杂交狼尾草对土壤锌／十溴联苯醚复合污染的生理响应及修复

采用室内盆栽试验,研究了杂交狼尾草对土壤中Zn／十溴联苯醚（BDE-209）污染的生理响应及修复效果。结果表明,杂交狼尾草的生物量随着BDE-209浓度增大而升高,低中浓度Zn／BDE-209复合污染明显促进了植株生长;在单-BDE-209和复合两种污染条件下,随着污染物浓度上升,丙二醛（MDA）含量上升,可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性均呈下降趋势;植物地下部分对zn和BDE-209的积累均大于地上部分,随着BDE-209浓度增大,植物对zn和BDE-209积累量上升,低中浓度Zn／BDE-209复合污染对积累、转运zn和BDE-209均有促进作用,植物地下部分对zn的富集系数高达7．78;杂交狼尾草对复合污染土壤中BDE-209去除率高达60．73％,不同去除效果为根际去除率〉非根际去除率〉无植物去除率。     

间作条件下超积累和非超积累植物对重金属镉的积累研究

通过温室盆栽试验,研究了超积累植物龙葵、非超积累植物黑麦草、苋菜分别与玉米间作条件下对重金属Cd的积累特性。结果表明,几种间作作物中地上部生物量最大的是龙葵,其次是苋菜,最小的是黑麦草,其中土壤Cd浓度为1.59 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.41、10.6倍;土壤Cd浓度为1.92 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.42、9.06倍,3种富集植物地上部生物量的差异达到显著水平。玉米间作条件下超积累植物龙葵各器官中Cd含量表现为叶茎籽粒根,即地上部大于根部;而苋菜中Cd含量表现为根茎叶,黑麦草中Cd含量表现为根部地上部,即非超积累植物Cd含量为根部大于地上部。土壤中Cd含量为1.59 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的28.0、59.9倍;龙葵的富集系数是苋菜、黑麦草的28.2、59.3倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的8.08、55.9倍。土壤中Cd含量为1.92 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的30.8、43.5倍;龙葵的富集系数分别是苋菜、黑麦草的29.4、41.4倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的7.98、53.6倍。综上可知,超积累植物龙葵对土壤中Cd的吸收与转运能力远远大于非超积累植物苋菜、黑麦草,龙葵是最理想的与玉米间作的Cd污染土壤修复的植物修复材料。     

南京栖霞重金属污染区植物富集重金属效应及其根际微生物特性分析

以南京栖霞重金属污染区5种植物及其根际土壤为研究对象,对植物富集重金属特征以及重金属含量与根际土壤细菌数量、土壤酶活性等的相关性进行了调查分析。结果发现,植物根际重金属污染物以Zn和Cd为主;重金属污染地区的植物有较强的吸收重金属能力,龙葵和茼草具备了超积累植物的基本特征;植物根际细菌和Pb抗性细菌的数量达到了107CFU g-1土;根际土壤酶活性未受到重金属的毒害或受到的毒害很小;植物体中重金属含量与土壤重金属含量及其存在状态、土壤酶、土壤重金属抗性细菌有显著的正相关性。根际土壤细菌尤其是具有重金属抗性的活性细菌可能会促进土壤重金属的活化,由此促进植物体对重金属的吸收和转运。     

Na2S2O3对植物修复Hg污染土壤的影响

为研究添加化学调控剂对植物修复Hg污染土壤的影响,寻找经济有效的Hg污染土壤的植物修复手段。采用盆栽试验,研究添加Na2S2O3后对金盏菊(Kalendae)和芥菜(Mustum)修复Hg污染土壤的影响。Na2S2O3的加入促进了植物对各形态Hg的吸收,植物修复后土壤中各形态Hg的含量表现为残留态>过氧化氢态>酸溶态>碱溶态>水溶态。高浓度的Na2S2O3对植物生长产生一定的抑制作用,同时也会抑制土壤Hg向植物体内迁移。Na2S2O3浓度为1mg/kg时,植物对Hg的吸收量最大,金盏菊和芥菜中Hg的含量分别达到0.089 9,0.083 8mg/kg。Na2S2O3对金盏菊吸收Hg的促进作用比芥菜明显。Hg在植物根部的富集作用比茎叶部分强,芥菜的根部对Hg的富集能力比金盏菊根部强。添加Na2S2O3后能明显提高金盏菊和芥菜修复Hg污染土壤的效果,且在浓度为1mg/kg时,金盏菊和芥菜对污染土壤修复效果最好。     

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、80mg·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65mg·kg^-1的土壤中和紫叶芥菜种植在Cd处理浓度为80mg·kg^-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100mg·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。     

