轮间作对伴矿景天和苋菜生物量及Cd含量的影响

通过苋菜与Cd超富集植物伴矿景天间作和轮作的盆栽试验,探索间作和轮作对苋菜、伴矿景天生物量及其地上部Cd含量的影响,考察伴矿景天修复Cd中轻度污染菜地土壤的应用效果。结果表明,间作和轮作都没有显著影响苋菜和伴矿景天的单株生物量及其地上部Cd含量,轮作显著影响土壤pH值和乙酸铵-Cd含量。土壤pH值和乙酸铵-Cd含量与苋菜和伴矿景天地上部Cd含量没有显著相关性。     

植物轮作模式对镉污染农田的修复潜力

为探讨不同植物镉（Cd）的积累特征及对Cd污染土壤的修复潜力,筛选便于推广的中轻度Cd污染农田土壤的植物修复模式,通过田间试验,利用不同吸Cd特性的水稻、油菜、油葵和伴矿景天等植物进行组合轮作,对土壤Cd有效性、植物不同部位Cd含量、富集系数、Cd积累量及移除量进行研究。结果表明：供试植物对土壤Cd的积累能力较强,除伴矿景天外,植物不同部位Cd的富集系数为1.03~8.82,不同轮作模式两茬植物地上部Cd积累量分别为13.81~81.34 g·hm^-2和21.54~74.12 g·hm^-2。不同轮作模式Cd移除量表现为伴矿景天与Cd高积累品种晚稻轮作（SPOS）>伴矿景天与Cd高积累油葵轮作（SPHA）>当地主栽品种早稻与Cd高积累品种晚稻轮作（CKOS）>当地主栽品种早稻与当地主栽品种晚稻轮作（CK）>Cd高积累品种油菜与Cd高积累品种晚稻轮作（HNOS）,其中最大移除量达150.34 g·hm^-2。第一茬植物收获后,伴矿景天降低土壤Cd含量和有效态Cd含量的效果最好,最高分别下降了15.66%和37.14%,而第二茬植物收获后,土壤有效态Cd含量均升高了95.51%以上,有利于下一年植物的吸取修复。油菜地上部Cd积累量最低,但其土壤有效态Cd含量较试验前升高了20.00%,且油菜生长期与伴矿景天接近,因此适宜与伴矿景天间套作。综上所述,伴矿景天与高积累晚稻轮作、伴矿景天与高积累油菜间套作对中轻度Cd污染农田修复潜力较大,可作为湘中Cd污染农田修复治理的种植模式。     

耐镉菌联合植物吸收对土壤重金属镉污染的修复

采用盆栽和大田试验,研究耐镉菌联合超积累景天植物吸收对土壤重金属镉污染的修复作用。结果表明:耐镉菌与十二烷基苯磺酸钠均可活化土壤中难溶态镉,其中十二烷基苯磺酸钠对铁锰结合态镉的活化效果较好,而耐镉菌对残渣态镉的活化能力较好;土壤中潜在可利用态镉转化为活性态镉后可通过贝洋棒(BY棒)或栽培超积累植物来吸收;在耐镉菌与景天植物的联合修复中,伴矿景天所吸收的镉远高于凹叶景天和东南景天的联合修复效果,且修复后土壤的酶活性强,微生物数量丰富。可见,耐镉菌与伴矿景天的联合修复是一种可行的镉污染修复方法。     

钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响,通过盆栽试验,将6种复配钝化剂[石海剂(LS)、石磷剂(LP)、石殖酸(LH)、海磷剂(SP)、海殖酸(SH)、磷殖酸(PH)]施用在Cd污染土壤中后种植玉米,间作超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行研究。结果表明,玉米与伴矿景天间作与单作相比较,玉米单株生物量显著上升了12.2%～52.4%,玉米植株Cd含量显著降低了10.0%～38.9%,玉米Cd转运系数显著降低,伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%～73.4%;两种种植模式中,石海剂处理下的玉米单株生物量最大,玉米茎叶中Cd含量最低,符合国家饲料卫生标准,玉米Cd累积量较对照显著降低;间作模式中,石海剂和石殖酸处理下,伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。     

