Pb胁迫对欧美杂交杨（Populus deltoides×Populus nigra）生物量分配格局及其Pb富集特性的影响

采用速生树种修复重金属污染土壤的方法近年来受到越来越多关注,但已有结果存在很大不确定性。为了解杨树在不同Pb胁迫条件下生长响应和Pb富集效果,以长江上游两种典型土壤(酸性紫色土和钙质紫色土)为栽培介质,采用盆栽试验方法,研究了不同Pb浓度处理下(CK:0mg·kg-1;T1:200mg·kg-1;T2:450mg·kg-1;T3:2000mg·kg-1)欧美杂交杨(Populus deltoides×Populusnigra)生物量生产与分配格局以及Pb吸收、富集特性。两种土壤条件下杨树各器官生物量及总生物量均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势,Pb胁迫条件下杨树生物量分配格局在钙质紫色土中表现为茎>粗根>叶>细根。相同浓度Pb处理条件下,单株杨树总生物量均表现为钙质紫色土大于酸性紫色土。随着Pb处理浓度的增大,杨树各器官Pb含量及积累量显著增加。Pb胁迫使杨树对Pb的富集系数逐渐增大而耐性系数逐渐减小。T3处理条件下杨树对Pb的富集系数在酸性紫色土中较大,且各处理条件下杨树对Pb的耐性系数均为酸性紫色土中较大。这些结果表明,高浓度Pb胁迫条件下酸性紫色土中的欧美杂交杨表现出较好的吸收和富集Pb的特性,这为Pb污染土壤的生物修复提供了一定的科学依据。     

Pb胁迫对百喜草生长和Pb积累的影响

以水土保持先锋植物百喜草为试验材料,设置不同Pb浓度的室内模拟胁迫试验,定量测定不同浓度Pb处理下百喜草生长及体内重金属含量,分析百喜草对Pb胁迫的耐性及其富集效果。结果表明:百喜草在土壤Pb浓度2500 mg·kg-1条件下仍可生长;Pb胁迫对百喜草各生长指标均有一定抑制作用,地上部分表现为分蘖能力叶最大伸展苗高,根系表现为根体积根平均直径总根长根表面积;轻度Pb胁迫条件下百喜草根系生物量分配较多,随Pb浓度的增大,生物量分配倾向于地上部分;百喜草对Pb具有一定富集能力,根系和地上部分最高分别为3384.56 mg·kg-1和200.70 mg·kg-1,根系对Pb的富集能力远大于地上部分,表现出较弱的转移能力。     

金丝草对Pb的富集效果及其体内Pb的存在形态

以Pb超富集植物——金丝草为材料,采用室内模拟胁迫土培试验,设计6种Pb胁迫浓度（150、250、500、1000、1500和2500 mg·kg-1）,同时设置未加Pb的对照,定量测定不同浓度Pb胁迫下金丝草根系和地上部分的生物量、Pb含量及存在形态,研究金丝草对Pb的富集效果及其体内Pb的存在形态和分布特征.结果表明：Pb胁迫对金丝草的生物量有一定的抑制作用,但在高浓度Pb的胁迫下,金丝草仍保持较大的生物量;金丝草对Pb有较强的耐性和富集能力,可将大量土壤中的Pb转移至地上部分,在Pb浓度为2500 mg·kg-1时,达到Pb超富集植物的标准;金丝草根系和地上部分的Pb主要以有机酸盐、蛋白质结合态等化合态为主,迁移能力降低,从而减小Pb胁迫对自身的伤害.     

红薯对Pb、Cd的吸收累积特征及根际土壤Pb、Cd形态分布研究

为了解土壤在Pb、Cd单一以及复合污染条件下红薯对Pb、Cd的吸收和积累规律,通过盆栽试验对红薯地上部和地下部的生物量和重金属含量进行测定,分析了单一及复合污染土壤中重金属Pb、Cd形态分布特点.结果表明,相对于对照,较低浓度的Pb、Cd能显著促进红薯的生长(P＜0.05),Pb超过50 mg·kg-1、Cd超过3mg·kg-1时,红薯生长受到显著抑制(P＜O.05),Cd是影响红薯生长的主要因素;随着试验处理浓度的升高,红薯体内重金属含量也随之升高,二者之间存在极显著的相关性(P＜0.01),Pb、Cd共存对红薯吸收累积Pb、Cd具有明显的交互作用,Pb促进Cd向地上部转移,Cd促进Pb在地下部积累.根际土壤中Pb、Cd以可交换态与碳酸盐结合态为主,二者均占总量的55%以上,在复合污染条件下,Pb浓度为50 mg·kg-1时其活性系数显著高于其他Pb处理(P＜0.05),并在很大程度上促进有效态Cd含量的增加.     

