9种植物对镉的忍耐和富集能力研究

土壤重金属污染已经成为中国日益严重的环境问题,为探讨利用植物修复重金属Cd污染土壤,以普通田园土为对照,研究浇施不同浓度Cd离子对9种植物成活与生长的影响,测定Cd离子在植物体的富集情况。结果表明：华北景天、木槿、羽衣甘蓝的地上部分镉含量大于10 mg/kg,为镉富集能力较强的植物,华北景天的镉离子转移系数达到3.06,显著优于其他测试植物,夹竹桃、紫穗槐、木槿的根系含镉量均大于50 mg/kg,也可用于污染土壤的Cd离子固定和清除。     

重金属铅镉对甜高粱生长的影响及其积累特性研究

旨在为甜高粱在修复土壤重金属污染领域的应用提供理论支撑。以甜高粱品种‘辽甜1 号’为供试材料,采用土壤盆栽试验研究不同浓度铅、镉及其复合污染作用下甜高粱的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明：低浓度Pb(≤100 mg/kg)、Cd(≤1 mg/kg)处理促进了甜高粱的生长,高浓度Pb(≥1000 mg/kg)、Cd(≥10 mg/kg)则呈现出抑制效应,根长、株高、穗长和生物量均显著减小。甜高粱各部位重金属含量随着土壤Pb、Cd处理浓度的升高而增加,其中重金属Pb的含量大小顺序为根＞叶＞茎＞穗,重金属Cd的含量大小顺序为根＞茎＞叶＞穗,且甜高粱对Cd的富集系数和转运系数均显著高于Pb。由此可知,甜高粱品种‘辽甜1 号’对重金属Pb、Cd具有较强的抗逆性和较好的吸收积累和转运能力,其在Pb、Cd单一及其复合污染土壤修复方面具有潜在的应用价值。     

无性系金丝柳在北方典型镉污染土壤修复中的应用

为探究植物修复技术在镉(Cd)污染土壤中的应用特征及修复效果,以不同Cd污染程度的实际土壤为对象,通过扦插栽培的方式,对比金丝柳在不同Cd污染土壤中对Cd的耐受、富集、转移能力及修复效率。结果表明,随Cd污染浓度增加,无性系金丝柳地上和地下部生物富集系数(BCF)都增加,且地上部富集能力高于地下部,是地下部的3.56~7.28倍。当生长条件相同时,2年生金丝柳BCF和Cd含量都显著高于1年生,是1年生的1.66倍和1.47倍。由此可见,无性系金丝柳对Cd具有较高的耐受性和累积能力,且生长时间越长,从土壤中吸收的Cd相对越多。而在2种Cd污染土壤中,无性系金丝柳都倾向于将部分Cd转运到地上部来缓解Cd的毒性,且地上各部位相较于根部具有更大的Cd容量。在重度污染土壤中金丝柳枝、叶、茎和根部Cd去除量分别是中度污染土壤中的1.01、1.34、1.93、3.47倍,因此在重度Cd污染土壤中无性系金丝柳能去除更高量的Cd,具有较高的Cd提取量和累积能力。综上所述,无性系金丝柳具有较高的耐受性和累积能力,在较高Cd污染土壤中能去除更高量的Cd,具有修复中重度Cd污染土壤的能力。     

黄金矿区周围三种植物对土壤中铜、镉和锌的吸收

测定并分析了陕西省潼关县某黄金生产区及附近不同地区生长的三种植物远志(Polyga-la tenuifolia Willd.)、灰灰菜(Chenopodium albumL.)、千金子[Leptochloa chinensis(L.)Nees]体内的Cu、Cd和Zn含量,为确定富集植物修复土壤重金属提供依据。结果表明:三种植物中,千金子对Zn和Cu的富集能力均最高,千金子对Zn的富集系数为11.79,转移系数为0.87;对Cu的富集系数和转移系数分别为5.32和0.90。灰灰菜和远志对Zn的富集能力也较强;三种植物对Cd的富集能力均较弱。     

