镉对植物生长的影响和植物耐镉机制研究进展

镉污染不仅影响植物的生长发育，而且严重威胁到人类健康，是目前国内外研究的热点问题。笔者就近年来镉对植物的毒害以及植物对镉的耐受机制等相关研究进行了综述。主要包括镉对植物生长和体内代谢的影响，植物对镉的吸收、转运、分布特征以及植物通过吸收转运、区域化作用和螯合作用、体内酶活性和渗透调节物质的变化等方面探讨了植物对镉的耐受机制，并对今后的探索方向提出了一些新思路。     

湖南典型酸性镉污染稻田全过程管控技术案例研究

长沙县试验稻田属于南方典型的酸性镉污染稻田，水稻对土壤中镉的富集程度较高[1]，镉大米的生产将对食品安全和人类健康产生风险。本文对选取的镉污染稻田其进行了污染特征分析及污染风险评价，然后根据分析评价结果采用全过程管控模式（前端灌溉水净化，中端稳定化控制，末端植物富集）开展了修复治理研究。结果表明：该试验稻田案例地属于高风险，采用全过程管控模式后，稻米镉下降67.24%；土壤有效态镉下降38.10%，水稻增产8.85%。土壤总镉的去除率达3.17%~8.45%，油菜植株对土壤总镉的富集系数为2.69~3.43。通过估算，本案例地直接治理成本为每季5100元/hm2。本研究对污染稻田修复建立起一套完整的全过程管控集成技术并进行推广及示范有重要意义。     

油菜对土壤重金属Cd抗性的研究进展

近年来,由于矿产开发与冶炼、化肥和农药的施用以及污水灌溉,导致重金属镉污染日益加剧。重金属镉毒性很强,不仅影响植物的生长,还可以通过食物链,危害动物和人体健康,是重金属污染中最危险的污染物之一。据有关研究,油菜对镉有较高的吸收性和较强的耐受性,具备一定的土壤镉污染的修复潜力。笔者综述大量的前人研究成果,从镉在油菜中的吸收、运输、积累及再分布、镉胁迫对油菜生长发育的影响、以及油菜的耐镉机制3个方面论述了重金属镉对油菜的影响及油菜对镉的抗御及耐受机制,为镉污染农田油菜高效种植及油菜高效吸镉提供理论支持。     

油菜对土壤重金属镉抗性的研究进展

近年来,随着工业上的矿产开发与冶炼,农业上的污水灌溉、化肥和农药的施用,导致重金属镉污染日益严重。重金属镉毒性很强,不仅影响植物的生长,还可以通过食物链,危害动物和人体健康,是重金属污染中最危险的污染物之一。据有关研究,油菜对镉具有较强的耐受性和较高的吸收性,具有修复土壤镉污染的潜力。本文综述大量的前人研究成果,从镉在油菜中的吸收、运输、积累及再分布、镉胁迫对油菜生长发育的影响、以及油菜的耐镉机制三个方面论述了重金属镉对油菜的影响及油菜对镉的抗御及耐受机制,为镉污染农田油菜高效种植及油菜高效吸镉提供理论支持。     

作物吸收富集镉研究进展

土壤镉污染已经成为一个重要的环境问题,植物镉的吸收富集已引起全世界学者的关注。回顾和总结了国内外学者对几种作物镉积累的特点,对比分析了它们可食部位镉的富集系数,并提出了植物吸收积累镉的可能的机制及降低植物镉吸收的方法,最后提出了降低植物镉吸收方面存在的问题和对未来的展望,为今后降低植物镉吸收、防治植物镉污染提供重要的理论指导和思路。     

枸溶性钾肥对铅镉污染土壤芹菜生长及铅镉吸收的影响

笔者旨在研究不同钾肥对铅镉污染土壤上芹菜生长及重金属吸收的影响。通过芹菜盆栽试验得出,在铅镉污染土壤中,相同施钾量的枸溶性钾肥处理下的芹菜可获得水溶性钾肥处理下芹菜产量的80%左右;枸溶性钾肥可以提高土壤pH 0.6~0.7个单位,进而降低土壤中DTPA-Pb、DTPA-Cd含量,减少芹菜对铅镉的吸收和累积。因此,在铅镉污染土壤中,枸溶性钾肥显著促进芹菜生长,显著促进植物对钾的吸收,提高钾浓度。另外由于其特殊的理化性质,可以显著提高土壤的pH,进而降低土壤中重金属的有效性,减少作物对重金属的吸收,保证食品安全。     