Pb胁迫对香花油茶幼苗生长的影响

以一年生香花油茶幼苗为供试材料,研究不同浓度Pb胁迫对香花油茶幼苗生长的影响。结果表明:香花油茶对重金属Pb具有较高的耐性,随着土壤中Pb含量的增加,株高、茎生物量、叶生物量和总生物量呈先增后减的变化趋势,最大值分别出现800、 600、 800和600 mg/kg浓度;地径和根长随着土壤中Pb浓度的增加呈逐渐减小的趋势,当Pb浓度达到800 mg/kg时,香花油茶幼苗地径和根长显著降低;当土壤中Pb浓度达到1 200 mg/kg时,香花油茶幼苗新叶出现卷曲变黄,土壤中Pb含量达到2 000 mg/kg时香花油茶幼苗全部死亡。     

Pb胁迫对金丝草和柳叶箬生长及富Pb特征的影响

以本课题组前期研究筛选出的2种Pb潜在超富集植物金丝草和柳叶箬为研究对象,通过室内模拟胁迫水培试验,研究Pb胁迫下2种植物的生长及Pb富集规律.结果表明:金丝草和柳叶箬均对Pb具有较强的耐性,可忍耐最高Pb胁迫浓度分别达1000和1500 mg·L-1;随Pb胁迫浓度的增高,2种植物地上和地下部分的Pb含量均呈现先增大后减少的规律;金丝草地上和地下部分的Pb含量在Pb胁迫浓度为750 mg·L-1时均达最大,分别为4639.4和5467.2 mg·kg-1;柳叶箬地上和地下部分的Pb含量在Pb胁迫浓度为1000 mg·L-1时达最大,分别为6828.4和9034.6 mg·kg-1;不同Pb胁迫浓度下,2种植物转运系数的变化范围为0.57-1.14;在Pb胁迫浓度为250 mg·L-1时,金丝草对Pb的转运系数大于1,且地上部分的Pb含量超过1000 mg·kg-1,达到Pb超富集植物的标准.     

氮肥对小花南芥生理和Pb、Zn累积特征的影响

采用盆栽试验方法,在模拟Pb和Zn胁迫(1000 mg·kg-1)条件下,研究不同用量的氮肥(0、0.1、0.3 g·kg-1和0.5 g·kg-1)处理对小花南芥(A rabis alpinal var.parviflora Franch)生长、土壤pH值、土壤Pb和Zn的不同形态以及小花南芥的生物量、叶绿素、脯氨酸、质膜透性、Pb和Zn累积特征的影响.结果表明:施用氮肥导致土壤pH值呈下降趋势,施N导致土壤中Pb水溶态和可交换态含量从3.9％显著增加到11.5％～13.7％,Zn水溶态和可交换态含量从13.4％显著增加到19.3％～23.5％.施N处理使小花南芥叶绿素含量和生物量显著增加.低N(0.1～0.3 g·kg-1)处理时,小花南芥叶片脯氨酸含量和相对电导率上升;小花南芥地上部和地下部Pb和Zn含量和累积量随着N素的施入而增加.施N(0.1～0.3 g·kg-1)处理时,Pb和Zn的富集系数、转移系数均大于1.因此,适量施N (0.1 g·kg-1)能促进小花南芥对土壤中Pb和Zn的吸收和提高小花南芥对Pb和Zn污染土壤的修复效率.     

Pb2+对紫萼玉簪种子萌发和幼苗生长的影响

试验以紫萼玉簪为材料,研究了不同浓度铅( 125,250,500,1000,2000 mg·kg-1)胁迫对紫萼种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:Pb2+浓度小于500 mg·kg-1对紫萼玉簪种子的发芽及幼苗生长有一定的促进作用;随着浓度提高,Pb2+胁迫对紫萼玉簪萌发的抑制作用增大,浓度为1000和2000 mg·kg -1抑制作用明显,同时POD活性随Pb2+浓度的升高呈现先升高后降低的趋势,SOD活性随着Pb2+浓度升高呈现先降低后升高的趋势.说明低浓度Pb2+处理可以促进种子萌发和提高生物量;高浓度则抑制.     