单一及复合绿色螯合剂对苋菜镉、砷的富集影响研究

[目的]通过小区试验探究绿色螯合剂的复合施用在植物修复过程中的作用效果,以期为实际田间植物修复Cd、As污染土壤提供依据。[方法]在镉(Cd)、砷(As)污染菜地土壤中施加单一绿色螯合剂：3种小分子有机酸草酸(Oxalic acid, OA)、酒石酸(Tartaric acid, TA)、苹果酸(Malic acid, MA),2种氨基酸基螯合剂亚氨基二琥珀酸(Iminodisuccinic acid sodium salt, IDS)、聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,PASP),并将小分子有机酸分别于与氨基酸基螯合剂进行复配,探究不同处理对田间苋菜(Amaranthus mangostanus L.)生长、重金属富集的影响。[结果]结果表明：PASP-MA、PASP-TA处理组产量显著高于对照组,其中PASP-MA处理组苋菜产量最高,为4.53 kg/m_²；苋菜不同组织的重金属累积差异显著,地下部分Cd、As积累量均高于地上部分(P＜0.05),但富集系数均低于1,未达到超富集植物特征；从苋菜对Cd、As的富集系数来看,仅有IDS-MA处理组对两种重金属的植物修复同时起到强化作用；7个复配处理组均能提高苋菜Cd转运系数,最高达到0.90,超出对照组51.3%；复配处理中IDS-OA、IDS-PASP处理组的苋菜As转运系数显著高于对照组,分别比对照组高出1.88、0.11倍。[结论]苋菜生物量大,生长周期短,添加IDS-MA可以同时提高苋菜对Cd、As两种重金属的富集量,可为广东Cd、As污染菜地植物修复提供理论依据。     

能源高粱在轻度与中度镉污染稻田的修复研究

为明确能源高粱在不同镉(Cd)污染程度稻田中的修复能力，应用5种能源高粱在轻度与中度Cd污染稻田中开展植物修复对比试验，测定了能源高粱各部位Cd的积累量、富集系数、转运系数和土壤Cd变化量，并分析了能源高粱Cd的富集特征与土壤Cd含量间的相关性。结果表明：在轻度污染稻田(全Cd含量为0.59 mg/kg),5种能源高粱地上部Cd积累量为13.62～34.70 g/hm²，富集系数为1.53～3.38，转移系数为0.25～0.68，‘阿尔托2号’(V4)地上部Cd积累量比‘阿尔托601’(V1)‘、阿尔托901’(V2)和‘阿尔托1号’(V3)分别显著高154.71%、64.90%和30.68%,V3和‘N51M4264’(V5)地上部Cd积累量比V1分别显著高94.89%和141.42%；在中度污染稻田(全Cd含量为1.89 mg/kg),5种能源高粱地上部Cd积累量为14.78～53.35 g/hm²，富集系数为0.72～1.65，转移系数为0.24～0.43,V3、V4和V5地上部Cd含量比V1和V2显著高148.26%～260.98%。...     

土壤镉污染对箭筈豌豆生长、镉积累和营养物质吸收的影响

采用污染土盆栽法,研究箭筈豌豆(Vicia sativa L.)在镉(Cd)添加量为2.5和10.0mg/kg土壤中的生长状况、营养物质吸收和镉富集特征。结果表明,土壤镉添加对箭筈豌豆地上部和地下部生物量没有显著影响,但使种子的生物量降低。轻度和重度镉污染条件下,箭筈豌豆地下部的镉富集系数为21.12~26.39,地上部的镉富集系数为0.47~1.00,种子的镉富集系数为0.46~1.16,镉的转运系数为0.02~0.05。地下部镉含量达268.97mg/kg,地上部和种子的镉含量超国家食品限量标准,营养元素尤其是Fe、Zn、Mn和P的含量,受到镉添加的显著影响。因此,箭筈豌豆可用于镉污染土壤的植物修复,但需防范地上部和种子食用和饲用的安全风险;镉对营养元素吸收的影响是其生长受抑制的原因之一。     

锑矿区大叶女贞重金属富集特性研究

为了选择重金属污染土壤生态修复植物,利用采样测试分析的方法,对生长于冷水江严重Sb、As、Cd、Hg污染土壤的大叶女贞进行了研究。结果表明:大叶女贞能耐较严重重金属胁迫,其生长量、生物量受影响较小,胸径、树高和生物量分别减少2.58%、6.07%、7.58%;大叶女贞对各重金属的富集系数均大于2,其中Hg、Cd的富集系数最大,Cu、As的富集系数最小;对各重金属的转运系数均大于60,其中Sb的转运系数最大,Zn的转运系数最小;各重金属在大叶女贞根、茎、叶器官内的富集量有极显著差异,根、茎、叶等器官间富集的重金属有极显著差异,其叶部富集重金属的顺序为ZnSbAsPbCuCdHg,茎部富集重金属的顺序为ZnSbPbCdAsCuHg,根部富集重金属的顺序为ZnSbPbAsCuCdHg,叶、茎、根三器官富集各种重金属的顺序为叶茎根,至少有93.0%重金属富集在叶、茎、枝等地上部器官,其中至少有60.0%的重金属富集在叶部;大叶女贞为一优良重金属污染土壤生态修复树种。     

