铅污染对高羊茅生长、无机离子分布和铅积累量的影响

在水培条件下,用浓度为0、500、1000和1500 mg/L 的Pb2+〔Pb(NO3)2〕处理高羊茅植株(Festuca arundinacea),研究铅污染对高羊茅植株生长的影响,NO3-、K+、Ca2+、Na+、Mg2+和Mn2+含量和Pb2+积累量的变化情况。结果表明,与对照相比,Pb2+胁迫下的高羊茅植株鲜重、干重、含水量和根系活力都下降,质膜透性呈上升趋势,MDA含量先略下降后升高;Pb2+胁迫下根和叶的NO3-、K+和Ca2+含量均低于对照,而根的Na+、Mg2+和Mn2+含量相比对照呈先上升后下降趋势,叶片的Na+、Mg2+和Mn2+含量则变化不大;与对照相比,根和叶的Pb2+含量、根Pb2+积累量急剧上升,叶和单株Pb2+积累量则先急剧上升后略下降;在浓度为1000 mg/L Pb2+处理下,Pb2+积累率为55.74%。因此,高羊茅经Pb2+处理后,Pb2+在植株体内积累,引起根系活力下降,导致植株失水,氮素营养不足,细胞膜脂质过氧化作用加剧,干扰无机离子稳态等一系列伤害,这些伤害作用使植株生长受抑制,且这种抑制作用随着铅处理浓度的增加而加重。从植物修复的观点来说,对Pb污染的土壤,高羊茅是一种具有较大修复潜力的草坪草。     

Pb胁迫下外源GSH对马蔺体内Pb积累和非蛋白巯基化合物含量的影响

采用溶液培养研究Pb胁迫以及Pb胁迫下添加外源谷胱甘肽(GSH)和丁胱亚磺酰胺(BSO)对马蔺根和叶干质量、Pb含量以及非蛋白巯基总肽(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和其他非蛋白巯基化合物(植物螯合肽(PC)、半胱氨酸(Cys))含量的影响.结果表明,300 mg/L高浓度Pb胁迫下马蔺根系内Pb的大量积累显著抑制马蔺根系的生长,但同浓度Pb胁迫下添加100 mg/L GSH后马蔺体内Pb含量和干质量均不同程度增加,尤其是地上部,地上部干质量比300 mg/L单独Pb胁迫下马蔺根系干质量增加20.5％,接近于对照水平.而300 mg/L的Pb胁迫下添加100 mg/L BSO(GSH和PC合成抑制剂)后马蔺根系和地上部干质量均不同程度下降,根系降幅较大.根和叶中非蛋白巯基化合物含量检测显示,与单独Pb胁迫相比,Pb胁迫下添加GSH后马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量均呈增加的趋势;而Pb胁迫下添加BSO后除马蔺地上部其他非蛋白巯基化合物含量略有增加外,马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量较单一Pb胁迫下均出现不同程度下降,尤其根系内GSH含量降幅最大.综合分析Pb胁迫下添加外源GSH和BSO后马蔺干质量、Pb含量以及不同非蛋白巯基化合物含量的变化及关系,表明Pb胁迫下添加BSO后马蔺生物量的下降可能与非蛋白巯基化合物合成受抑尤其是GSH的合成降低有关.因此,Pb胁迫下GSH在马蔺Pb吸收转运和解毒中具有更重要的作用.     

Pb2+胁迫下黑麦草对外源有机酸的响应机制

为探讨根系分泌有机酸对植株吸收富集Pb2+的影响,土壤Pb2+含量为500mg/kg的条件下,设计外源有机酸类型为草酸、冰乙酸、丙二酸、酒石酸和苹果酸,其浓度均为1,3,5,6,7mmol/kg。在模拟日光温室中采用盆栽根袋法对黑麦草生长发育指标,根际与非根际土壤理化性质及黑麦草吸收富集效果进行分析。研究得出,外源有机酸能够在一定程度上促进黑麦草地上部分和根系干物质量的增加,黑麦草根系对Pb2+的吸收富集效果大于地上部分,有机酸的加入活化了土壤中的Pb2+,促进了植株对Pb2+的吸收富集。黑麦草根际土壤pH、Eh值和Pb2+残留量均小于非根际。酒石酸、苹果酸和丙二酸既不影响黑麦草植株生长,又可有效增加其对Pb2+的吸收富集,主要是增加地上部分对Pb2+的吸收富集;冰乙酸可显著活化土壤中的Pb2+。     