煤矸石山优势植物对重金属吸收及富集特征

对六盘水市某煤矿煤矸石山14种优势植物根际土壤污染状况以及对重金属吸收与富集特征进行研究。结果表明:煤矸石风化土壤中重金属Zn、Cu、Cd和Pb有明显积累,Cd的污染最为严重。对各种植物体内的重金属含量分析发现,地上部分中Cu、Pb含量最高的植物为假酸浆,分别为46.79,12.56mg/kg;Zn含量最高的植物是酸模叶蓼,为60.97mg/kg;Cd含量最高的植物是龙葵,为1.84mg/kg。对转移系数和富集系数分析发现,鬼针草、千里光、龙葵、醉鱼草艾蒿和野棉花对Zn、Cu、Cd、Pb具有较强转移能力;假酸浆的地上部分对Cd的富集系数最高,为1.28;假酸浆的地下部分对重金属Zn、Cu、Cd、Pb的富集系数也较高,分别为1.83,0.90,3.20,1.96。因此,假酸浆可作为煤矸石风化土植被恢复的植物,同时也可用于重金属污染土壤的修复植物。     

复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究

【目的】以广东大宝山重金属复合污染农田为生长介质,通过研究水稻不同部位生长量、 金属含量、 对金属的富集系数,及其与根际、 非根际土金属含量、 形态变化的相关关系,探讨根际效应可能对水稻体内金属积累转运以及生物量的影响。【方法】选取了广东大宝山稻田重金属复合污染(As、 Pb、 Fe、 Cu、 Zn)土壤及当地常见的20个水稻品种进行根际袋试验,即将根际袋内的土视为根际土,根际袋外的土视为非根际土,将供试水稻品种种植于根际袋土壤中60天后收获,测定水稻各部位的生长量、 不同金属的含量,根际土和非根际土中各金属有效态的含量。【结果】Fe、 Cu、 Pb、 Zn、 As在根部的富集系数均大于其在茎叶的富集系数,各金属在茎叶和根部的富集能力排序分别为Zn Cu As ≈ Pb ≈ Fe和Fe Zn As Cu Pb。根际土和非根际土中各种金属有效态含量均为Fe Cu Pb Zn As。研究还发现,有效态Fe、 Cu和Zn浓度对整株干重的影响显著,作用强弱顺序为Cu Zn Fe,对水稻生长影响作用显著的三种有效态金属Fe、 Cu和Zn均为植物生长所必需的元素。供试土壤中有效态Cu浓度对水稻的生长所起的作用最强。根际土有效态Fe浓度对根系Fe的积累作用效果显著,有效态As浓度显著抑制了根系Fe的积累,且有效态As浓度的作用强于有效态Fe。【结论】根际土中有效态Fe对株高、 根干重、 茎叶干重和整株干重均起着抑制作用,有效态Cu对水稻生长起到了促进作用。根际土有效态As和非根际土有效态Zn对根部Fe的积累起到了抑制作用,根际土有效态Fe和非根际土有效态Cu则起到了促进作用。非根际土有效态Fe和有效态Zn对水稻根长的增加均起到了促进作用。     

丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了两种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和 Glomus etunicatum对三叶草(Trifolium subterraneum L.)和辣椒（Capsicum annuum L.）修复芘污染土壤的影响。供试土样中芘初始浓度为0 ~ 75.18 mg/kg。结果表明,接种AMF可促进供试植物对土壤中芘的吸收,并且显著提高三叶草根的芘含量、根系富集系数、根和茎叶的芘积累量,但对辣椒根和茎叶芘含量、根系富集系数的影响不显著,这主要与植物的菌根侵染率和“菌根依赖度”不同有关。接种AMF土壤中芘的削减率高于普通植物修复,但植物吸收积累对修复的贡献率小于0.2%;因此推测,AM作用下良好的根际环境对土壤微生物数量和活性的提高、进而对土壤中芘降解的促进可能是菌根修复的主要机理。     

几种豆科、禾本科植物对多环芳烃复合污染土壤的修复

通过盆栽试验,研究了几种豆科植物与禾本科植物对多环芳烃(PAHs)复合污染土壤的修复作用。结果显示,90天后8种植物对土壤中PAHs均有不同程度降解效果,其中紫花苜蓿和多年生黑麦草对土壤PAHs的去除率分别达48.4%、46.8%,且对3环PAHs去除较为彻底,对4环及4环以上的PAHs去除效果较差。8种供试植物对PAHs均有一定的吸收、富集与转运的能力,紫花苜蓿和多年生黑麦草对土壤PAHs的生物富集系数分别为0.096、0.085,其提取修复效率为0.017%和0.013%。可见,紫花苜蓿和多年生黑麦草具有较好的根际修复潜力。     

