿山生态型。从植物对土壤镉的耐性、地上部与根部Cd含量及其比值来看,矿山生态型东南景天是一种Cd超积累植物。     

土壤中镉、铅对百日草种子萌发及生长的影响

研究了土壤中镉、铅对百日草种子萌发及对植株生长的影响。结果表明:随着土壤中含Cd、Pb浓度的增大,对种子的萌发均会起到抑制作用,同时随着重金属浓度的增加,植株体内的叶绿素含量、丙二醛含量也有明显的下降趋势。在Cd浓度为100 mg/kg时,百日草体内Cd的含量最高;在Pb浓度为1 000 mg/kg时,植株吸收Pb的含量最高。     

The Effect of Cadmium Toxicity on the Development of Lettuce Plants on Contaminated Sod-Podzolic Soil

The influence of cadmium on the morphometric and biochemical indicators of the development of lettuce of the Moscow greenhouse variety, on productivity and also on metal accumulation in plant biomass during cultivation on sod-podzolic soil polluted with this toxicant in the doses range from 2 to 100 mg/kg was studied. It was shown that cadmium has a toxic effect on the development of lettuce: the plant height was reduced by 29.7–77.5%, the number of leaves was reduced by 16.4–61.3%, and the leaf surface area decreased by 34.5–99% depending on the level of contamination. The presence of metal in the soil in concentrations 5–100 mg/kg caused a decrease of the content of chlorophyll a by 15.6–38.1% in plants; chlorophyll b content decreased by 18–20% at cadmium concentration 10–100 mg/kg; carotenoids decreased by 40% at concentrations 20–50 mg/kg. Cadmium contributed to a decrease in free proline content by 20–26% with Cd concentrations at 5–100 mg/kg of soil; at a concentration of 2 mg/kg, on the contrary, Cd caused an increase of proline content of 66.2% and malondialdehyde content of 59.9% in comparison with the control. Productivity of plants decreased by 49.6–99.6% at all studied concentrations, and the level of metal accumulation in plants was significantly higher than the permissible level of cadmium (0.03 mg/kg) for lettuce.     

土壤重金属Cd在木薯中累积特征及产地环境安全临界值

【目的】研究土壤重金属Cd在木薯中累积与分配特性,探讨木薯在Cd污染土壤环境中的安全临界值。【方法】采用土壤盆栽试验,设6个土壤Cd浓度水平,测定不同土壤Cd浓度处理下木薯块根、茎叶的Cd含量,建立线性回归模型,并依据GB 2762-2005标准模拟求出木薯在Cd污染土壤环境中的安全临界值。【结果】木薯根、茎、叶的Cd含量与土壤Cd浓度呈极显著正相关,整体分布特征为茎>叶>根。当土壤Cd添加量为25 mg/kg时,木薯块根Cd含量达到0.22 mg/kg,超过国家薯类作物的限量标准0.1 mg/kg。模拟求出种植木薯的土壤Cd安全临界值为1.28 mg/kg,以木薯块根为收获目标的土壤Cd安全临界值为13.23 mg/kg。【结论】木薯对Cd累积规律为茎>叶>根,拟合求出以木薯块根为收获目标的土壤Cd安全临界值为13.23 mg/kg。     

镉胁迫对桐花树光合·蒸腾作用及保护酶活性的影响

[目的]探究镉胁迫对桐花树生理指标的影响。[方法]通过砂土混培试验研究红树植物桐花树幼苗在含镉(Cd2+)浓度为(0、0.6、61、22、43、0 mmol/L)系列蒸馏水培养液〔盐度为10‰)中的某些生理特性的变化。[结果]当培养液中Cd浓度低于6 mmol/L时,随Cd浓度的增加,叶片光合蒸腾作用增强,叶绿素含量、总糖含量增加,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性有所提高。当Cd高于6 mmol/L时,桐花树幼苗的生长减缓,叶片光合蒸腾作用减弱,叶绿素含量、总糖含量减少,过氧化物酶(POD)、超氧化物酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性出现下降趋势。[结论]该研究为阐明红树植物对Cd金属的抗性机制,治理海洋河口重金属污染提供了理论和实践依据。     

短毛蓼对Cd的富集特性研究（摘要）（英文）

[目的]研究锰超富集植物短毛蓼（Polygonum pubescensBl.）对重金属镉的响应和富集特征。[方法]采用Hoagland营养液为培养基质,设定8种镉处理浓度（0、25、50、100、200、500、800、1 000 mg/L）。植株收获后用自来水洗净,记录植物株高、根长,然后将根浸入20 mmol/LEDTA-Na溶液中交换15 min,以去除根系表面吸附的金属离子,最后再用去离子水冲洗3次,用吸水纸吸干表面水分。将植物分为根、茎、叶放至烘箱内,在105℃下杀青30 min,然后在70℃下烘48 h,测定植物各部分干质量,最后用不锈钢粉碎机磨细,过60目尼龙网筛。植物样品采用微波消解法用HNO3＋H2O2消解。重金属镉含量的测定采用火焰原子吸收分光光度法（WFX-110型）。[结果]随着培养液中镉浓度的增加,短毛蓼的株高、根长及生物量均呈下降趋势,但在较低浓度（25、50 mg/L）下与对照相比差异均不显著（P〉0.05）,在较高浓度下（100 mg/L以上）短毛蓼总干重明显减少,差异显著（P〈0.05）,表明短毛蓼受Cd毒害影响较明显;在试验设定的各种镉处理水平下,短毛蓼根和地上部Cd含量均超过100 mg/kg,Cd富集系数均大于1,当培养液中镉浓度为1 000 mg/L时,地上部镉含量高达3 070.069 mg/kg,根中镉含量高达4 863.96 mg/kg。随着镉处理浓度的增加,短毛蓼对镉的吸收量呈现先增加后降低的趋势,当镉处理浓度为800 mg/L时,根和地上部的镉吸收量均达最大值,分别为878.88 mg/株和2 302.91 mg/株。在试验各处理水平下（CK除外）短毛蓼根和地上部均表现出较强的镉富集能力,根对镉的富集系数为4.86 ～55.88,地上部富集系数为2.72 ～6.52;从转运量系数来看,除对照外,各处理水平下转运量系数为0.73 ～4.95;当Cd处理浓度大于50 mg/kg时,转运量系数超过1。[结论]短毛蓼对镉具有较强的耐受性和富集能力,在镉污染土壤的植物修复中具有一定的应用潜力。     

