不同陪伴阴离子条件下Zn对玉米吸收积累Cd的影响

采用盆栽试验方法研究了不同陪伴阴离子条件下,土壤不同Zn含量对2个品种玉米吸收Cd、Zn的影响。不同阴离子NO-3、Cl-、SO42-以Zn(NO3)2,ZnCl2和ZnSO43种不同Zn化合物形式添加,添加Zn浓度设0、80、160和240mg·kg-14个水平,土壤Cd浓度为10mg·kg-1。结果表明,土壤中Zn添加促进了玉米生物量,其中NO-3陪伴下增加幅度最大。与对照相比,不论何种阴离子陪伴下,土壤中Zn的添加都明显降低了2个品种玉米地上部分的Cd含量(P<0.001),最小Cd含量出现在Zn80mg·kg-1或Zn160mg·kg-1处理。3种阴离子相比,NO-3比SO24-和Cl-降低幅度更为明显(P<0.001)。不同阴离子陪伴下2个品种玉米体内Cd浓度大小分别为(吉单209)SO42->Cl->NO-3,(长单374)Cl->SO24->NO-3。SO24-和Cl-处理下Cd浓度并未表现出显著差异。与地上部相反,Cl-陪伴时根系Cd浓度较低,而SO42-陪伴下Cd浓度最高。Cl-利于玉米根系对Zn的吸收及向地上部分的转移。     

矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊生长及Cd吸收影响

采用盆栽试验研究了不同土壤施Cd水平(0.20,50mg·kg-1)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊生长、根系侵染率及Cd吸收的影响.结果表明:接种丛枝菌根真菌可以显著提高万寿菊的根系侵染率与植株生物量,尤其在50mg·kg-1施Cd水平下,对照处理根系侵染率与植株生物量受到明显抑制时,接种丛枝菌根真菌较对照分别提高了35.4%和228.2%;除对照处理在50mg·kg-1施Cd水平下因植株生长受到抑制而显著降低了Cd吸收量外,土壤施Cd几乎增加了所有处理植株Cd浓度和吸Cd量.同一施Cd水平下(Cd20mg·kg-1、Cd50mg·kg-1),接种处理植株Cd浓度显著低于对照处理,而Cd吸收量则显著高于相应对照.土壤Cd情况下,万寿菊增加了Cd向地上部分的运转.     

不同玉米(Zea mays)品种对镉锌积累与转运的差异研究

选取20个玉米(Zea mays)品种作试验材料,通过田间试验研究了镉-锌(Cd-Zn)复合胁迫下玉米的生长发育及其积累和转运Cd、Zn的差异,以期筛选出Cd、Zn低积累的玉米品种。结果表明,Cd-Zn复合胁迫下,玉米的株高、叶面积、生物量、产量以及玉米根、茎叶和籽粒中Cd、Zn含量在品种间均表现出显著差异。有2个品种籽粒的Cd含量超过国家食品卫生标准(≤0.2 mg·kg-1),13个品种茎叶的Cd含量超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg-1),所有品种籽粒和茎叶的Zn含量均符合国家食品卫生标准(≤50mg·kg-1);有7个品种的Cd富集系数1,13个品种茎叶转运系数1,所有品种籽粒转运系数均1;20个玉米品种Zn的富集系数均1,有18个品种茎叶转运系数1,6个品种籽粒转运系数1。根据玉米生物量、产量、籽粒Cd和Zn含量、富集系数、转运系数等指标进行评价,认为红单6号、红育1号、云优78、平单2号、屏单2号5个品种可作为Cd低积累玉米品种,雅玉98可作为Zn低积累玉米品种,可分别在个旧地区Cd、Zn中、轻度污染土壤上推广种植。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

