镉污染对水稻分蘖期植株生长及镉积累的影响

以水稻中优169为材料,通过盆栽试验,研究了不同浓度Cd污染对水稻分蘖期植株生长、根系活力、Cd积累与分配的影响。结果表明,5 mg·kg~(-1)的Cd污染使分蘖期水稻植株根系活力和生物量明显降低,茎蘖数减少。随着Cd污染程度的增加,水稻根和茎叶Cd含量和积累量明显增加;根和茎叶的Cd富集系数、转移系数均呈降低趋势。1 mg·kg~(-1)和5 mg·kg~(-1)Cd使水稻根系Cd分配比例增加,茎叶Cd分配比例下降,且趋于稳定。     

水稻干物质与镉积累的动态效应

采用大田试验探明水稻干物质积累与镉(Cd)吸收之间的关联,科学指导水稻安全生产。结果表明:水稻茎、叶干重积累曲线呈先升后降的二次曲线增长模型,齐穗期茎干重最高,达6 945.19 kg/hm2;孕穗期叶干重最高,达5 731.43 kg/hm2;地上部总干重积累曲线则符合逻辑斯蒂曲线增长模型,苗期至分蘖盛期是水稻干物质积累最多的时段,分蘖盛期至齐穗期则是干物质积累最快的时期;水稻茎、叶Cd含量皆符合逻辑斯蒂曲线增长模型,茎、叶在孕穗期之后进入Cd高积累阶段。齐穗期开始,水稻茎、叶Cd含量显著上升,齐穗期的茎Cd含量比孕穗期茎Cd含量增长了194.55%(P0.05),叶Cd含量增长了45.28%(P0.05)。水稻植株Cd含量与干物质积累不完全同步,干物质积累主要在分蘖期至孕穗期,而茎、叶中Cd含量的快速增长时期在齐穗期之后,明显晚于干物质的积累;水稻茎、叶Cd积累总量皆随生育期的后移呈先增后降趋势,其中,孕穗期至乳熟期是水稻Cd积累的最主要阶段。从表观转运与分配上看,减少分蘖盛期至孕穗期水稻对土壤Cd吸收、阻控孕穗期至齐穗期植株Cd转运是降低稻米Cd含量的关键途径。     

德国鸢尾对Cd胁迫的生理生态响应及积累特性

通过盆栽研究了Cd胁迫下德国鸢尾的生长状况、生态效应、生理特性及吸收和富集Cd的能力.结果表明:德国鸢尾对小于5 mg/kg的Cd有较强的耐性,适用于城区土壤修复;Cd浓度大于5 mg/kg时抑制德国鸢尾生长,降低了其生态效应.随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系活力、叶绿素含量和含水量逐渐降低,游离脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,细胞膜透性逐渐升高.Cd在德国鸢尾体内分布为根系＞地上部分,随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系和地上部分Cd积累浓度逐渐升高、富集系数和转运系数逐渐降低;Cd浓度为20 mg/kg时德国鸢尾对Cd的积累量最大,为2.122 mg/plant.     

不同黄麻品种对重金属污染农田镉的富集和转移效率研究

为研究黄麻(Corchorus capsularis L.)植株对重金属污染农田中Cd的富集和转移效率,以湖南省株洲县为试验区,研究3个黄麻品种6个植株器官的干物质积累、Cd富集和转移特征。结果表明:木质部和韧皮部是黄麻植株干物质积累的主要器官;不同品种的黄麻及其器官间的Cd含量均呈显著差异,3个品种中连红黄麻各器官的Cd含量均高于闽侯红皮和黄麻179。6个植株器官中,蒴果和叶柄的Cd含量显著高于其他器官,平均值分别为4.75 mg·kg~(-1)和4.27 mg·kg~(-1),其他器官Cd含量均值从高到低依次为叶片根部木质部韧皮部;地上部器官间Cd转移效率研究表明,3个品种地上部的Cd转移系数均在1以上。Cd从木质部和韧皮部到叶柄和蒴果的转移能力较强,从根部到木质部和韧皮部、从叶柄到叶片的转移能力较弱。对黄麻Cd总富集量评估表明,连红黄麻的总富集量最高,每公顷可富集53.3 g的Cd,木质部占总富集量的33.11%～42.99%。研究表明,黄麻对中度Cd污染农田中的Cd有较高的富集和转移能力,可作为植物修复材料加以利用。     

Cd污染下蒌蒿生长和Cd积累的阶段特征*

 以白蒿为试材，采用Cd污染人工河砂盆栽试验，研究了在Cd污染条件下蒌蒿生长发育和Cd积累的阶段性差异。结果表明蒌蒿根茎叶对Cd的积累具有显著的阶段性特征，且与干物重和根系活力的阶段变化一致。根茎叶3月Cd积累量较小，5月积累量增加，7月达到最大，到本季落叶和下季萌发时又开始下降；根系活力和地上、根系干物重的最大值出现在Cd积累量最大的7月；在河砂Cd浓度为0～240mg/kg内，根茎叶Cd积累量与Cd浓度成正相关，但Cd浓度>180mg/kg，就会降低根系和地上部干物重，并减弱根系活力。蒌蒿可以耐受的Cd浓度上限为180mg/kg。     