金属铝对蚯蚓急性毒性的研究

金属铝对植物具有高细胞毒性,但其对中性土壤中无脊椎动物的生态毒理研究极少。本论文采用国际标准组织(ISO)和OECD（207）指南中的滤纸接触法和人工土壤法,测定金属铝对蚯蚓的急性毒性。试验结果显示铝对蚯蚓具有较高的毒性。滤纸接触法半数致死浓度（LC50）为20－200 mg Al /l;人工土壤法LC50为518.20 mg Al /kg干土。在滤纸接触法试验中,金属铝对蚯蚓的急性毒性高于重金属镉和铜,而在人工土壤法试验中金属铝对蚯蚓的急性毒性高于重金属镉低于重金属铜。蚯蚓对铝的污染很敏感,尤其是其上皮组织。因此,必须重视铝的毒性。本试验为进一步研究铝在蚯蚓体内的富集和生物降解提供依据。     

20种植物对铅的耐性和富集能力研究

土壤重金属污染已经成为中国日益严重的环境问题,为探讨利用植物修复重金属铅污染土壤,以普通田园土为对照,研究浇施不同浓度铅离子对20种植物成活与生长的影响,测定铅离子在植物体的富集情况。结果表明：华北景天、千头椿、蔷薇、金脉连翘、构树和金叶美国梓地上部分铅含量为11.87~164.502 mg/kg,为铅富集植物;紫穗槐、‘107杨’、悬铃木和金丝垂柳的地上部分铅含量为0,为铅的非富集植物。蔷薇和华北景天的转移系数显著高于其他测试植物,‘107杨’的根系含铅量达到3160.85 mg/kg,且具有较高的生物量,也可用于污染土壤的铅离子固定和清除。     

6种植物对土壤中镉的富集特性研究

[目的]为了筛选出能适应湖南省重金属污染农田的镉移除植物,[方法]以甜高粱、生物质高粱、玉米、油葵、商陆、籽粒苋为材料,在醴陵市、株洲县和湘潭县重金属镉污染区开展田间试验,研究这6种植物对土壤中重金属镉的富集特性。[结果]结果表明：植株中镉的含量高低受植物品种和土壤中镉的含量影响较大,3个试验点中6种植物地上部分重金属镉的含量高低顺序为：籽粒苋＞商陆＞生物质高粱＞油葵＞甜高粱＞玉米,且株洲＞湘潭＞醴陵。除玉米外,其他植物地上部对重金属镉的富集系数均大于1,具备对镉的富集特性,其中籽粒苋对重金属镉的富集系数最高。[结论] 籽粒苋对镉有很强的富集性,是修复土壤重金属镉污染的良好材料。     

二氧化碳对铜污染土壤中印度芥菜生长及其铜积累的影响

【研究目的】为了研究CO2施肥对超积累植物生长和积累金属能力的影响。【方法】在温室内对不同Cu浓度土壤中生长的印度芥菜进行两种不同浓度的CO2施肥试验,【结果】通过结果表明CO2施肥能促进Cu污染土壤中印度芥菜的生长和发育,当土培中不添加Cu时,1200μL/L和800μL/L处理组分别比对照组的印度芥菜提前了3d和2d开花;各CO2处理组的植株高度与对照组呈极显著差异,收获时最大单叶面积、叶片数和干物质重均比对照组有所增加,其中1200μL/L处理植株与对照植株的叶片数达极显著差异,叶面积和根重达显著性差异,各处理组的地上部干重均比对照组有显著的增加。CO2施肥处理也显著地增加植株体内对Cu的积累,两处理组植株根中Cu含量均显著高于对照组,且两处理组的植株根中Cu浓度也达到了极显著水平。CO2施肥处理同样也促进了植株茎、叶对Cu的积累,并在CO2 800μL/L、Cu 100mg/kg试验条件时最高,分别达到茎：13696mg/kg干重、叶：4589mg/kg干重。此外,试验还表明,CO2施肥能增加Cu在印度芥菜体内积累的叶根比,说明CO2施肥有利Cu由根向植物叶子的运输。【结论】印度芥菜对Cu有很好的超积累能力,CO2施肥能促进印度芥菜的生长,增加植株体内对Cu的积累和叶根比。     

热改性高岭土对土壤Cd形态及辣椒累积Cd的影响

为了探明热改性高岭土对土壤-辣椒体系中Cd迁移的影响,研究2个温度(300、500℃)对高岭土进行热改性,采用盆栽的方式探究高岭土及热改性高岭土对于Cd污染土壤中Cd的形态分布以及对辣椒体内重金属积累的影响。结果表明：在Cd污染土壤上,施用高岭土及热改性高岭土提高土壤pH,但处理间差异不显著;与CK相比,添加300℃热改性高岭土(TK)与500℃热改性高岭土(FK)土壤可还原态Cd含量分别降低1.82%~33.94%、11.76%~26.67%,残渣态Cd含量分别提高46.63%~64.58%、45.96%~1.14%;各处理辣椒的根、茎、叶、果实的干重均高于CK,辣椒果实干重增产31.00%~49.28%,辣椒植株Cd富集依次为根部>叶片>茎>果实。得出结论：施用高岭土及热改性高岭土可提高土壤pH,降低土壤弱酸提取态、还原态Cd含量,减轻Cd对辣椒的协迫,3种材料修复效果为TK>FK>K。     