施锌对冬小麦亚细胞镉分布和镉化学形态的影响

为深入了解施锌(Zn)对冬小麦镉(Cd)吸收的影响,本研究选冬小麦品种矮抗58,试验共设置了2个Cd水平(0、5μmol·L~(-1))和4个Zn水平(0、2、8和15μmol·L~(-1)),通过营养液试验,研究了施Zn对Cd胁迫下冬小麦Cd吸收、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,冬小麦的生物量随Cd浓度的增加而降低,而Zn能够减轻Cd对冬小麦生物量的毒害作用。同时,根和地上部Cd含量随Zn浓度提高而降低。另外,施Zn显著降低了冬小麦幼苗各个亚细胞组分的Cd含量,增加了冬小麦根中1 mol·L~(-1)NaCl提取态和体积分数2%醋酸提取态Cd的含量。在Cd浓度为5μmol·L~(-1),Zn浓度为2和8μmol·L~(-1)时,冬小麦地上部细胞壁和可溶性部分Cd所占的比例增加;在Cd浓度为5μmol·L~(-1),Zn浓度为8和15μmol·L~(-1)时,冬小麦根部细胞壁和可溶性部分Cd所占的比例增加。冬小麦地上部去离子水提取态Cd所占比例随Zn浓度增加而降低,体积分数2%醋酸提取态Cd所占比例随Zn浓度增加而增加。因此,施Zn通过调节冬小麦亚细胞Cd分布和Cd的化学形态,促进了冬小麦体内活性Cd向惰性Cd的转化,减轻了Cd对冬小麦的毒害效应,降低了冬小麦根部Cd的迁移能力。     

土壤Cd污染对青菜和蕹菜生长及Cd含量的影响

通过温室盆栽试验,研究了草甸棕壤、红壤和灰色石灰土的人为Cd污染对青菜和蕹菜生物量和Cd含量的影响。结果表明,红壤加入Cd浓度为0.5、1.0、3.0、5.0mg·kg-1时,青菜地上部分的生物量与对照相比分别降低了13%、15%、25%和91%;蕹菜地上部分的生物量在添加Cd浓度为0.5、1.0、3.0mg·kg-1时与对照相比分别增加了21%、64%和81%,而添加浓度为5.0和10.0mg·kg-1时则分别降低了63%和86%;生长于草甸棕壤和灰色石灰土中的蕹菜地上部分的生物量随土壤Cd浓度的增加无显著差异。在土壤添加Cd浓度相同的条件下,青菜和蕹菜地上部分的Cd含量在3种土壤中的顺序为:灰色石灰土<草甸棕壤<红壤。在试验条件下,以国家食品卫生标准为依据、以青菜为指示植物计算得到的3种土壤Cd的表观临界含量分别为:以总Cd计算:草甸棕壤为0.33mg·kg-1,红壤为0.066mg·kg-1,灰色石灰土为0.70mg·kg-1;以DTPA提取态Cd计算:草甸棕壤为0.13mg·kg-1,红壤为0.012mg·kg-1,灰色石灰土为0.33mg·kg-1。     

不同土壤条件下镉对番茄根系的毒害效应及其毒害临界值研究

采用盆栽试验研究了在8种土壤上外源添加镉(0～16 mg·kg-1)对番茄根系的毒害效应以及影响镉对番茄根系毒害临界值的主要土壤性质。结果表明,随着土壤镉添加量的增加,不同土壤上镉对番茄根长和根鲜重的影响存在较大差异。不同土壤上番茄根长降低20%时的毒害效应浓度(EC20,0.1 mol·L-1CaCl2提取的土壤有效镉)介于0.26～11.61 mg·kg-1之间,而不同土壤上番茄根系生物量的EC-20值介于0.01～5.07 mg·kg1之间。土壤pH值是影响番茄根长EC20的主要土壤性质,随着土壤pH值的升高,土壤镉的毒害效应降低,EC20值升高。土壤有机质含量是影响番茄根系生物量EC20的主要土壤性质,土壤镉的毒害效应随土壤有机质含量的增加而减弱,EC20值随之升高。     

