水稻根表铁氧化物胶膜对水稻吸收磷的影响

本文采用营养液培养方法研究了根表铁氧化物胶膜对水稻吸收磷的影响。结果表明，水稻报表的铁氧化物胶膜随营养液中Fe2+浓度的增加而增加。铁氧化物胶膜可富集生长介质中的磷，根表铁膜数量越多，富集的磷量也越多。根表铁股可促进水稻对磷的吸收，但这种促进作用的大小依赖于根表铁膜数量。根表铁膜数量为24570mp／kg时，促进作用达到最大，此后随着铁膜数量的增加，水稻吸收磷的数量下降，但仍高于根表没有铁膜的水稻。因此，水稻根表形成的铁氧化物胶膜在一定程度上是一个磷富集库，对水稻吸收磷起促进作用。在此过程中，缺铁条件下水稻根分泌物中的植物铁载体对淀积铁氧化物胶膜的水稻根系吸收磷没有明显的作用。     

鄱阳湖湿地植物根表铁膜形成的影响因素分析

湿地植物为了适应渍水环境,形成了大量的通气组织,植物可以通过通气组织将氧气输送到根系,从而将Fe2+氧化成铁的氧化物或氢氧化物沉积在植物的根表,形成铁膜。淹水土壤中植物根表形成铁膜必须具备两个条件,一是植物根际处于局部氧化状态,二是生长介质中存在大量的Fe2+。通过溶液培养和土-砂联合培养法,研究了Fe2+浓度、植物种类、诱导时间、p H值、水位变化、根系分泌物对根表铁膜形成的影响。结果表明:苔草和虉草根表铁膜的含量随Fe2+浓度的增加而增加,随诱导时间的延长呈上升的趋势,根系分泌物浓度与铁膜的量呈负相关,随水位的增加呈现先升高后降低的趋势,在水位2~3 cm,p H为5.5~6时根表铁膜的生成量达到最大值。     

铅污染土壤中根表铁膜对宽叶香蒲利用磷的影响

为研究铅污染土壤中根表铁膜对宽叶香蒲（Typha latifolia L.）磷利用效率的影响,利用根袋培养方法在两个Fe2+水平（20、100 mg/L）下诱导根表形成铁膜的宽叶香蒲移栽于土壤中,经4个Pb2+浓度（0、100、500、1000 mg/kg）处理后淹水培养4周,分析根表铁膜和植物体内磷含量。结果表明,地上部生物量随着铅污染强度的增加呈降低趋势但差异不显著（P0.05）;低铁（20 mg/L）诱导处理的地上部和地下部生物量分别比相应高铁（100 mg/L）诱导的高3.5%～19.6%和7.6%～39.8%,且铁对地上部生物量的影响达到极显著差异（P0.01）。根表铁膜量随铅污染程度的增加而下降;高铁诱导处理宽叶香蒲的新根形成的铁膜量以及其吸附的磷均高于低铁诱导处理的植株。除1000 mg/kg铅处理外,低铁诱导后植株中磷的含量均比高铁诱导的植株高。本试验条件下,铅污染土壤中植物利用磷为低铁膜量大于高铁膜量。     

根表铁膜对元素吸收的效应及其影响因素

水生植物根系表面普遍形成铁膜,铁膜的形成是水生植物适应淹水和其他环境胁迫的重要机制之一.大量研究表明铁膜在植物吸收有益营养元素和有害元素中有重要作用.本文总结了植物根表铁膜形成的过程及铁膜的形态、组分、数量等特征,阐述了铁膜对植物吸收元素的效应.水生植物根表的铁膜能够阻止植物对金属元素的吸收,也可充当植物根系表面的养分"库",在植物需要养分时铁膜中的养分可以被活化并被植物吸收利用.此外铁膜的效应还与根表铁膜的数量有关,少量铁膜能够促进植物对养分的吸收,而大量铁膜则阻止植物对养分的吸收.造成铁膜不同效应的因素包括植物、重金属和研究采用的手段和技术等.如植物种类、品种、生育阶段以及营养状况、植物的培养方式、所研究的金属离子种类以及根表铁膜的分析技术等均可影响试验结果.进一步的研究工作需考虑铁膜形成的外部环境,利用原位技术以确定铁膜中元素的分布和化学形态,并将铁膜的效应与土壤植物的整体反应结合起来进行系统的研究.     