农田土壤镉污染原位钝化修复技术的研究进展

笔者介绍了国内外土壤镉污染的现状、农田土壤镉的来源,并对土壤中镉的形态及其生物有效性、原位钝化修复的概念与机制以及主要钝化剂类型及其修复效果进行了概述。土壤镉污染的原位钝化修复技术具有投入低、效率高、修复时间短、操作简单等特点,对于中低浓度镉污染的土壤具有较好的应用前景。此外笔者对农田土壤镉污染原位钝化修复技术的局限性及改进措施进行了展望。     

甘蓝型油菜在镉污染土壤修复中的应用研究

中国南方土壤镉污染现象较为严重,对中国农业发展及农产品安全带来很大影响。植物修复是解决镉污染农田一个发展前景较好的方法,但缺少合适的修复植物。在本研究中,以长江中下游地区大面积种植的经济作物——甘蓝型油菜为对象,利用盆栽的方式,研究0、5、15、25 mg/kg 4个浓度梯度下,镉超标对油菜生长、菜油品质的影响。结果发现,镉超标对油菜生长有一定影响,但菜油中镉含量远低于国际标准要求,表明产自镉污染土壤的菜籽油并不影响其食用价值。且利用油菜作为修复植物,还可增加当地农民收益和中国菜油供应,缓解日益严重的食用油供给不足现状,因此油菜是一种较为理想的镉污染土壤修复植物。     

不同镉背景值农田中荞麦镉积累转运特性研究

为探明荞麦在不同镉背景值农田中的镉积累转运特性,为镉污染农田的植物修复作用奠定基础。以8个荞麦品种（系）为材料,在9个镉污染农田开展多点试验,检测荞麦根、茎叶、籽粒镉含量。结果表明:荞麦对镉的吸收积累能力很强,在一定范围内,随着土壤镉含量增加,荞麦籽粒镉含量先呈增加趋势,随后镉含量不再明显增加。荞麦成熟期不同部位对镉的吸收规律表现为茎叶>根>籽粒;茎叶镉富集系数2.03~5.52,根镉富集系数1.03~4.08,籽粒镉富集系数0.15~0.92;根-茎叶镉转运系数1.34~2.30,茎叶-籽粒镉转运系数0.07~0.22。说明荞麦是适合用作重金属污染土壤修复的潜力植物,具有明显的镉富集能力和较强的镉运输能力,土壤镉主要转运并积累在茎叶中。     

我国微生物降镉技术取得突破性进展

<正>湖南省微生物研究院经过长达6年多的技术攻关,成功研制出土壤重金属原位固定复合修复剂。通过近两年多地试验证明,这种微生物土壤修复剂能够有效改善土壤酸化现状,经过处理后的土壤生产的稻米中镉含量降低60%以上,该产品可使中重度镉污染稻田生产的稻米镉含量达到国家食品卫生标准以下。重金属污染土壤治理专家、湖南省微生物研究院院长张德元研究员带领的科研团队针对湖南重金属污染现状,结合湖南实际情况和不同的污染程度,创新提出利用钝化治理和净化修复等     

植物吸收、转移镉相关的转运蛋白CAXs和HMAs的研究进展

为探究植物对镉耐性的分子机理研究,提供植物蛋白转运重金属理论基础。本文分别归纳了CAX_S和HMAs的结构和功能及其对植物生长的影响,以及协同作用下解毒重金属的机制。CAXs在提高植物修复潜力和强化植物营养有重要作用,主要参与二价阳离子向膜内的转运,决定植物体内Ca²⁺的浓度,在重金属胁迫下参与重金属离子的转运和解毒。其运行与质膜、液泡膜HMAs产生的电化学H⁺梯度相关,通过在细胞质膜两侧建立电势梯度差,为CAXs转运物质提供了必不可少的能量支持。但CAXs和HMAs的协同作用机理有待加强研究,建议进行CAXs、HMAs蛋白活性测定、基因分离的鉴定,研究CAXs、HMAs蛋白之间的相互关系,为将来基因工程修复重金属污染的土壤提供可能性。     