土壤镉胁迫对龙葵(Solanum nigrum L.)幼苗生长及生理特性的影响

采用盆栽试验研究了不同浓度Cd(0、10、20、40、80、160 mg·kg-1)处理下,龙葵(Solanum nigrum L.)幼苗对氮(N)、磷(P)和钾(K)吸收及质膜ATPase活性的影响。结果表明,土壤添加Cd浓度≤40 mg·kg-1时显著促进龙葵幼苗生长及生物量的积累与分配,添加Cd浓度>40 mg·kg-1时抑制作用加强;叶绿素含量随Cd添加浓度的增大而下降,在较低浓度Cd(10 mg·kg-1)处理时,显著提高叶绿素含量。随Cd添加浓度的增加,根、茎、叶和果实中的全N、全P和全K含量先升后降(除茎全P降低外);叶片中的Cd积累量最高,茎次之,果实中最低;丙二醛含量与过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增大,但超氧化物歧化酶(POD)活性先升后降;幼苗地上(茎与叶)和地下(根)部H+-ATP以及地下部Ca2+-ATP酶活性随Cd添加浓度的增加不断降低,而地上部Ca2+-ATP酶活性则先升后降。这些结果表明,龙葵在高Cd胁迫(≥40 mg·kg-1)下,能通过加快根系对Cd离子积累来提高抗氧化酶(CAT和SOD)活性、降低POD与质膜ATP酶活性、改变对N、P和K的吸收,从而起到对Cd胁迫的解毒作用。     

土壤Cd Zn复合污染对小麦根系植物络合素和谷胱甘肽合成的影响

采用盆栽试验研究了土壤外源Cd、Zn复合污染对小麦根系植物络合素(PCs)和谷胱甘肽(GSH)合成的影响.结果显示,土壤外源较高浓度Cd(3～27mg·kg-1)抑制了小麦的生长,而单Zn处理(80～720 mg·kg-1)对其生长无影响,Cd Zn复合处理减缓了Cd的毒性,但Zn的缓解作用有限;单Zn处理小麦根内未检出PCs,仅检出GSH,但GSH并没有随Zn浓度的增加而增加.随Cd处理浓度(≥1 mg·kg-1)的增加,小麦根内PCs和GSH的含量显著增加,Cd Zn复合处理降低了小麦根内PCs和GSH的合成水平,并随Zn浓度的增加降低作用更趋明显.回归分析显示,Cd及Cd Zn复合污染下小麦根内PCs和GSH的含量与小麦地上部生物量的抑制率保持相当好的线性关系.结果表明,PCs和GSH对Cd的暴露表现出很强的专一性,可用于指示土壤环境中Cd及Cd和Zn复合污染的毒性.     

Cd Zn交互作用对金针菇富集重金属的影响

以金针菇为试验材料.在基质中分别单独添加和同时添加不同浓度的Cd、Zn,采用栽培袋接种培养法研究了食用菌富集Cd、Zn以及Cd、Zn交互作用对食用菌累积重金属的影响.结果表明,低浓度的Cd(<1mg·kg-1)、Zn(<600mg·kg-1)能够促进金针菇的生长,但是高浓度的Cd、Zn对金针菇生长会产生抑制作用.随着栽培基质中Cd、Zn处理浓度的增高,金针菇子实体中的Cd、Zn浓度也随之增加.Cd-Zn之间表现为瓦相拮扰作用,金针菇子实体内的Cd含量随着培养基质中Zn浓度的增加而显著降低(P<0.05),Cd浓度降低比例与Zn/Cd比值之间呈显著的正相关(P<0.01).在Zn处理浓度为600 mg·kg-1,Cd处理浓度分别为1 mg·kg-1和10时,与不加Zn相比,金针菇子实体Cd含量分别降低29%和11%.Cd对Zn也表现出一定的拮抗作用,但是除在Zn为0和Cd为10mg·kg-1处理时拮抗作用显品著(P<0.05)外,其余处理没有达到显著水平.而在10mg·kg-1Cd和600mg·kg-1Zn处理条件下,金针菇生物量显著下降,可能是由于Cd-Zn协同作用,造成毒害作用的结果.     

圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia）对重金属镉胁迫的响应及镉吸收效果研究

以圆叶决明2228(Chamaecrista rotundifolia)为材料,采用土培法,研究重金属镉对圆叶决明2228保护酶(SOD和POD)、生长(生物量、株高、SPAD值和含水量等)的影响,同时分析圆叶决明对镉的吸收效果.结果表明,重金属镉胁迫下圆叶决明2228保护酶活性均随着镉处理浓度的升高呈先升后降的趋势,其中20 mg·kg-1镉胁迫下SOD酶活性最强,50 mg·kg-1镉胁迫下POD酶活性最强;镉对圆叶决明的生长抑制表现为抑制植物的生长,降低株高和生物量,但与叶绿素相关的SPAD值无显著变化.通过镉含量分析可知,圆叶决明2228吸收的镉量均未超过镉临界指标含量,因此该植物不是镉超富集植物,但生物富集系数大于1,为镉耐性植物.由于圆叶决明生长过程中生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属镉,圆叶决明2228具有修复轻度镉污染土壤的潜能.     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉(Cd)的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米(可食部位)对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系.结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁>可溶性部分>细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762-2005对大米中Cd的限最标准(≤0.2 mg·kg~(-1)),水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0mg·kg~(-1)(博优225)、3.1 mg·kg~(-1)(矮糯).因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险.     

顺天降镉剂对降低稻米中镉含量的效果研究

通过叶面喷施顺天降镉剂,分别采用田间小区试验和大田对比试验,研究其对降低稻米中镉含量的效果。试验结果表明,通过叶面喷施顺天降镉剂的水稻精米中镉含量明显降低,小区对比试验早稻降低27.3%,晚稻降低40.3%;大田示范早稻春优84和晚稻五优华占分别下降12.1%和18.6%。通过对晚稻小区的测产,喷施顺天降镉剂还可以小幅度增加水稻产量,增幅为7.1%。     

镉对烟草的胁迫与烟叶控镉措施研究进展

由于烟草易富集镉,并且卷烟烟叶中的镉在抽吸时可随主流烟气进入人体,进而危害吸食者健康。因此,烟草中的镉研究越来越受到大家的关注。综述了烟草中镉的来源,镉对烟草生长发育、生理生化、烟叶品质的影响以及烟草镉防治的相关措施等近年来的研究进展,以期为烟草中镉研究提供理论参考。     

镉的生态风险

镉是来自于自然环境和人类活动的一种稀有元素,如今因其致畸、致癌和致突变的可能性而倍受关注。生态系统中镉暴露潜在的风险主要来自生物积累、尤其淡水生态系统中生物积累的证据,但镉在食物链之间生物放大的研究结论仍存在一定的不确定性。镉的风险管理最为紧迫的任务是尽快围绕镉的生态风险评价、生物检测手段、建立相关规章制度和措施,以减少镉的来源。文中对镉的生态风险,包括生物积累、生物放大以及镉对生物区系的影响和风险管理的最新研究进行综述。     

Cd Zn处理对烤烟生长和烟株Cd含量的影响

烤烟(Nicotiana tabacumL.)吸Cd能力较强,人们通过吸烟可吸入大量的Cd,对健康造成一定的危害。本试验采用室内盆栽方法,研究了不同浓度Cd(0、1、3、5、10mg·kg-1)和Zn(0、100mg·kg-1)处理对烤烟生长以及体内Cd、Zn含量的影响。结果表明,在没有加Cd的处理,烤烟上部叶、中部叶和下部叶含有一定浓度的Cd,说明烤烟具有较强的吸收和累积Cd的能力。烤烟叶片叶绿素a、叶绿素b、生物量随土壤Cd加入量的增加而显著下降,但Cd加入量为1mg·kg-1的处理与对照相比差异不大;Zn处理可缓解Cd处理造成的毒害,增加烟株的生物量,减少了烟株不同部位Cd的浓度。Cd在烤烟体内各器官中的累积量随土壤Cd浓度的增高而增大,且体内各器官Cd含量次序为:叶>根>茎;在不同部位叶的含量顺序为:下叶>中叶>上叶。从结果中可以看出,Zn抑制了Cd对烤烟的作用,从而可以通过在土壤中施加适量锌肥的措施,来降低烤烟对Cd的吸收和烟叶中Cd含量,从而减少其危害。     