水稻根表铁膜形成机制及其生态环境效应

许多水生植物的根系表面及其根际微环境都具有形成铁膜的能力,根表铁膜是植物适应水生环境的重要机制。本文叙述了水稻根表铁膜的形成条件、化学组成与空间分布,分析了根表铁膜形成的生理与分子机理。探讨了根系氧化酶、氧化性物质、根系泌氧能力、根际氧化性微生物活性及相关基因在铁膜形成过程中的作用; 在此基础上,进一步分析了水稻根表铁膜的营养效应和阻止重金属离子对根系的毒害效应。最后就根表铁膜的研究方法与调节机制进行了展望。     

不同土壤的还原状况对铁镉形态转化和水稻吸收的影响

采用土壤-蛭石联合培养,以填充蛭石的网袋模拟根际,置于红壤、水稻土、盐土中后淹水栽培水稻13 d.试验结果表明,水稻栽培期问,红壤、水稻土、盐土pH变化范围分别为6.05 ～6.78、6.47 ～7.33、6.42 ～7.44;有机质处理下,除红壤根际pH明显升高外,其余土壤根际和非根际pH均有所下降.各土壤对照根际Eh保持在233 ～ 385 mV;有机质处理使根际Eh下降,同时也导致除盐土外的非根际Eh上升.土壤还原溶解Fe与蛭石吸附Fe的90％以上均米自铁锰氧化物结合态铁(Oxide-Fe)组分,与溶液Eh、pe+ pH均有显著相关性,表明两表面同为Fe的氧化还原反应,但方向相反.水稻根表Fe膜的形成与根际氧化还原状况有关,在对照根际(高Eh)环境下,根表Fe含量随pH升高而降低,在有机质处理根际(低Eh)环境下则随pH升高而升高;在红壤中,根表Fe膜阻碍Fe的吸收,在水稻土和盐土中,根表Fe膜促进Fe吸收.根表Cd含量与根内Cd、地上部Cd有显著正相关;在红壤中,根表Fe膜阻碍了水稻Cd的吸附和吸收;水稻土和盐土中,根表Fe膜促进了水稻Cd的吸附和吸收.     

根系氧化力不同的水稻品种磷锌营养状况的研究

采用琼脂培养和土壤培养试验研究了根系氧化能力不同的水稻品种磷、锌的营养状况。 结果表明, 在选用的 5 个水稻品种中, 根系氧化力较高的品种 LR-2、TZ88-145 和 YY-1, 其根表铁膜数量明显高于根系氧化力较弱的品 种KZ89-113 和KZ89-112。 根系氧化能力高, 根表形成的铁膜数量多, 富集的磷、锌数量也多, 反之则少。 这就构成 了“ 根系氧化力不同的水稻品种—根表形成的铁氧化物胶膜数量不同—富集在铁膜上的磷、锌数量不同—水稻的 磷、锌营养状况不同” 的连锁关系。     

缺磷对不同作物根系形态及体内养分含量浓度的影响

采用营养液培养方法,以水稻、 小麦、 玉米和大豆为试验材料,研究了短期缺磷（2周）诱导根表沉积铁氧化物是否为水稻特有的性质,以及缺磷对不同作物根系形态及其吸收钾、 钙、 铁、 锰、 铜、 锌营养元素的影响。结果表明,供磷和缺磷处理并没有影响小麦、 玉米和大豆3种作物根系的颜色,而缺磷处理水稻根表沉积了铁氧化物而呈红（黄）棕色,且铁氧化物不均匀地富集在根细胞壁的孔隙中; 缺磷促进了水稻,小麦,玉米和大豆根系的生长,分别比供磷处理伸长了11%、 11%、 20%和11%（P0.05）。此外,缺磷胁迫下水稻根表铁氧化物增强了钙、 铁、 锰、 铜和锌在根表的富集而成为其进入根系的缓冲层。缺磷处理水稻根中铁浓度明显高于供磷处理（P0.05）,而地上部铁的浓度仅为磷营养正常水稻植株的18%,这说明缺磷诱导的铁氧化物促进了根系对铁的吸收但抑制了铁由根系向地上部的转运。短期缺磷对其他养分在水稻根中和地上部的浓度没有明显影响。对于其他 3 种作物,短期缺磷没有明显影响钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌在其根表富集及在植物体内的浓度。因此,在供试的4 种作物中,由于磷胁迫诱导根表形成铁氧化物是水稻特有的性质,铁氧化物的沉积可促进铁的吸收但抑制了铁向地上部的转运,而短期缺磷并没有影响其他3种作物对钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌养分的吸收和转运。     