施用有机肥对小花南芥和中华山蓼生长生理和Pb/Zn累积特征的影响

采用盆栽试验,模拟Pb和Zn(1000 mg·kg-1)胁迫条件下,不同猪粪施用量对小花南芥和中华山蓼生长、生理和Pb、Zn累积特征的影响.结果表明:施用猪粪对土壤pH值的影响不明显,土壤CEC有增加的趋势.土壤中铁锰氧化物结合态没有显著的变化,小花南芥土壤水溶态和可交换态、有机物结合态显著增加.中华山蓼土壤中水溶态和可交换态没有显著的变化,而有机物结合态显著增加.Pb和Zn胁迫下,施用猪粪促进植物根的生长、生物量、叶绿素含量和相对电导率的增加(Pb胁迫下施用猪粪对中华山蓼生物量影响不显著除外).施用猪粪导致小花南芥中Pb、Zn的含量、累积量、富集系数和转移系数增加,特别是猪粪14 g·kg-1处理小花南芥中Pb、Zn的含量和累积量最高.施用猪粪导致中华山蓼中Pb含量和累积量增加,Zn含量和累积量下降,富集系数和转移系数则没有显著的变化.因此,施用猪粪能促进小花南芥和中华山蓼的生长和生理代谢,增加Pb、Zn在小花南芥、Pb在中华山蓼中的含量和累积量,适宜的施用量为猪粪14 g·kg-1.     

小花南芥（Arabis alpinal Var. parviflora Franch）对Pb和Zn的吸收累积特征研究

采用盆栽试验方法,研究了铅锌矿区小花南芥对Pb和Zn的累积特征.采用PbO、200、500和1 000mg·kg-1,ZnO、500、1 000和1 500mg·kg-1处理,研究小花南芥在20、40和60d时,数量性状变化及其对Pb和Zn的累积特征.结果表明:(1)Pb和Zn导致小花南芥株高、冠幅、根长和生物量显著降低,其中Pb1000 mg·kg-1,Zn1 500 mg·kg-1处理时,降低的幅度最大;(2)随着Pb和Zn浓度的增加和生长时期的延长,小花南芥Pb和Zn含量不断增加;(3)小花南芥Zn1 500 mg·kg-1处理60 d后,地上部Zn含量是根的1.32倍.生物富集系数为2.689,转运量系数为5.26,大于1.不同浓度Pb污染处理后,其生物富集系数不断增加,转运量系数大于1:Pb1 000mg·kg-1处理60 d后,其地上部和根中的Pb含量分别为对照的24.86倍和33.29倍.     

铅污染条件下小飞蓬的铅积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

为明确不同浓度铅胁迫对小飞蓬的生长及叶绿素荧光特性的影响程度,揭示小飞蓬对重金属铅耐性的生理机制,设置五个铅浓度梯度(0、200、500、1000、1500 mg·kg~(-1)),研究在不同铅胁迫条件下,小飞蓬的生物量(干重)、铅积累、叶绿素含量及叶绿素荧光特性的变化。结果表明:铅浓度为1500 mg·kg~(-1)时,小飞蓬的生物量(干重)、株高和叶绿素含量都受到显著的抑制(P0.05)。当铅浓度在1000 mg·kg~(-1)以下时,光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(q P)、电子传递速率(ETR)和有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)与对照组差异均不显著(P0.05);当铅浓度达到1500 mg·kg~(-1)时,Fv/Fm、q P、ETR、Fv′/Fm′与对照组差异性显著(P0.05),表明铅浓度小于1000 mg·kg~(-1)时,小飞蓬的反应中心光合活性未受到影响,有较强的适应能力。小飞蓬地上部与地下部的铅积累随铅浓度的增加而显著上升(P0.05),当铅浓度达到1000 mg·kg~(-1)时,地上部与地下部的铅积累量达到最大,分别为240.2 mg·kg~(-1)和333.5mg·kg~(-1),表明在铅污染区小飞蓬具有较强的铅积累能力。综上所述,小飞蓬在1000 mg·kg~(-1)以下的铅污染区有较强的适应能力,对铅污染土壤的修复也具有一定的应用潜力,因此可考虑将小飞蓬作为铅污染土壤修复的潜在物种。     