油葵和苦荬菜根际土壤中镉和锌的活化机制及修复潜力比较

  目的  研究油葵和苦荬菜根际土壤固、液相对镉（Cd）和锌（Zn）的活化机制,比较两种植物在轻、中度复合污染农田的修复潜力。  方法  通过大田试验种油葵和苦荬菜,测定成熟期土壤的pH值、有机酸、重金属总量及其生物有效性;测定土壤溶液中的溶解性有机质（DOM）、主要离子、水溶态重金属及其形态分布;测定植物各部位中重金属的浓度及形态,通过计算重金属在植物中的富集系数（BCF）和转运系数（TF）,比较两种植物对土壤重金属污染的修复潜力。  结果  油葵和苦荬菜根系分泌的低分子有机酸均使根际土壤pH值下降明显,显著低于非根际土壤（P < 0.05）;苦荬菜根际土中低分子有机酸及DOM的浓度显著高于油葵根际土（P < 0.05）。两种植物根际土壤溶液中的Cd以离子态和DOM结合态为主,Zn以离子态为主;两种植物根际土壤中有效态的Cd差异不显著,油葵根际有效态Zn显著高于苦荬菜;两种植物根际土壤的Zn和Cd有效态与土壤溶液中Cd-DOM和Zn-DOM呈显著相关。苦荬菜根对重金属的富集能力较强,但油葵地上部分能吸收转运更多的Cd和Zn,并在叶中以毒性较低的不溶性磷酸盐结合态和草酸结合态富集。  结论  两种植物根际分泌的有机酸可以增加根际土壤中的Cd-DOM和Zn-DOM的浓度,提高土壤中的Cd和Zn的有效性,苦荬菜根际对重金属有较强的活化能力,但油葵地上部分对Cd和Zn的吸收转运能力更强。两种植物都具有较强的土壤重金属修复潜力,但从经济角度出发,油葵更适合现阶段我国农田重金属污染的修复。     

小白菜和空心菜对不同形态碘的吸收

通过营养液培养试验研究了小白菜和空心菜对不同形态碘(I-、IO3-和CH2ICOO-)的吸收特征。研究结果表明,低水平的外源碘能促进小白菜和空心菜的生长;在0～1.0.mg/L(以I计算)的碘水平范围内,小白菜和空心菜对碘的吸收量随外源碘水平的提高而增加;对不同形态碘吸收量大小顺序为:CH2ICOO-I-IO3-。小白菜和空心菜根部和地上部分中碘的含量之间呈显著相关性,其中小白菜根部和地上部分中碘的含量比约为2∶1;空心菜根部和地上部分碘的含量比约为1∶1,反映了不同蔬菜对碘吸收的差异性。     

不同寄主植物与斜纹夜蛾喜食程度、生长发育及存活率的关系研究

研究了不同寄主植物与斜纹夜蛾喜食程度、生长发育及存活率的关系结果表明 ,斜纹夜蛾喜食植物依次为槟榔芋 >莲藕 >甘蓝 >青菜 >水蕹菜 >黄牙白 >棉花 >大豆 >萝卜 >豇豆 >木耳菜 ;较喜食植物依次为花生 >芝麻 >酸模叶蓼 >四叶萍 >甘薯 >绿豆 >黄瓜 ;其余为次要寄主植物。斜纹夜蛾幼虫取食不同寄主植物 ,其发育历期、蛹重、蛹羽化出成虫比率均有显著差异 ,取食芋头、水蕹菜、青菜、甘蓝、豇豆和莲藕等作物叶片的幼虫发育历期较短 ,蛹较重 ,蛹羽化率较高 ,而取食棉花、大豆和向日葵叶片的幼虫历期相对较长 ,蛹较小 ,蛹羽化率相对较低。     

籽粕熏蒸对哈密瓜发病土壤真核生物群落组成和变化的影响

本文利用十字花科白菜型和芥菜型籽粕作为土壤绿色熏蒸剂，研究了籽粕对哈密瓜土传病害的防治效果以及该过程中真核微生物群落在哈密瓜整个生育期的动态变化。研究结果表明两种籽粕对病害有显著防控效果，与化学熏蒸剂棉隆效果相似，但对土壤中微生物群落的扰动以及根际微生物的富集方面存在明显不同。白菜型和芥菜型籽粕均能显著降低土壤中真核微生物的丰富度和多样性，并有选择性的促进土壤中某些特定微生物的恢复和富集，使得有益微生物在根际定殖。在整个过程中，子囊菌门（Ascomycota）真菌主导了微生物群落结构的变化，且在根际有益微生物的群落构建中起到了重要作用，其下属曲霉属（Aspergillus）和毛壳菌属（Chaetomium）中的慢性曲霉（Aspergillus lentulus）和未知物种（OTU_213）与发病率间呈现出显著负相关关系，可能抑制了病原菌群在根际的定殖。而棉隆处理对根际有益微生物的富集方面影响较小，对土壤微生物群落结构的作用也不显著。     