镉处理根表铁膜对水稻吸收镉锰铜锌的影响

本试验利用营养液和土壤培养系统,研究不同Fe、 Cd处理下根表铁膜对水稻吸收Cd、 Mn、 Cu、 Zn的影响。土壤中Fe的水平为0、 1、 2 g/kg Fe（以FeSO47H2O的形式供应）,Cd 的水平为0、 2、 10 mg/kg Cd（以3CdSO48H2O的形式供应）。营养液中Fe和Cd的水平分别为0、 10、 30、 50、 80、 100 mg/L Fe 和 0、 0.1、 1.0 mg/L Cd。收获后测定水稻根表、 根中和地上部Cd、 Fe、 Mn、 Cu、 Zn 含量。试验结果表明,两种培养方式下,随着介质中Fe浓度的增加,水稻根表铁膜（DCB-Fe）逐渐增多。土壤培养方式下,根表铁膜中Cd 和 Mn 含量随铁膜量增加而略有增加,所有元素含量均表现为根中大于铁膜中。营养液培养条件下,根表铁膜中Mn和Cu含量在高量 Fe 供应时有所增加, Mn、 Cu、 Zn表现为铁膜中大于根中。根表铁膜中Zn含量在两种培养方式下均未呈现一定规律性变化。根中和地上部 Cd、 Mn、 Cu、 Zn 含量一般都随介质中Fe浓度的增加而下降,Cu和Zn含量在加Cd处理中下降。以上结果证明,铁膜对Cd 的吸附阻挡能力有限,对Mn、 Cu、 Zn 的吸附作用因培养方式和元素种类不同而有所差异,植株体内微量元素含量的下降主要与它们之间的相互抑制作用有关。     

中轻度砷污染土壤-水稻体系中砷迁移行为研究

通过土-砂根袋培养生物学模拟试验,运用砷形态分级的连续提取方法研究了水稻整个生育时期内砷在中轻度砷污染土壤-氧化性根际-水稻体系中的时空分布规律。结果表明:(1)该品种水稻(远诱一号)生长旺期(第三生长时期和第四生长时期)由于根系活化作用产生明显根际效应,根际土壤中各砷形态总量、无定形态砷含量均显著高于非根际土(p0.05),而有效性最低的残渣态则低于非根际土。(2)水稻根表铁氧化物膜(简称:铁膜)主要以无定型态铁和结晶态铁为主(90%),在生长旺盛期老化程度最高,且对砷富集能力与第一时期相比降低60%,与第二时期相比降低10%;根表铁膜对砷的富集作用并不完全随铁膜数量的增减而变化,还与铁膜中铁的组成形态(尤其无定形态铁)密切相关。(3)砷在土壤-根际-水稻(远诱一号)体系中迁移规律:砷随铁氧化物的还原由非根际向根际迁移并在氧化性根际富集,由于铁膜的缓冲层作用,砷很少进入作物根系,迁移至地上部的砷含量低于根中砷含量;生育初期(前两个生长时期),水稻根表铁膜主要起富集库作用,具有很强的富集砷能力,但富集的砷易解吸进入作物根系,生育后期(后三个生长时期),铁膜逐渐老化,主要起缓冲层作用,使根系砷含量与生育初期相比降低50%～90%。     

Photocatalytic Decolorization of Commercial Acid Dyes using Solar Irradiation

Four wetland plants were selected to study the effect of Fe plaque formation on phosphorus (P) accumulation in the rhizosphere and P uptake. There were significant positive correlations between the sorbed Fe content in the rhizosphere and the Fe plaque concentration (r ²?=?0.8454, p?<?0.01) and between P accumulation and the amount of the sorbed Fe in the rhizosphere (r ²?=?0.8460, p?<?0.01). The concentration of the Fe plaque on the root surface of four wetland plants species tested followed the order of Zizania cedu Ciflora Turez > Scirpus tabernaemontani Gmel > Iris pseudacorus Linn > Canna indica Linn. The Fe plaque formation increased P uptake, apparently through enhancing the diffusion of P into the roots of the wetland plants; this resulted in increased P concentration in shoots. However, this effect decreased in the higher Fe plaque concentration status, apparently due to physical blocking and immobilization of P by Fe plaque. Therefore, adequate surface coverage of roots of wetland plant by the Fe plaque would increase the uptake of P by wetland plants, which depend on the optimum amendment of Fe. These effects also varied with wetland plant species.     