铅冶炼污染石灰性土壤上冬小麦间作伴矿景天的探讨

通过田间试验探讨了在河南省某铅冶炼污染石灰性土壤上冬小麦与镉超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)间作的可行性。研究采用百农矮抗58和郑麦7698两个小麦品种,设置小麦单作和小麦与伴矿景天间作两种种植方式。结果表明,与单作相比,间作后土壤砷、镉和铅有效性均略有下降或持平。小麦与伴矿景天间作后,籽粒砷、镉和铅含量未出现显著差异(P>0.05),试验条件下小麦籽粒镉含量超过国家标准GB 2762—2012限值。间作伴矿景天地上部镉平均含量为23.4 mg·kg^-1,小麦品种对伴矿景天地上部镉含量无明显影响。间作伴矿景天地上部对镉的积累量为2.12 g·hm^-2。小麦与伴矿景天间作后,土壤有效氮和有效磷含量均有一定程度的上升(增加幅度2.87%~42.0%),间作对小麦籽粒产量存在一定的抑制作用(产量下降0.578%~5.57%)。试验条件下,冬小麦间作伴矿景天未起到改善小麦籽粒品质的作用,且间作条件下伴矿景天对土壤的修复能力较低。     

毛竹幼苗与伴矿景天间作对铜镉锌转运积累的影响

通过毛竹幼苗与伴矿景天间作在2 mm和5 mm土壤的盆栽试验,探究间作对毛竹幼苗与伴矿景天生长状况的影响,并对重金属迁移转运能力和其在不同部位的分布特征进行研究。结果表明:间作更适合在疏松土壤上进行;间作明显降低了毛竹幼苗与伴矿景天的生物量,其中,在2 mm土壤中间作的伴矿景天地下部生物量下降了85.9%,在5 mm土壤中间作的毛竹幼苗茎、叶生物量显著下降了75.5%和64.3%;间作减弱了毛竹幼苗根部对重金属的吸收转运能力,使伴矿景天根部Zn与Cd的转运能力形成竞争,但有效促进了毛竹幼苗与伴矿景天体内重金属由根向地上部的运输;间作能够增加伴矿景天Cd和Zn的积累量,降低毛竹幼苗体内Cu、Cd和Zn的积累量。可见,毛竹幼苗与伴矿景天间作对Cu、Cd和Zn的转运积累起到了一定的促进作用,但也在一定程度上抑制了植株生长。     

间作对伴矿景天与红背桂花生长及镉锌吸收的影响

为探讨不同根系分隔方式间作对植物生长和Cd、Zn吸收的影响,以伴矿景天与红背桂花为供试植物,开展盆栽及田间试验。盆栽试验设置5个处理：伴矿景天与红背桂花塑料板分隔间作（地上部作用,COP）;伴矿景天与红背桂花300目尼龙网分隔间作（土壤溶液作用,COM）;伴矿景天与红背桂花无分隔间作（完全作用,CO）;红背桂花单作（EcM）;伴矿景天单作（SpM）。田间试验仅作无分隔间作处理。结果表明,COP条件下伴矿景天生物量略高于SpM处理,较COM及CO条件下高达100%、149%,差异显著。COP条件下每株伴矿景天的Cd、Zn吸收量分别较SpM显著高28.3%和14.0%。随着根系相互抑制作用的逐渐增强,COM和CO条件下伴矿景天每株Cd、Zn吸收量均显著低于COP及SpM处理。红背桂花的生长及Cd、Zn吸收性趋势与伴矿景天相似。田间条件下,因植物间距较大等因素,间作对二者生长及Cd、Zn吸收性均无显著影响。盆栽条件下,近距离间作时伴矿景天与红背桂花的根系相互作用将显著影响其生长和Cd、Zn吸收,田间条件下保持适宜的植物间距则不会出现抑制作用,二者在田间间作实现Cd/Zn污染土壤的边生产边修复是可行的。     