不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响

采用盆栽试验,研究不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响.结果表明,水稻根表铁膜的形成受到不同品种和不同生育期影响.随着生育期的延长,两种水稻(YD6和NK57)根表铁膜形成量均呈下降趋势.与分蘖期相比,YD6和NK57根表铁膜量孕穗期分别减少82.9％和44.4％,成熟期分别减少85.2％和82.52％.两种水稻根系和茎叶Cd含量随着水稻生育期的延长而增加.YD6籽粒Cd含量显著高于NK57.Cd在水稻植株的富集系数和分配比率随着不同品种和生育期产生较大变化.YD6品种从根表铁膜和根系向籽粒转运Cd的能力显著大于NK57.水稻成熟期,根表铁膜量与茎叶和籽粒Cd含量呈极显著的负相关(P＜0.01),说明根表铁膜形成可抑制Cd向水稻地上部转运.研究结果暗示可通过不同生育期的管理调节水稻根表铁膜的形成,减少Cd向稻谷中转运,从而降低Cd对人体健康的危害.     

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.     

辣椒不同品种间Cd富集的差异

为筛选获得辣椒低镉(Cd)积累品种,研究分析水培条件下浙江39个辣椒主栽品种苗期Cd积累差异。结果表明,在20和40 mg·L^-1 Cd胁迫下,供试品种的根长、株高、根及地上部生物量的最大值均有所降低,且Cd胁迫后品种间变异系数变小;但植株Cd浓度及其变异系数都在Cd胁迫处理后显著增加。筛选出苗期高Cd积累品种杭椒12号、洛椒超级15号和采风1号,低Cd积累品种朝天黄小辣椒和渝椒13号辣椒,供试条件下高积累品种和低积累品种间植株Cd浓度呈显著差异。相关分析表明,地上部Cd浓度与根生物量极显著相关,但只在20 mg·L^-1 Cd胁迫下与转运系数显著相关,高浓度Cd可能破坏了由转运能力控制的Cd在植株部位间的分配平衡,植株地上部Cd可能大部分来源于根系向地上部由于浓度梯度而产生的被动扩散过程,即地上部Cd在低浓度Cd胁迫下受转运系数支配,在高浓度Cd胁迫下主要取决于根系的吸收能力。     

孕穗期干旱胁迫对寒地粳稻干物质积累、转运及产量形成影响

干旱缺水是限制水稻产量主要环境因素之一。为探讨孕穗期干旱胁迫对寒地粳稻干物质积累规律及产量形成影响,选用耐旱型品种东农425和干旱敏感型品种松粳6号为试验材料。通过盆栽结合人工控水方式于孕穗期控制土壤水势至0、-10、-25和-40 k Pa,处理21 d后恢复正常灌溉。研究孕穗期不同程度干旱胁迫对寒地粳稻干物质积累分配转运、产量及产量构成因素影响。结果表明,孕穗期干旱胁迫导致地上部干物质积累量、转运量均随土壤水势降低而下降。成熟期不同器官干物质分配表现为籽粒茎鞘叶,茎鞘干物质和源器官干物质分配比例及源/库随干旱程度上升而增加,而籽粒干物质分配比例与其相反。抗旱性强品种在干旱胁迫条件下有较强物质积累优势,贮藏物质转运能力明显高于抗旱性较弱品种。干旱胁迫使枝梗性状下降,对枝梗性状影响表现为二次枝梗一次枝梗。干旱胁迫下寒地粳稻由于每穴穗数、穗粒数和结实率显著降低造成产量显著下降,降幅随土壤水势降低而逐渐上升。     

镉低积累水稻亲本及其杂交组合镉积累特征分析

为培育镉(Cd)安全水稻品种,以Cd低积累水稻亲本雅恢2816及其4个杂交组合泸98A/雅恢2816、5406A/雅恢2816、C268A/雅恢2816、蓉18A/雅恢2816为研究对象,采用盆栽试验,分析Cd低积累水稻亲本及其杂交后代成熟期Cd积累分配特征,探讨亲本及杂交组合对Cd的吸收转运差异。结果表明:在Cd处理浓度为1、2、4 mg·kg~(-1)条件下,杂交组合生物量均显著高于亲本,超亲优势达21.86%~89.63%。不同浓度Cd处理下,亲本及杂交组合各器官Cd含量分配顺序均为根茎、叶穗,其中杂交组合5406A/雅恢2816和C268A/雅恢2816的穗部Cd含量显著低于亲本,糙米Cd含量也仅为亲本的57.14%~86.36%,低于食品安全国家标准0.2 mg·kg~(-1)。随Cd处理浓度的增加,亲本及杂交组合Cd由根系向地上部的转移系数均降低,杂交后Cd在根系的分配比例上升,杂交组合根系Cd积累量为亲本的1.49~3.24倍,而茎、叶的分配比例仅为亲本的72.06%~81.20%和74.18%~91.08%。杂交组合5406A/雅恢2816和C268A/雅恢2816表现出优于亲本的籽粒Cd低积累特征,具有在中、轻度污染土壤上安全生产的潜力。     

圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia）对重金属镉胁迫的响应及镉吸收效果研究

以圆叶决明2228(Chamaecrista rotundifolia)为材料,采用土培法,研究重金属镉对圆叶决明2228保护酶(SOD和POD)、生长(生物量、株高、SPAD值和含水量等)的影响,同时分析圆叶决明对镉的吸收效果.结果表明,重金属镉胁迫下圆叶决明2228保护酶活性均随着镉处理浓度的升高呈先升后降的趋势,其中20 mg·kg-1镉胁迫下SOD酶活性最强,50 mg·kg-1镉胁迫下POD酶活性最强;镉对圆叶决明的生长抑制表现为抑制植物的生长,降低株高和生物量,但与叶绿素相关的SPAD值无显著变化.通过镉含量分析可知,圆叶决明2228吸收的镉量均未超过镉临界指标含量,因此该植物不是镉超富集植物,但生物富集系数大于1,为镉耐性植物.由于圆叶决明生长过程中生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属镉,圆叶决明2228具有修复轻度镉污染土壤的潜能.     

镉对烟草的胁迫与烟叶控镉措施研究进展

由于烟草易富集镉,并且卷烟烟叶中的镉在抽吸时可随主流烟气进入人体,进而危害吸食者健康。因此,烟草中的镉研究越来越受到大家的关注。综述了烟草中镉的来源,镉对烟草生长发育、生理生化、烟叶品质的影响以及烟草镉防治的相关措施等近年来的研究进展,以期为烟草中镉研究提供理论参考。     

顺天降镉剂对降低稻米中镉含量的效果研究

通过叶面喷施顺天降镉剂,分别采用田间小区试验和大田对比试验,研究其对降低稻米中镉含量的效果。试验结果表明,通过叶面喷施顺天降镉剂的水稻精米中镉含量明显降低,小区对比试验早稻降低27.3%,晚稻降低40.3%;大田示范早稻春优84和晚稻五优华占分别下降12.1%和18.6%。通过对晚稻小区的测产,喷施顺天降镉剂还可以小幅度增加水稻产量,增幅为7.1%。     

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。     

镉胁迫对不同基因型水稻生长和镉吸收的影响

采用盆栽试验,以水稻不育系、恢复系以及水稻品种为研究对象,探索了在土壤中不同浓度镉胁迫下水稻各生长期状况以及镉的吸收特性.结果表明:镉胁迫促进了川33B水稻的分蘖;低浓度镉胁迫促进S527与Lemont水稻分蘖,高浓度则抑制分蘖;分蘖期对镉胁迫不敏感的品系为Ⅱ-32B.同一基因型水稻在不同镉浓度胁迫下,株高和穗长差异均不显著.低浓度镉胁迫能提高水稻有效穗的形成和增加千粒重,高浓度则起抑制作用.除不育系Ⅱ-32B外,供试的其余品系水稻籽粒和秸秆中镉含量均随土壤镉浓度增加而升高.恢复系T3028和水稻品种岗优725的籽粒富集镉的能力较强,不育系川33B籽粒不易富集镉.不同基因型水稻耐受镉的浓度约为0.3 mg/kg.     

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。     

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。     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉(Cd)的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米(可食部位)对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系.结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁>可溶性部分>细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762-2005对大米中Cd的限最标准(≤0.2 mg·kg~(-1)),水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0mg·kg~(-1)(博优225)、3.1 mg·kg~(-1)(矮糯).因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险.     

赤泥对Ｃｄ污染稻田水稻生长及吸收累积Ｃｄ的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

耐镉菌株对土壤镉形态及土壤微生物群落结构的影响

通过传统的分离方法和室内培养实验,从污染土壤中筛选和分离耐镉菌株并分析耐镉菌株对土壤镉形态及微生物群落结构的影响。从浙江省富阳市电镀厂污染土壤中分离得到具有强活化作用的耐镉菌株m6,形态学观察和16S rDNA序列分析可知,m6与Arthrobacter的16S rDNA序列具有99%的同源性,其在系统发育地位上属于Bacteria,Actinobacteria,Actinobacteridae,Actinomycetales,Micrococcineae,Arthrobacter。研究表明耐镉菌株m6可使土壤中水溶态镉增加2倍多,可交换态镉增加16%。Biolog-ECO法的结果表明,接种耐镉菌株培养后土壤的AWCD值提高14%~146%,而且土壤微生物对31种碳源中的糖及衍生物、胺类碳源和多聚物类利用程度增加;磷脂脂肪酸法(PLFA)分析结果表明,与不接种菌株m6相比,接种土壤的脂肪酸总量增加了23.65%,代表真菌的特征脂肪酸(如18:2ω6,9、16:1ω5c、18:1ω9c)明显增加,但土壤的G^-/G⁺比值与对照相比降低38.6%,而且土壤中代表放线菌的特征脂肪酸(如l0Me 16:0、l0Me 17:0和10Me 18:0)的多样性有所降低。