去污和苗圃功能兼具的美人蕉漂浮植物修复系统研究

利用泡沫塑料作为漂浮栽培系统在猪场氧化塘废水中种植美人蕉,通过根系的吸收和吸附等作用,去除废水中的N、P元素,降低废水中的CODC r浓度,并通过美人蕉在猪场废水中快速生长的特性,来探讨美人蕉对废水的净化效果和修复系统作为快速育苗的苗圃的可行性。结果表明,美人蕉在猪场废水中生长良好,生物量大,根系发达,经美人蕉漂浮栽培之后废水中的N、P元素去除效果显著,废水中总氮、总磷和CODC r的去除率均在90%左右,每株美人蕉在废水中生长35 d的平均分蘖数为2.5个,每年的分蘖数可达20~25个,是作为苗圃快速育苗的良好方法。     

去污和苗圃功能兼具的美人蕉漂浮植物修复系统研究

利用泡沫塑料作为漂浮栽培系统在猪场氧化塘废水中种植美人蕉，通过根系的吸收和吸附等作用，去除废水中的N、P元素，降低废水中的COD_Cr浓度，并通过美人蕉在猪场废水中快速生长的特性，来探讨美人蕉对废水的净化效果和修复系统作为快速育苗的苗圃的可行性。结果表明，美人蕉在猪场废水中生长良好，生物量大，根系发达，经美人蕉漂浮栽培之后废水中的N、P元素去除效果显著，废水中总氮、总磷和COD_Cr的去除率均在90%左右，每株美人蕉在废水中生长35 d的平均分蘖数为2.5个，每年的分蘖数可达20～25个，是作为苗圃快速育苗的良好方法。     

4种湿地植物的生理性状对人工湿地床设计的影响

野外调查分析了4种常见湿地植物的最长根长,根系体积,植物密度,植株的氮、磷和锌含量等对人工湿地去除污染物、人工湿地设计和人工湿地使用寿命的影响。结果表明,最长根长以美人蕉为最长（43.73cm）,芦苇其次（32.50cm）,黄花鸢尾最短（12.57cm）;根系体积以美人蕉最大（66.72cm^3）,芦苇其次（17.42cm^3）,黄花鸢尾最低（4.70cm^3）;密度以芦苇最高（257株·m^-2）,美人蕉其次（61株·m^-2）,茭白最低（54株·m^-2）;单位面积上芦苇、美人蕉、茭白和黄花鸢尾地上部分生物量分别是4.27、2.12、0.94和0.78kg·m^-2。相应地,单位面积上植物地上部分对氮、磷和锌的吸收量以芦苇最高,美人蕉其次,黄花鸢尾最低。不同植物对人工湿地的使用寿命没有显著影响,但植物的最长根长和密度可作为人工湿地基质深度设计和植物数量配置的依据。     

磷饥饿诱导水稻根表铁膜形成机理初探

采用溶液培养的方法,初步探索了磷饥饿诱导水稻根表铁膜形成的机理。磷饥饿24h后水稻的根表出现了明显的红棕色物质的沉积,扫描电镜的能谱分析结果显示,红棕色物质是铁的氧化物。针对这一现象,首先研究了没有水稻生长的正常磷营养液和缺磷营养液的变化,结果表明二者之间全波长的扫描图谱没有出现差异。采用酸碱混合指示剂的琼脂染色方法,观察了水稻根系表面及根际pH值的变化情况,并分别测定了正常磷营养（P）和缺磷（P0）2种条件下水稻的根系活力。结果看出,缺磷时水稻根系活力高于磷营养正常的处理,尤其是基因型Jin23A,其P和P0处理间根系活力差异极显著。水稻根表三价铁的浓度高于二价铁,并且缺磷根系表面三价铁和二价铁浓度均明显高于供磷处理;缺磷处理水稻根质外体沉积的铁浓度也明显高于供磷处理。因此,初步确定磷饥饿诱导水稻根表铁膜形成是生物学基础上的化学反应过程。     

Electrochemical Production of Ferrate (Iron VI): Application to the Wastewater Treatment on a Laboratory Scale and Comparison with Iron (III) Coagulant