氮肥形态对伴矿景天生长和锌镉吸收性的影响研究

以锌镉超积累植物伴矿景天为供试植物,采用单边根袋法盆栽试验研究了铵态氮肥和硝态氮肥施用对植物根际和非根际土壤中Zn、Cd的化学行为,以及伴矿景天生物量和Zn、Cd吸收性的影响。结果表明,施用硝态氮肥更能提高根际土壤Zn和Cd的生物有效性,显著增大植物体内Zn和Cd浓度(P0.05),增率分别为38.2%和110%,但施用铵态氮肥更有利于促进伴矿景天的生长,增率为49.4%;氮肥形态对伴矿景天生物量的影响显著大于对植物地上部Zn、Cd浓度的效应,施用铵态氮肥显著提高Zn和Cd总吸收量,增率分别为53.3%和123%,施用硝态氮肥对其则无显著影响。施用铵态氮肥较硝态氮肥更能提高伴矿景天的污染土壤Zn、Cd吸取修复效率。     

不同增强试剂对二维电场下伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探讨添加不同增强试剂对二维电场下伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复镉（Cd）污染土壤的影响,采用室内盆栽试验,通过构建棒状石墨阳极在花盆四周,垂直网状不锈钢阴极在土壤表层的二维电场,研究了硫粉、菌菇渣溶解性有机质（DOM）和柠檬酸等不同增强试剂及固定直流电场和反转电场等不同电场模式对土壤理化性质、Cd迁移转化、伴矿景天生长和Cd吸收的影响。结果表明：无电场条件下,施加硫粉能使土壤pH下降0.5~1.0个单位,整体提高了土壤有效态Cd含量,并且显著提高了伴矿景天根部对Cd的积累,但显著降低了伴矿景天地上部生物量和地上部Cd积累量;施加DOM和柠檬酸可显著促进伴矿景天生长,但对伴矿景天吸收Cd影响较小,植物地上部Cd积累量分别是不添加增强剂的对照的1.43倍和1.60倍。施加固定直流电场使土壤表层总Cd发生迁移,增加了植物根区土壤总Cd含量,但并未使底层土壤总Cd向表层土壤迁移;反转电场缓解了土壤pH和有效态Cd的变化,使表层土壤总Cd向底层迁移。直流电场与DOM和柠檬酸共同作用时,固定直流电场和反转电场均显著抑制了伴矿景天的生长和对Cd的积累,电场对伴矿景天生长和Cd吸收的影响占主导地位;直流电场与硫粉共同作用时,硫粉对伴矿景天生长和Cd吸收的影响起主要作用。整体上,固定直流电场相较反转电场可增加植物对Cd的吸收,反转电场相较固定直流电场能增加植物生物量。固定直流电场与硫粉共同作用可显著增加伴矿景天根系Cd浓度,其对地上部的Cd吸收也有促进作用。研究表明,在利用伴矿景天修复碱性污染土壤时,电场+硫粉处理可作为一种有效的强化措施,但是硫粉的施用量需要进一步优化。     