北方设施菜地夏季不同填闲作物的吸氮效果比较研究

为筛选出吸氮效果明显的北方设施菜地夏季填闲作物,在北京郊区设施菜地,以甜玉米、高丹草、红叶苋菜、空心菜和小麦等5种不同作物为处理设置试验小区,开展田间监测、土壤和植株样品采集及检测,进行试验数据和资料的统计分析。结果表明,5种作物中,甜玉米生物量大、吸氮量大且速率快,阻控硝酸盐向深层土壤淋溶能力强。本试验条件下,甜玉米生物量和吸氮量分别达到92335kg·hm^-2和330kg·hm^-2;种植甜玉米后,0-120cm土层的硝酸含量减少近140kg·hm^-2,均显著大于同等种植条件下的其他4种作物（P〈0．05）。就减少土壤硝态氮淋失的效果而言,甜玉米是北方设施菜地夏季填闲作物的较好选择。     

微生物对龙葵的生理活性和吸收重金属的影响

采用温室盆栽实验,接种从垃圾填埋场土壤中筛选的淡紫拟青霉菌和绿色木霉菌,研究其对龙葵（Solanum nigrumL.）的生理活性和吸收重金属的影响。结果表明,菌株对龙葵生长有促进作用,可增强龙葵对Cd、Pb的吸收能力。单一Cd污染时,淡紫拟青霉菌能增强龙葵的抗氧化能力,促进Cd从植物地下部分向地上部分迁移;单一Pb污染时,绿色木霉菌能降低龙葵的抗氧化能力,不能明显促进Pb的迁移。在Cd、Pb复合污染时,两种真菌的混合液能较好地促进龙葵对重金属的吸收,龙葵对Cd的富集系数最高可达到4.25,而其对Pb的富集系数最高仅为0.19。     

镉胁迫对龙葵镉的吸收积累及生理响应的影响

为揭示镉(Cd)富集植物龙葵的Cd吸收、积累与光合生理特性间的相关性,采用室内盆栽试验,在不同Cd添加水平下(0,2,5,10,20mg/kg,分别记为Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20),研究了龙葵对重金属Cd的吸收、积累特性及生理响应。结果表明:龙葵对Cd有极强的耐性,在Cd浓度为20.0mg/kg的污染土壤中仍能正常生长;Cd≤10.0mg/kg的污染土壤中龙葵对Cd的富集、转运系数均大于1;但Cd20处理龙葵对Cd的富集和转运能力显著下降。Cd在龙葵中的分布为地上部地下部,并且各处理(Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20)龙葵地上部Cd的积累量也显著高达地下部Cd积累量的10~15倍。同时,随土壤Cd浓度增加不仅引起龙葵对重金属Cd的吸收、转运的变化,也会引起龙葵光合生理指标的相应变化,当土壤Cd含量增加到10mg/kg时,龙葵地上部旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)最强,显著高于Cd0、Cd2、Cd5处理(p0.05)23.71%~79.80%,当土壤Cd含量持续增加,龙葵的光合强度呈显著下降的趋势。龙葵吸收Cd主要受植物外部因素土壤Cd浓度(SCCD)的影响,与Pn、Tr和Gs等内部因素并无显著相关性。因此,试图通过对龙葵的光合生理调控实现提高龙葵对Cd的吸收、积累并不能达到理想的效果,对揭示龙葵富集Cd的机理及调控机制还需进一步的研究。     

十溴联苯醚对两种土壤酶活性的影响

以十溴联苯醚(BDE-209)作为外加污染源,测定不同浓度的污染物(1、10、50、200、500 mg/kg)在1~115天处理期对水稻土和菜田土脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性的影响。结果表明,不同浓度BDE-209处理对水稻土和菜田土中3种土壤酶活性的影响不同:在水稻土中,第1天时BDE-209处理即对土壤蔗糖酶、脲酶活性产生了较为显著的促进作用,对酸性磷酸酶活性产生了显著的抑制作用,而在菜田土中,这种现象的出现是在处理后的第14天;在1~50 mg/kg浓度围内,BDE-209处理对水稻土和菜田土酶活性的促进/抑制作用基本随着BDE-209浓度的增大而增强,而在200、500 mg/kg浓度处理下,作用不明显;在水稻土中各处理脲酶与酸性磷酸酶活性动态变化相关性显著,在菜田土中各处理磷酸酶和蔗糖酶活性动态变化相关性显著。因此,BDE-209对不同土壤酶的作用因土壤类型不同而有所差异,应根据不同土壤选择恰当的土壤酶作为土壤BDE-209污染程度的指标。     

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。