镉胁迫对红椿(Toona ciliate Roem.)幼苗生长及碳、氮、磷、钾累积与分配的影响

为了解镉(Cd)胁迫对红椿(Toona ciliata Roem.)生长及养分[碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)]吸收的影响,采用盆栽控制试验研究了不同浓度Cd处理[0(对照)、10、20、40、80、160 mg·kg~(-1)]对其幼苗生长发育、生物量以及养分积累与分配特征的影响。结果显示:与对照相比,红椿幼苗生长特性指数(如叶数、叶长、叶宽、根长及地径和株高)与根、茎、叶生物量随Cd浓度增加而降低,但低Cd处理(40 mg·kg~(-1))对各器官指数、株高及总生物量无显著影响(P0.05)。随着Cd胁迫浓度增加,根、茎、叶中Cd浓度逐渐升高,且根大于茎;根K、茎K、叶K和叶N累积量随胁迫浓度增加呈先升后降,而根C、根N、茎N、根P和叶P累积量则逐渐降低。此外,茎C、叶C和茎P在低Cd处理时无显著差异,但较高Cd胁迫处理(≥40.00 mg·kg~(-1))则显著抑制并改变其累积与分配格局。红椿幼苗具有一定的抗Cd胁迫能力,但较高浓度Cd胁迫(≥40.00 mg·kg~(-1))显著影响了红椿幼苗的生长特性及其养分格局。     

类芦对铅胁迫的生理响应

采用土培方法,研究了4个浓度(0、250、500、750 mg·kg~(-1))的铅(Pb)胁迫对类芦形态指标、叶绿素含量、叶片抗氧化酶活性及Pb含量的影响。结果表明:低浓度(250 mg·kg~(-1))Pb胁迫下,类芦株高、根长、根表面积、生物量等指标显著高于对照(CK)。随Pb胁迫浓度增加,长势逐渐受到抑制,但类芦叶长、根体积和根平均直径仍显著大于CK(P<0.05)。类芦叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)在低浓度Pb胁迫下相对稳定,在高浓度(500、750 mg·kg-1)Pb胁迫下各活性明显下降,且丙二醛(MDA)含量迅速增加。不同Pb胁迫下,类芦叶片的叶绿素a、b含量相对稳定,影响较小。同时,类芦转运系数始终大于1,对Pb具有较好的转运能力。类芦通过器官形态调整,刺激根系发育和高根冠比,保持光合作用稳定和较强的转运能力,一定程度适应了Pb逆境,可作为Pb污染矿区植物修复潜力植物。     

水分和铅交互胁迫对国槐幼苗生理生化特性的影响

为了探讨在水分和铅交互胁迫条件下,国槐(Sophora japonicaL.)幼苗抗氧化酶系统活性及渗透调节物质含量的变化,采用盆栽实验,研究不同水分处理(土壤相对含水率为40%、60%、80%、100%)及5个铅胁迫水平(0、300、500、1000、2000mg.kg-1)交互作用对抗氧化酶活性、MDA含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量的影响。结果表明:在水分和铅的交互胁迫下,国槐幼苗叶片POD、SOD酶活性表现先升后降的趋势,与单一的水分胁迫、铅胁迫相比,交互作用对SOD、POD活性的影响规律性不明显,在一定程度上表现出协同或拮抗效应;随着水分胁迫的加剧和铅胁迫的增大,国槐幼苗叶片的MDA含量变化呈现升高的趋势。在铅含量<2000mg.kg-1条件下,交互胁迫的国槐幼苗叶片MDA含量低于单一水分胁迫处理,表明国槐在交互胁迫下受到的膜伤害比单一水分胁迫下受到的膜伤害小;国槐幼苗叶片可溶性糖含量对水分胁迫较不敏感,且随着水分胁迫的加剧和铅胁迫的增加,叶片可溶性糖含量的变化比较复杂,但总体上呈先升后降的趋势;在铅含量500mg.kg-1和40%水分胁迫处理下,可溶性糖含量显著高于对照(P<0.01),MDA含量与对照无明显差异;随着水分胁迫的加剧和铅胁迫的增大,脯氨酸含量逐渐升高;在40%水分胁迫下,重金属铅和水分胁迫对叶片中脯氨酸的积累有协同促进作用。适当的交互胁迫(铅含量300、500mg.kg-1和40%水分处理)有利于提高国槐的抗逆性。     

铅胁迫对金盏银盘的生长及其根系耐性的影响

通过水培模拟试验,在不同质量浓度(5、10、20、50、100 mg.L-1)铅(Pb)处理下,研究沼生药用植物金盏银盘(Bidens biternata)地上部与根系生物量、根系长度和根活力、根系的耐性指数、体内Pb的质量分数与分布。结果表明:Pb处理质量浓度≤20 mg.L-1时,对金盏银盘生长有促进作用。随着Pb处理质量浓度的升高,生物量和根长开始下降,当Pb处理质量浓度达100 mg.L-1时,其生物量和根长均极显著降低(P<0.01)。各质量浓度处理下的金盏银盘根系活力均低于对照,且都随着处理时间的延长而降低。随着Pb处理质量浓度的升高,金盏银盘体内各部位Pb质量分数基本表现为先升高后降低,其中叶和茎的Pb质量分数在Pb处理质量浓度为20 mg.L-1时达到最大;而根系在Pb处理质量浓度为10 mg.L-1时Pb质量分数最大,对铅的积累显著,质量分数高达2 080.89 mg.kg-1。在Pb处理同质量浓度下,Pb在各部位的质量分数由大到小的顺序是根系、茎、叶。各处理质量浓度下的转移系数均小于0.1。在Pb处理质量浓度为10~20 mg.L-1时,金盏银盘的根系耐性指数大于1.0;随着Pb处理质量浓度的增加,根系耐性指数降低。     