有机物料对镉污染酸性土壤伴矿景天修复效率的影响

伴矿景天（Sedum plumbizincicola）是一种镉/锌（Cd/Zn）超积累植物，是Cd污染土壤吸取修复的理想植物。为提高伴矿景天（S.plumbizincicola）对Cd污染酸性土壤的修复效果，本研究以水稻秸秆、大豆秸秆、猪粪和水溶性有机肥4种有机物料为材料，分别按土质量1%、3%的施用量施入Cd污染酸性农田土壤，研究了4种有机物料对伴矿景天Cd修复效率的影响。结果表明：施用有机物料可提高土壤pH值和土壤有机质、碱解N、有效P和速效K含量，有效改善供试土壤理化性质；有机物料对土壤有效态Cd含量的影响因有机物料种类和施用量而异，以3%水溶性有机肥处理效果最好，较对照提高了50.0%。与对照相比，施用有机物料显著促进了伴矿景天生长，地上部和根部生物量分别增加了1.08%~40.69%和4.17%~54.17%；水稻秸秆、大豆秸秆和水溶性有机肥处理伴矿景天地上部和根部Cd含量分别较对照增加了10.02%~64.91%和10.95%~45.78%。单一种植伴矿景天修复后土壤Cd去除率为27.6%；施用有机物料辅助修复，土壤Cd去除率可达29.8%~50.7%。因此，在Cd污染酸性土壤伴矿景天（S.plumbizincicola）修复中，可考虑水稻秸秆还田和施用水溶性有机肥来提升修复效率。     

伴矿景天修复农田土壤镉污染的研究进展

我国土壤镉污染区与水稻种植区在空间分布上基本吻合，这严重威胁了粮食安全与人体健康，是亟需解决的土壤环境问题。伴矿景天是我国近年发现的镉超富集植物，是修复土壤镉污染的理想植物。本文以“伴矿景天”和“Sedum plumbizincicola”为关键词，从中国知网和Web of Science数据库共收集文献280篇，采用文献计量分析软件VOSviewer分析国内外研究现状，分别从伴矿景天对镉的吸收转运和富集机制、解毒机理、田间修复现状、修复效果强化措施和产后处理技术5个方面综述了现阶段的主要研究成果，并进一步阐述了伴矿景天田间修复推广应用面临的问题和挑战，提出未来研究应集中探索伴矿景天的修复效率提升和实际推广应用。     

钾肥强化植物间作修复镉锌污染土壤效应研究

小麦间作伴矿景天是一种原位绿色、边生产边修复重金属污染土壤的有效方式,施用钾肥是保障小麦增产的主要措施之一。为了研究不同类型和用量的钾肥对小麦间作伴矿景天修复镉(Cd)、锌(Zn)污染土壤的强化效果,采用室外盆栽试验方法,以不施钾肥为对照处理,研究了不同类型钾肥(氯化钾、硫酸钾)及施用量(50、100 mg·kg^-1和200 mg·kg^-1,以K2O计)对土壤pH和Cd、Zn含量、小麦和伴矿景天幼苗生物量及其Cd、Zn积累量的影响。结果表明:相较于对照处理,施用氯化钾和硫酸钾均能降低土壤pH,且施用量增至200 mg·kg^-1时土壤pH值降幅最大,分别降低了0.322和0.411。氯化钾和硫酸钾对土壤有效态Cd、Zn含量的提升效果均随施用量的提高而增强,均提高了小麦幼苗与伴矿景天生物量并促进了对Cd、Zn的积累。施用钾肥后,土壤Cd的去除率在15.1%~23.8%,土壤Zn的去除率在1.75%~4.70%。研究表明,施用钾肥均对小麦间作伴矿景天修复土壤Cd、Zn污染具有良好的强化效应,且氯化钾施用量200 mg·kg^-1的修复效果优于其他处理。     