铜胁迫对弯囊苔草（ Carex dispalata）生长和生理特性的影响

用水培方法研究了弯囊苔草在不同Cu^2＋浓度（1、5、25 mg·L^-1）胁迫下的生长特性和部分生理生化指标的变化。结果表明,不同Cu^2＋浓度胁迫下,弯囊苔草正常生长,但其生长特性表现出高浓度抑制的相关性, 高浓度下没有新生根。弯囊苔草叶片3种抗氧化酶活性都随胁迫时间的延长呈先上升再下降趋势。SOD在处理的第4 d达到峰值,且活性一直显著高于对照（P＜0.05）,3种Cu^2＋浓度处理下的峰值大小顺序为5 mg·L^-1＞25 mg·L^-1＞1 mg·L^-1。POD和CAT活性在处理第7 d达到峰值,POD活性峰值大小顺序为5 mg·L^-1＞1 mg·L^-1＞25 mg·L^-1;CAT活性峰值大小顺序为25 mg·L^-1＞5 mg·L^-1＞1 mg·L^-1。丙二醛（MDA）和可溶性糖含量都是随着胁迫时间的延长而上升,处理结束时的丙二醛（MDA）（r=0.988 0）和可溶性糖含量（r=0.951 2）与Cu^2＋浓度表现出正相关性。脯氨酸（Pro）含量随胁迫时间的延长也呈先上升后下降趋势,1 mg· L^-1和5 mg·L^-1 Cu^2＋浓度处理下脯氨酸（Pro）含量在处理第4 d达到最大值,25 mg·L^-1高浓度处理下脯氨酸（Pro）含量在处理第7 d达到最大值。叶绿素在5、25 mg·L^-1 Cu^2＋浓度处理下随胁迫时间的延长呈先上升后下降的趋势,1mg·L^-1Cu^2＋处理下的叶绿素含量不断上升,实验结束时各处理下叶片的叶绿素含量与处理浓度呈负相关。结果表明弯囊苔草能通过调节体内抗氧化酶活性来增强其抗氧化胁迫能力,这为其作为铜污染水体的修复植物提供了可能。     

Ni、Pb、Cd复合胁迫对匍灯藓生理特性的影响

以匍灯藓(Plagiomnium cuspidatum (Hedw.)T.Kop.)为材料,通过土培法探究Ni、Pb、Cd胁迫对苔藓光合系统、抗氧化系统的影响.结果表明:(1)随着处理重金属浓度的增加,匍灯藓叶绿素含量显著性下降(p＜0.05),并且苔藓对Ni+Pb和Pb+Cd处理更为敏感.(2)在不同重金属处理下,AsA含量的增加趋势是Ni+ Pb＞Ni＞Ni+ Pb+Cd＞Cd+ Ni＞ Pb＞ Pb+ Cd＞Cd.(3)Ni、Pb、Cd单种元素处理和Ni+Pb处理的苔藓SOD活性,在低浓度下升高,在高浓度下降低;其余处理方式下SOD活性呈下降趋势,下降速率较快的是Ni+Pb+Cd和Cd+ Ni处理.POD和CAT活性均随着胁迫浓度的增加而下降;当处理方式为Ni+Pb+Cd且浓度为160 mmol/L时,POD活性最低,比对照组下降了98.39％;CAT活性在Ni+Pb处理时下降速率最快.PPO活性仅在Ni+Pb+Cd处理时出现高浓度抑制现象;其余相对于对照组都增加,而且2种元素处理的增加量明显大于单种元素处理.匍灯藓的抗氧化体系中对Ni、Pb、Cd复合处理的抵抗起关键作用的是AsA和PPO,可作为藓类植物受Ni、Pb、Cd复合胁迫的敏感生理指标.     