植物修复重金属汞、镉、铬污染土壤的研究进展

土壤重金属污染已经成为了全球研究的热点。植物修复以其简便、经济、无二次污染等优点成为了众多修复手段中的佼佼者。本文归纳了汞、镉、铬污染土壤的单纯植物修复、添加化学调控剂的植物修复以及植物与微生物的联合修复的最新进展,探讨了植物修复土壤重金属存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

两个黑麦草品种对镉吸收富集比较研究

采用盆栽试验研究比较两个黑麦草品种在不同Cd污染水平(0、75、150、300及600 mg.kg-1)下生长量、抗氧化酶活性、Cd含量及积累量的差异,以筛选出更适合作为土壤镉污染修复的品种。结果表明,随着土壤镉水平的增加,两个黑麦草品种根系干重、阿伯德地上部干重和植株总干重呈先增加后降低的趋势。土壤镉污染水平为75 mg.kg-1时,阿伯德地上部和植株总干重达到最大值(10.92 g.pot-1和12.03 g.pot-1),较对照分别增加了11.13%和10.67%。两个黑麦草品种各部位SOD活性、CAT活性和根系POD活性,均随土壤镉水平的增加呈先升高后降低的趋势,地上部MDA含量则逐渐升高。两个黑麦草品种镉转运系数、镉富集系数均大于1。黑麦草对Cd耐性和吸收富集存在基因型差异。比较两个品种黑麦草,在75~600 mg.kg-1Cd胁迫下,阿伯德品种地上部干重和总干重均高于邦德品种,且阿伯德地上部和根系镉含量及镉积累量高于邦德。阿伯德更适合作为土壤镉污染的植物修复材料。     

重金属污染土壤几种生物修复方式比较

土壤重金属污染是全球普遍存在的问题,生物修复因其环境友好且成本效益高而得到广泛关注。但不同生物修复技术有其优势和局限性,充分了解每种修复技术的特点,才能更经济、有效地对污染土壤进行修复。本研究阐述对比了目前的土壤重金属生物修复方法,包括植物修复（植物挥发、植物固定和植物提取）、转基因植物提取、螯合辅助植物修复、微生物辅助植物修复等技术的机制、优势、局限性和适用性等方面的差异。综述提出有效的生物修复技术需要土壤化学、植物生物学、遗传学、微生物学和环境工程等多学科的有机结合。根据污染土壤的特点,结合具有相应改良特性的转基因植物,是实现污染土壤大面积修复的有效方法。同时,农艺措施对天然超级积累植物的生物量和重金属提取能力的刺激作用还需要进一步挖掘。植物修复可以与其他几种传统修复技术有效结合,利用转基因技术建立土壤+植物+微生物的组合是未来修复技术发展的最佳途径。     

水稻作物对重金属镉的积累、耐性机理以及栽培调控措施进展

为了更加深入研究水稻作物对土壤中镉的积累与毒害耐性机理、了解栽培调控措施对稻米安全生产的意义,本文归纳了水稻作物对镉的转运和积累,分析了水稻镉积累差异及其特征;总结了水稻作物耐镉胁迫的机制,从抗氧化系统,限制吸收和运输,螯合作用等方面分析了水稻对镉胁迫的耐性机制;从肥料、水分等方面分析了栽培措施对水稻镉吸收和积累的调控效应。提出了应加强污染预防品种的选育和栽培调控措施研究等工作的意见和建议。     

重金属污染土壤木本-草本联合修复研究进展

植物修复是一种新型的重金属污染土壤修复技术,由于原位修复、费用低、太阳能驱动等优点而成为研究者关注的热点。但是,植物修复技术目前仍存在重金属生物有效态含量低和修复植物生物量小的2个制约因子,寻找新的环境友好活化剂和具有高萃取率的植物修复模式是研究者必须解决的技术瓶颈。笔者在国内外研究文献的基础上,总结了木本、草本植物在重金属土壤污染修复方面的已有研究,并结合生态位理论,分析了木本-草本联合修复在土壤重金属污染治理中的可行性,提出了木本-草本联合修复尚需解决的科学问题。     

土壤重金属污染及植物修复技术

摘要 土壤重金属污染是当今面临的一个重要环境问题,而土壤重金属污染的植物修复是治理污染土壤的重要手段之一。概括了我国土壤重金属污染现状及危害,论述了植物修复技术的类型及其优缺点,并展望了植物修复未来的发展趋势。     

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。