不同浓度及不同来源纳米银对伴矿景天生长及重金属吸收的影响研究

近年来,随着纳米银(Ag NPs)的广泛应用,环境中银(Ag)浓度迅速增加,污泥中存在的Ag NPs的生态风险和环境危害尤其值得关注。采用温室盆栽法,设置Ag NPs+污泥与单独Ag NPs处理(Ag NPs浓度为0~10 mg·kg~(-1)),研究了不同浓度及不同来源Ag NPs对镉/锌(Cd/Zn)超积累植物伴矿景天生长和Ag、Cd、Zn 3种重金属元素吸收性的影响。结果表明:单独Ag NPs处理在0~10mg·kg~(-1)浓度范围内对伴矿景天生长未产生显著影响,但与单独Ag NPs处理相比,Ag NPs+污泥处理明显抑制了伴矿景天生长,导致其生物量显著下降(P0.05)。随着土壤中不同来源Ag NPs浓度的增加,伴矿景天地上部Ag浓度未有显著变化,但根中Ag浓度明显升高,最高浓度可达2.07 mg·kg~(-1),根部对Ag的富集系数(0.177~0.330)明显高于地上部(0.001 01~0.004 02);种植伴矿景天后土壤中Cd和Zn浓度未有明显变化,每盆植物地上部带走的Cd和Zn的量分别占供试土壤的2.62%~7.14%和2.39%~7.65%。因此,该研究条件下Ag NPs+污泥处理对伴矿景天生长的抑制作用与污泥施用有关,污泥中Ag NPs或单独添加的Ag NPs均未对伴矿景天的重金属吸收性产生显著影响。     

覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响研究

为探讨覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响,以湖南某休耕地试验区为供试农田,研究了镉锌超积累植物伴矿景天在垄上覆膜和未覆膜两种栽培条件下,移栽后不同时间的植物生物量、地上部镉浓度变化与吸取修复动态。结果表明:伴矿景天的单株鲜质量和干质量在移栽后157～214 d范围内增速最快。覆膜和未覆膜处理的单株鲜质量增速分别为3.92 g·d~(-1)和3.25 g·d~(-1),单株干质量增速则分别为0.23 g·d~(-1)和0.17 g·d~(-1)。随着生长时间的延长,伴矿景天地上部镉浓度呈先降低后升高再降低的变化趋势;而吸镉量则因生物量的增加而呈现逐渐增大的趋势,其中在30～63 d范围内的日平均吸镉量较高(覆膜和未覆膜处理分别为3.62 g·hm~(-2)·d~(-1)和3.10 g·hm~(-2)·d~(-1)),最小值为移栽初期的0～30 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.90 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.26 g·hm-2·d~(-1))和生育后期的214～240 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.20 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.25 g·hm-2·d~(-1))。覆膜和未覆膜处理下,伴矿景天的镉总吸收量分别为447.00 g·hm~(-2)和329.85 g·hm~(-2);供试田块0～20 cm土层土壤镉去除率分别为16.18%和12.16%。研究表明,相对于未覆膜处理,覆膜能显著提高伴矿景天地上部生物量、镉吸收量及对污染土壤中镉的吸取修复效率。     

耐重金属的植物促生芽孢杆菌筛选及其强化香蒲去除Cd的作用

为探讨细菌对水生植物修复水体重金属污染的影响,从南京某矿区废弃地的湿地植物柳树(Salix babylonica)、芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)根际和根内分离筛选到8株芽孢杆菌,这些芽孢杆菌都具有产铁载体、吲哚乙酸、多糖和淀粉酶活性,且对重金属的抗性较强,对温度、pH和盐浓度具有一定的耐受性。采用水培试验研究了Cd胁迫下耐重金属植物促生芽孢杆菌强化狭叶香蒲(T.angustifolia)吸收积累Cd的作用,结果表明,在2.5 mg·L~(-1)Cd~(2+)的条件下接种芽孢杆菌处理能够促进香蒲生长和组织中Cd含量增加。其中Bacillus megaterium P24和P37促进香蒲根和地上部干重显著增加40.0%~46.4%,B.amyloliquefaciens P29能使地上部Cd含量和总吸收量显著增加31.1%和63.5%;溶液中Cd去除率最高可达79.5%。研究表明,耐重金属芽孢杆菌能够促进香蒲生长、增加香蒲Cd含量,从而增加香蒲Cd总吸收量,达到去除水中Cd污染的作用,具有应用于水体重金属污染修复的潜力。