This paper presents a comparative study of the performance of ferrate(VI), FeO ₄ ^2? , and ferric, Fe(III), towards wastewater treatment. The ferrate(VI) was produced by electrochemical synthesis, using steel electrodes in a 16 M NaOH solution. Domestic wastewater collected from Hailsham North Wastewater Treatment Works was treated with ferrate(VI) and ferric sulphate (Fe(III)). Samples were analysed for suspended solids, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD) and P removal. Results for low doses of Fe(VI) were validated via a reproducibility study. Removal of phosphorous reached 40% with a Fe(VI) dose as low as 0.01 mg/L compared to 25% removal with 10 mg/L of Fe(III). For lower doses (<1 mg/L as Fe), Fe(VI) can achieve between 60% and 80% removals of SS and COD, but Fe(III) performed even not as well as the control sample where no iron chemical was dosed. The ferrate solution was found to be stable for a maximum of 50 min, beyond which Fe(VI) is reduced to less oxidant species. This provided the maximum allowed storage time of the electrochemically produced ferrate(VI) solution. Results demonstrated that low addition of ferrate(VI) leads to good removal of P, BOD, COD and suspended solids from wastewater compared to ferric addition and further studies could bring an optimisation of the dosage and treatment.     

Visualisation of oxidizing power of rice roots and of possible participation of bacteria in iron deposition

The oxidizing power of rice roots was observed in narrow transparent root boxes containing different media. Plants precultivated in nutrient solution were embedded in semisolid agar medium to observe oxidation of ferrous iron cations and leuco methylene blue as well as solubilization of ferrous sulfide. In the presence of ferrous sulfate reddish brown coloration due to formation of ferric oxide/hydroxide was observed around the roots and on the root surface during one day of incubation. When agar medium blackened by ferrous sulfide was used, the root zone became transparent. Within a few hours leuco methylene blue was oxidized to methylene blue on and near the roots. Furthermore, seedlings were grown in agar medium containing ferrous sulfide inoculated with soil filtrate. Besides diffuse ferric iron precipitation, iron was also deposited on spherically shaped structures in the rhizosphere and near the agar surface as well as in slimy layers appearing on the root surface. The spherical structures and slimy layers were obviously bacterial colonies extending with time. As the roots grew old, parts of them turned black. In the rhizosphere, black spots occurred resembling colonies of sulfate-reducing bacteria. Rice was also grown in sand supplemented with nutrients and iron sulfide. While root growth was straight in agar, it was twisted in the sand medium. Again, heavy ferric iron deposition occurred on the root surface. On older root parts the lateral roots became blackish. The results suggest participation of bacteria in ferric iron deposition in the rhizosphere of rice.     

硒(Ⅳ)预处理下根表铁膜对水稻幼苗吸收和转运汞的影响

采用水培试验的方法研究硒(Se,Ⅳ)预处理下,根表铁膜对水稻幼苗吸收和转运汞(Hg)的影响。将水稻幼苗置于Se0和Se0.5(mg L-1)培养液中培养2周,再用4种不同浓度的Fe2+溶液(0、25、50和100 mg L-1即Fe0、Fe25、Fe50、Fe100)诱导水稻根表形成不同数量的铁膜,随后置于0.3 mg L-1的Hg Cl2培养液中继续培养72 h。结果表明,根表铁膜对水稻幼苗生长无显著影响,但硒可以增加其生物量。碳酸氢钠―柠檬酸三钠―连二亚硫酸钠(DCB)提取液(即根表铁膜)中含铁比例(57.3%~96.2%)显著高于水稻幼苗地上部(1.1%~17.5%)和根部(2.7%~25.9%),水稻幼苗的大部分铁被积累至DCB提取液中。随着根表铁膜数量的增加,根和地上部汞含量均显著降低。在Fe50和Fe100处理中,硒的加入显著减少了地上部和根部的汞含量,也显著降低了汞的分配系数,Se(Ⅳ)预处理能明显提高铁膜固持汞的量。综上所述,Se(Ⅳ)预处理和根表铁膜均能阻碍水稻幼苗对汞的吸收和向地上部的转运,减轻水稻汞胁迫,从而起到保护水稻避免汞毒害的作用。本研究对于提高汞污染区稻米质量和保证粮食安全具有一定的现实意义。