EDTA对铅污染土壤上芥菜生长及铅积累特性的影响

采用盆栽实验研究了EDTA对Pb污染土壤上芥菜生长及Pb积累特性的影响。结果表明,单独Pb处理对芥菜生物量没有明显的影响,但高Pb处理(2000mg kg-1 Pb)芥菜地上部含水量显著降低;Pb处理芥菜体内Pb含量随土壤Pb浓度的增加而明显增加,根系Pb含量高于地上部Pb含量;3mmol kg-1 EDTA处理能促进土壤Pb溶解,增加土壤有效Pb含量,影响芥菜的正常生长,芥菜地上部生物量下降,高Pb浓度处理比低Pb浓度处理更明显;EDTA处理14天芥菜地上部和根系Pb积累量都比不加EDTA的对照明显增加,地上部Pb总量增加到对照的13.1～80倍;EDTA处理芥菜地上部与根系Pb含量的比值上升,表明EDTA处理促进Pb向地上部运输,这种促进作用因土壤Pb浓度的不同而略有差异。     

铅胁迫对芦竹抗氧化酶活性的影响

研究了在不同浓度Pb2+胁迫下,芦竹(Arund donax Linn.)体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)3种抗氧化酶活性随时间的变化情况。结果显示,芦竹遭受Pb2+胁迫初期,3种酶活性较对照值有明显增高;随着污染浓度加大和时间延长,3种酶活性又出现下降,降低程度与受污染浓度和时间有关。Pb2+胁迫初期,芦竹幼苗体内的抗氧化能力增强,表现出对抗氧化酶的激活效应,但随着植物生长,Pb2+在植物体内迁移,其叶片内抗氧化能力降低,表现出对抗氧化酶的抑制效应。抗氧化酶活性产生的效应强弱及维持期长短与Pb2+胁迫浓度有关,胁迫初期一般是Pb2+浓度高,抗氧化酶活性升高明显;胁迫后期Pb2+浓度低,活性维持期长。Pb2+胁迫对过氧化氢酶和过氧化物酶的影响没有超氧化物歧化酶的影响显著,但3种酶活性的变化趋势基本一致。     

不同浓度Hg2+ 、Cr3+ 和Pb2+单一胁迫对绿豆膜脂过氧化物含量及抗氧化酶活性的影响

研究了不同浓度Hg2+、Cr3+ 和Pb2+胁迫条件下,绿豆花荚期叶片中膜脂过氧化物（MDA）含量及抗氧化酶,包括(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的变化情况。结果表明,Hg2+、Cr3+和Pb2+胁迫后,随着浓度的升高,绿豆叶片中MDA含量也逐渐升高,与对照相比均呈差异显著性;在Cr3+和Pb2+胁迫下,绿豆叶片中SOD酶活性随着浓度的升高呈现升高的趋势;在低、中浓度Hg2+胁迫下,SOD酶活性低于对照,但高浓度下,SOD酶活性高于对照;Hg2+处理后,POD随着浓度的增加,表现出先升高后降低又升高的趋势;低、中浓度Cr 3+处理使绿豆叶片内POD活性降低,但在高浓度时表现出POD活性增强;随着Pb2+处理浓度的增加,POD活性逐渐降低;Hg2+ 和Cr3+处理使CAT活性升高,但Pb2+处理后,CAT活性随浓度的升高先下降,再升高,然后又下降。研究表明Pb2+对绿豆的生态毒性较大。     

异质Pb胁迫对超富集植物金丝草根系生长及生物量分配的影响

以Pb超富集植物金丝草（Pogonatherumcrinitum）为试验材料,设置不同Pb浓度的土壤异质胁迫室内模拟试验,定量测定不同Pb胁迫浓度和斑块中金丝草的根长、体积、表面积、平均直径等形态指标,以及根系和地上部分的生物量,比较不同异质Pb胁迫下金丝草根系形态指标及生物量分配的差异。结果表明,异质Pb胁迫对金丝草根长、根体积、表面积影响较明显,但对根平均直径的影响较小;随Pb胁迫浓度的增加,金丝草在Pb胁迫斑块和无Pb斑块的根长、根体积和表面积均呈逐渐增大的趋势,但无Ph斑块均大于Pb胁迫斑块;无Pb左室、Pb胁迫右室及整株根冠比均随Pb胁迫浓度的增加表现为先增大后减小的变化规律,表明轻度Pb胁迫条件下金丝草根系生物量分配较多,但随Pb胁迫浓度的增大,地上部的生物量所占比例逐渐增大。     