Comparative Study on the Zinc and Cadmium Tolerance Potential of Twelve Prominent Rice Cultivars

Heavy metal pollution being a potential threat to agriculture raising rice cultivars with heavy metal tolerance is a promising strategy for remediation of heavy metal polluted agricultural lands. We present here a comprehensive study describing the differences in physiological and biochemical responses of 12 prominent high-yielding rice cultivars to increasing ZnSO₄ concentrations (0, 2, 6, and 10 mM) and CdCl₂ concentrations (0, 1, 2, and 3 mM). Even though Zinc (Zn) is an essential element required for the normal growth and development process of plants, a higher concentration of Zn has an antagonistic effect. Cadmium (Cd) is detrimental to plants and is found in soils contaminated with heavy metals. The effects of Zn and Cd on rice seedlings were a reduction in shoot length, greater chlorophyll and carotenoid loss, higher malondialdehyde content, proline accumulation, and an increased level of sugar and amino acids when treated with CdCl₂ and ZnSO₄. The CdCl₂ and ZnSO₄ stress-induced biochemical changes displayed major differences in the 12 rice cultivars in terms of tolerance to Zn and Cd toxicity. Our data provides evidence that the cultivar Varsha showed the highest tolerance and cultivar JY showed the least tolerance towards Cd and Zn toxicity.     

在铀尾渣污染土中壤添加磷对植物生长及积累重金属的影响

在重金属污染土壤中添加化学稳定剂,可降低重金属的生物有效性,阻控重金属进入食物链。设计盆栽试验,在铀尾渣污染土壤中添加不同浓度的磷肥(0、30、60、120、240和480 mg kg^-1),调查磷对芥菜型油菜(Brassica juncea)和甘蓝型油菜(B. napus)的生长及植株积累重金属铀、镉、锌和铅含量的状况,分析添加磷肥前后植株内磷含量和土壤重金属DTPA提取态含量的变化。结果表明,添加磷肥前,铀尾渣污染土壤总氮、总磷、总钾和有机质的含量低,铀、镉、锌和铅的含量高,对两种油菜的生长有抑制作用;添加磷肥后,两种油菜体内磷含量增加,污染土壤中的铀、镉、锌和铅的DTPA提取态含量显著降低,其降幅分别为17.1%~70.5%、24.0%~57.6%、8.9%~32.4%和8.6%~55.8%;大幅度降低两种油菜体内的铀、镉、锌和铅含量,其含量与土壤中这些重金属DTPA提取态含量显著正相关;显著增加两种油菜的干重、株高、根长和叶绿素含量,显著降低其体内的SOD活性和MDA含量。因此在铀尾渣污染土壤中添加磷可有效减少重金属在油菜体内积累,降低重金属沿食物链传递的风险。     

紫茎泽兰对三叶鬼针草的化感作用研究

为了探索紫茎泽兰对三叶鬼针草的化感作用,研究了紫茎泽兰叶片水浸液和枯落物对三叶鬼针草种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,紫茎泽兰叶片水浸液对三叶鬼针草种子萌发有一定的抑制作用,随着浓度的增加,种子发芽率逐渐降低,3%浓度时,种子已不能萌发,对胚根的抑制作用强于胚芽,对幼苗的生长有微弱的促进作用;枯落物水浸液对种子的萌发抑制作用弱于叶片水浸液,随着枯落物添加量的增加,三叶鬼针草长势越好,能够促进植株体内物质的积累。说明三叶鬼针草能够在紫茎泽兰入侵地上生长良好,可以采用三叶鬼针草代替紫茎泽兰,为紫茎泽兰的防控发挥作用。     

镉胁迫对圆叶决明幼苗生长及镉吸收的影响

为探明圆叶决明的耐镉性,笔者采用营养液培养试验的方法,研究了不同浓度镉胁迫对圆叶决明‘CIP86134’和‘ATF3248’幼苗生长发育、矿质养分吸收、Cd的吸收累积及其分布的影响。结果表明：镉胁迫抑制圆叶决明幼苗的生长,株高和出叶速度均低于对照;降低了圆叶决明生物产量和减少Ca、Mg、Cu、Zn 的吸收。‘CIP86134’和‘ATF3248’对Cd的忍耐浓度分别为33.4 mg/kg 和33.1 mg/kg,为非耐镉性植物。通过形态诊断、生物产量、Cd 的吸收累积量等指标的比较,‘CIP86134’的耐镉能力较‘ATF3248’强。对于Cd污染土壤的生态修复来说, ‘CIP86134’ 是更为适宜的品种。