铅胁迫对蜀葵重金属积累及抗氧化酶活性的影响

为探究植物对重金属铅(Pb)的积累和耐性,以锦葵科(Malvaceae)植物蜀葵(Althaea rosea Cavan.)为材料,研究了不同Pb浓度(0、50、100、200、500 mg·kg-1)处理对蜀葵叶片抗氧化酶活性及生理特性的影响。结果发现:蜀葵对于重金属Pb胁迫有较强的耐受性,低浓度Pb处理促进蜀葵地上生物量的积累,抑制了蜀葵根的生长,且根为主要积累Pb的部位;Pb浓度的增加导致相对叶绿素含量(SPAD)降低,过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)、超氧阴离子(Superoxide anion,O-2·)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量及电解质外渗率(Electrolyte leakage,EL)增加;Pb浓度为100 mg·kg-1时,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性比对照分别增加了5.6%、29.36%、22.48%和54.19%。研究表明,蜀葵可以通过调节自身的生理生化机制来适应Pb胁迫环境,可用于Pb污染地区的土壤修复。     

烟秆炭修复重金属污染土壤的效应及对烟草生长的影响

为了评估烟秆炭修复重金属污染土壤上种植烟草Nicotiana tabacum的可行性,以烟秆炭作为土壤修复剂,以重金属污染土壤为研究对象,利用盆栽实验研究了不同烟秆炭施加量（0,20,40,80 g·kg-1）对重金属污染土壤肥力、重金属生物有效性、土壤酶活性指数及烟草产量、烟叶重金属质量分数的影响。结果表明:施用烟秆炭可以显著提高重金属污染土壤pH值、土壤肥力和土壤酶综合活性指数,显著降低污染土壤重金属生物有效性。与对照相比,添加80 g·kg-1的烟秆炭对土壤肥力的改善、酶活性指数的提升和对土壤中镉的钝化效果最好,土壤有机质和有效磷质量分数分别显著（P < 0.05）提高了2.0倍和3.4倍,土壤酶指数显著提升了24.8%;但施用施加40 g·kg-1的烟秆炭已能使铜、铅的钝化效果达到最佳,与对照相比分别显著（P < 0.05）下降了33.7%和29.5%。另一方面,施用烟秆炭能显著（P < 0.05）增加烟草有效叶数和叶片的宽度,烟叶鲜质量在炭施加量为40 g·kg-1时达到最高,比对照显著（P < 0.05）提高了近50.0%,同时烟叶中铜、镉质量分数降至最低。综合分析当烟秆炭施加量为土壤总质量的4%时,其对重金属污染土壤的修复效果最好。因此,利用烟秆制成的生物质炭修复重金属污染土壤种植烟草是可行的。     

有机无机配施对生菜生长及其Cd Pb含量的影响

为了比较等氮水平下不同有机肥及其与无机肥配施对土壤重金属的钝化效果,通过在0.2g·kg-1氮水平下单施商品有机肥、猪粪、牛粪、鸡粪和花生麸,及5种有机肥分别与无机肥(尿素+磷酸二氢钙+硫酸钾)配施(N:N=1:1)的盆栽试验,研究它们对重金属污染土壤上生菜(Lactuca sativa)生长及其Cd、Pb含量的影响。结果表明,与CK相比,有机肥可提高生菜的生物量(商品有机肥单施除外),有机肥单施时,鸡粪处理生菜的鲜重最高,配施时牛粪和鸡粪处理生菜的生物量最大。无论单施或配施,花生麸和鸡粪处理降低生菜地上部Cd含量的效果最好,且鸡粪较好地降低了生菜地上部Pb含量。牛粪和花生麸配施的Pb含量显著低于单施,猪粪和商品有机肥单施的Pb含量显著低于配施,其余单施和配施之间没有显著差异。因此,鸡粪是5种有机肥中较适合施用于重金属污染菜地土壤的有机肥。