黑麦草对土壤中Pb的富积作用及耐受性研究

通过土培实验研究了在单一因素影响下,不同浓度的Pb对黑麦草种子萌发及幼苗生长的影响,同时测定了其抗性生理指标的改变以及地上部分和根系对Pb的富集作用.实验结果表明,低浓度的Pb(＜500 mg/kg)单一污染时,对黑麦草种子萌发及幼苗生长有促进作用.高浓度时有显著的抑制作用.且随着浓度的升高(500～2 000 mg/kg),抑制作用和毒害作用都加强,各项指标均出现显著降低.同时,随Pb浓度增加,丙二醛(MDA)和可溶性糖含量显著增加,呈极显著正相关.叶片光合色素含量先增后减,呈负相关.黑麦草对Pb有一定的富集能力,当Pb浓度为500 mg/kg时,地上部分相对累计量达到最大.     

深色有隔内生真菌柱孢顶囊壳对玉米幼苗生长、光合作用及耐铅能力的影响

Dark septate endophytic (DSE) fungi are ubiquitous and cosmopolitan,and occur widely in association with plants in heavy metal stress environment.However,little is known about the effect of inoculation with DSE fungi on the host plant under heavy metal stress.In this study,Gaeumannomyces cylindrosporus,which was isolated from Pb-Zn mine tailings in China and had been proven to have high Pb tolerance,was inoculated onto the roots of maize (Zea mays L.) seedlings to study the effect of DSE on plant growth,photosynthesis,and the translocation and accumulation of Pb in plant under stress of different Pb concentrations.The growth indicators (height,basal diameter,root length,and biomass) of maize were detected.Chlorophyll content,photosynthetic characteristics (net photosynthetic rate,transpiration rate,stomatal conductance,and intercellular CO2 concentration),and chlorophyll fluorescence parameters in leaves of the inoculated and non-inoculated maize were also determined.Inoculation with G.cylindrosporus significantly increased height,basal diameter,root length,and biomass of maize seedlings under Pb stress.Colonization of G.cylindrosporus improved the efficiency of photosynthesis and altered the translocation and accumulation of Pb in the plants.Although inoculation with G.cylindrosporus increased Pb accumulation in host plants in comparison to non-inoculated plants,the translocation factor of Pb in plant body was significantly decreased.The results indicated that Pb was accumulated mainly in the root system of maize and the phytotoxicity of Pb to the aerial part of the plant was alleviated.The improvement of efficiency of photosynthesis and the decrease of translocation factor of Pb,caused by DSE fungal colonization,were efficient strategies to improve Pb tolerance of host plants.     

土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态和功能特征的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态及功能的影响。结果表明:(1)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势,而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势,表明在胁迫条件下,红砂幼苗细根可通过根长、比根长、表面积、比表面积的增加与直径和体积的减小来适应逆境胁迫。随根序的升高红砂幼苗细根直径呈增大趋势,而根长和比根长表现出减小趋势,比表面积呈先升高后降低的趋势。(2)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根全C含量呈降低趋势,而全N含量先呈明显的降低趋势,后呈升高趋势,表明在中度胁迫下红砂幼苗细根呼吸作用明显降低。随根序的升高红砂幼苗细根全C含量呈增加趋势,而全N含量呈下降趋势,表明红砂幼苗较低级根序具有较强的呼吸作用与代谢活性。(3)红砂幼苗细根根长与全C含量之间呈极显著正相关关系;直径与全C含量之间呈显著正相关关系;比根长与C含量呈显著负相关关系。     