蚯蚓对黑麦草在土壤体系中镉迁移影响的研究

[目的]探讨蚯蚓在高浓度镉污染土壤植物修复中的作用,以便为进一步利用蚯蚓改善植物修复技术提供理论依据.[方法]以灰漠土为供试土壤,在两种Cd浓度(200和500 mg/kg)处理下,模拟高浓度Cd污染土壤,设置了接种不同数量(10、30和50条)蚯蚓和不加蚯蚓的对照处理,并种植黑麦草以研究高浓度Cd污染土壤中不同数量蚯蚓活动对黑麦草富集Cd的影响.[结果]加入蚯蚓提高了黑麦草的生物量,在2个浓度的处理中加入10条蚯蚓黑麦草生物量增长最大,分别为对照的135.8;、146.3;.在200 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部和地下部Cd浓度,30条蚯蚓对黑麦草地上部Cd的富集影响最大.在500 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部Cd浓度,但对地下部Cd浓度影响不显著.[结论]蚯蚓活动不仅能促进黑麦草生物量的增长,而且能促进黑麦草对Cd的吸收.     

镉胁迫下苦楝(Melia azedarach L.)幼苗的生长及生理响应

采用盆栽试验研究不同浓度Cd(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg~(-1))处理对苦楝(Melia azedarach L.)幼苗生长、Cd积累、光合、质膜透性以及渗透调节的影响。结果表明,当Cd2+浓度≤60 mg·kg~(-1)时显著促进苦楝幼苗生物量的积累(P0.05),Cd2+浓度60mg·kg~(-1)时抑制作用逐渐增强,但≤120 mg·kg~(-1)Cd处理对株高影响不显著(P0.05),植株能正常生长且保持较大的生物量;苦楝对Cd具有一定的积累能力,其根、茎、叶中Cd含量随Cd处理浓度的增加而增加,且根系是主要积累部位;随着Cd处理浓度的增加,叶绿素(Chla+b)含量和光合速率(Pn)下降,相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量增大,但≤60 mg·kg~(-1)Cd处理时均无明显变化;随Cd浓度的升高,可溶性糖含量下降,可溶性蛋白和游离脯氨酸呈先升后降趋势,游离脯氨酸含量始终高于CK,苦楝通过增加可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量来维持Cd胁迫下的渗透平衡,从而降低Cd毒害。上述结果表明,苦楝对Cd具有一定耐性,其耐Cd胁迫的阈值浓度大约是120 mg·kg~(-1),可以将其应用于土壤Cd污染区域,在美化环境的同时修复土壤Cd污染。     

短毛蓼对Cd的富集特性研究

[目的]研究锰超富集植物短毛蓼（Polygonum pubescens Bl.）对重金属镉的响应和富集特征。[方法]采用Hoagland营养液为培养基质,设定8种镉处理浓度（0、25、50、100、200、500、800、1000mg/L）。[结果]在较低镉处理浓度（25mg/L、50mg/L）下,短毛蓼的生物量与对照相比差异不显著（P〈0.05）;在试验设定的各种镉处理水平下,短毛蓼根和地上部Cd含量均超过100mg/kg,Cd富集系数均大于1;随着镉处理浓度的增加,短毛蓼体内的镉含量和镉富集量显著增加,镉处理浓度超过50mg/L时,转运量系数大于1。[结论]短毛蓼对镉具有较强的耐受性和富集能力,在镉污染土壤的植物修复中具有一定的应用潜力。     

黑麦草与丛枝菌根对番茄Cd质量分数及根际Cd形态的影响

采用大田试验研究在重金属Cd(5.943mg/kg)污染下,黑麦草和丛枝菌根对2个品种番茄("德福mm-8"和"洛贝琪")产量,Cd质量分数以及对根际Cd形态的影响.结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2个品种番茄果实、叶、茎、根及植株总干质量不同程度增加,增幅达2.67%~38.42%;同时显著降低2个番茄品种的果实、叶、茎及根部的Cd质量分数,降幅达4.59%~42.45%.番茄叶、根和茎为Cd主要积累部位,果实中Cd积累较少."洛贝琪"表现出Cd低积累特性,其果实Cd质量分数、积累量及植株Cd总积累量均低于"德福mm-8".在Cd污染土壤上,种植番茄的同时套种黑麦草或接种丛枝菌根,可减少土壤中可交换态(EXC-Cd),碳酸盐态(CABCd),铁锰氧化态(Fe-Mn-Cd)及Cd全量,其中土壤Cd全量降幅达8.65%~23.21%("德福mm-8")和15.89%~27.52%("洛贝琪").番茄果实Cd质量分数与土壤可交换态Cd,铁锰氧化态Cd质量分数之间呈显著正相关性关系(p0.05).接种丛枝菌根能促进黑麦草的生长及其对Cd的吸收,黑麦草地上部及总生物量、黑麦草Cd质量分数及Cd积累量均显著增加,分析番茄Cd质量分数与黑麦草Cd质量分数,二者呈显著负相关性(p0.05).