不同基因型玉米品种对Pb的富集特征

为了研究不同基因型玉米品种对Pb的富集特征,选用2个Pb低富集玉米品种(曲辰11号、曲辰3号)和2个Pb高富集玉米品种(靖丰8号、旭玉1446),开展Pb胁迫(2 000 mg·kg-1)下的大田试验,研究了玉米植株生物量的变化、各部位Pb含量、Pb总吸收量、富集与转运规律、土壤p H值及有效态Pb含量。结果表明:(1)与对照相比,Pb胁迫导致4个玉米品种根、茎、叶和籽粒生物量不同程度的下降,总生物量下降9.65%~20.46%,但低富集玉米品种生物量的下降程度小于高富集玉米品种;(2)玉米各部位的Pb含量分配规律为根叶茎籽粒,分别为95.39~121.02、25.56~43.21、14.06~25.41、2.52~5.38 mg·kg-1;低富集玉米品种根的Pb含量高于高富集玉米品种,而茎、叶和籽粒的Pb含量低于高富集玉米品种;玉米植株对Pb的总吸收量为4.46~7.94 mg·株-1,低富集玉米品种植株的Pb总吸收量显著低于高富集玉米品种;(3)不同基因型玉米品种对Pb的富集系数和转运系数均小于1,表现为低富集玉米品种低于高富集玉米品种;(4)不同基因型玉米品种土壤p H值为6.60~6.82,且低富集玉米品种显著高于高富集玉米品种,土壤有效态Pb含量范围为969.86~1 116.15 mg·kg-1。     

Cadmium,Nickel, Chromium,and Lead Levels in Soils and Vegetables under Long‐Term Irrigation with Industrial Wastewater

Abstract: The industrial activity areas, rivers, and water sources in neighboring areas are influenced by wastewater of manufacturers. Utilizing water influenced by wastewater increased heavy metals in soils and plants. In 2004, to investigate the effects of wastewater on cadmium (Cd), nickel (Ni), chromium (Cr), and lead (Pb) content in soil and plants, wastewaters of three manufactures (chrome chemical, wood and paper, and textiles) were examined. At harvest time roots, whole shoots (rice, spinach, clover, grass), and rice grain in industrial wastewater–influenced areas and uninfluenced areas were sampled. Soil samples were also taken (0–15, 15–30 cm). Results indicated that when wastewater was discharged into the river water, the concentrations of Cd, Ni, Cr, and Pb increased in river water. Application of river water influenced by industrial wastewater for irrigation of rice and another plants enhanced, the amounts of available Cd, Ni, Cr and Pb in soil. In subsurface horizons (15–30 cm), the concentrations of heavy metals were more than in the surface horizon (0–15 cm). With increasing cation exchange capacity in the soil, the amount of available Cr increased. When the calcium carbonate content in soils was raised, the available Cd and Pb increased in the soil, but Ni and Cr decreased. Meanwhile, organic matter enhanced the concentrations of heavy metals in soil. Accumulations of heavy metals were higher in the roots of rice (control and treatment) than in shoot and rice grain. Cadmium accumulation in rice root was three times that in whole shoot, and grain was two times more than control. The concentrations of Ni, Cr, and Pb in root, whole shoot, and grain of rice were two times higher in industrial wastewater–treated areas. The concentrations of heavy metals in root and whole shoot of spinach, clover, and grass in industrial wastewater area increased about 100%, but not to a toxic level. Cadmium translocated more than other heavy metals from soil to root, whole shoot, and grain of rice, and whole shoot of spinach, clover, and grass.     

胁迫和对照条件下水稻品种铅积累的差异

为选育籽粒中对Pb低积累或低吸收水稻品种提供依据,本研究采用盆栽试验方法,比较了不同类型水稻品种及植株不同部位在胁迫和对照条件下对Pb的吸收积累特性。结果表明,供试品种不同部位中Pb含量的变异系数较高,变幅在18.34%～35.57%。不同部位中Pb的含量差异明显,根系对Pb具有较强的积累能力。胁迫条件下,根系中Pb的平均含量为287.616mg·kg^-1,约是茎叶和糙米含量的58倍和1267倍;对照条件下,根系中Pb的平均含量为9.078mg·kg^-1,约是茎叶和糙米含量的3倍和50倍;胁迫条件下根系中Pb的含量是对照的36.34倍,而茎叶和糙米分别是对照的1.65倍和1.36倍。不同品种对Pb的积累能力存在显著差异,同一品种在胁迫与对照条件下对Pb的含量也存在明显差异,其中,宁54146对Pb胁迫较敏感。相关分析表明,对照和胁迫条件下,植株不同部位中Pb的含量均不存在相关性。     

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。