镉胁迫对不同基因型水稻生长和镉吸收的影响

采用盆栽试验,以水稻不育系、恢复系以及水稻品种为研究对象,探索了在土壤中不同浓度镉胁迫下水稻各生长期状况以及镉的吸收特性.结果表明:镉胁迫促进了川33B水稻的分蘖;低浓度镉胁迫促进S527与Lemont水稻分蘖,高浓度则抑制分蘖;分蘖期对镉胁迫不敏感的品系为Ⅱ-32B.同一基因型水稻在不同镉浓度胁迫下,株高和穗长差异均不显著.低浓度镉胁迫能提高水稻有效穗的形成和增加千粒重,高浓度则起抑制作用.除不育系Ⅱ-32B外,供试的其余品系水稻籽粒和秸秆中镉含量均随土壤镉浓度增加而升高.恢复系T3028和水稻品种岗优725的籽粒富集镉的能力较强,不育系川33B籽粒不易富集镉.不同基因型水稻耐受镉的浓度约为0.3 mg/kg.     

赤泥对Ｃｄ污染稻田水稻生长及吸收累积Ｃｄ的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

耐镉菌株对土壤镉形态及土壤微生物群落结构的影响

通过传统的分离方法和室内培养实验,从污染土壤中筛选和分离耐镉菌株并分析耐镉菌株对土壤镉形态及微生物群落结构的影响。从浙江省富阳市电镀厂污染土壤中分离得到具有强活化作用的耐镉菌株m6,形态学观察和16S rDNA序列分析可知,m6与Arthrobacter的16S rDNA序列具有99%的同源性,其在系统发育地位上属于Bacteria,Actinobacteria,Actinobacteridae,Actinomycetales,Micrococcineae,Arthrobacter。研究表明耐镉菌株m6可使土壤中水溶态镉增加2倍多,可交换态镉增加16%。Biolog-ECO法的结果表明,接种耐镉菌株培养后土壤的AWCD值提高14%~146%,而且土壤微生物对31种碳源中的糖及衍生物、胺类碳源和多聚物类利用程度增加;磷脂脂肪酸法(PLFA)分析结果表明,与不接种菌株m6相比,接种土壤的脂肪酸总量增加了23.65%,代表真菌的特征脂肪酸(如18:2ω6,9、16:1ω5c、18:1ω9c)明显增加,但土壤的G^-/G⁺比值与对照相比降低38.6%,而且土壤中代表放线菌的特征脂肪酸(如l0Me 16:0、l0Me 17:0和10Me 18:0)的多样性有所降低。     

含Cd磷肥不同施用量对水稻产量及Cd累积的影响

采用2年大田试验,研究低镉(Cd)磷肥不同施用量对水稻产量及地上部Cd累积的影响。结果表明,施低Cd磷肥显著增加水稻稻谷和稻秆产量,但不同施磷量间稻谷产量差异不显著。随施磷量的增加,稻谷Cd含量呈先增加后下降的趋势,但均在国家粮食卫生控制标准0.2 mg·kg-1规定内。当施磷(P2O5)量为63 kg·hm-2时,稻谷Cd含量及稻谷、茎叶和地上部Cd累积量最高,显著高于对照;但施磷量增至252 kg·hm-2时,稻谷Cd含量与对照相当,而茎叶Cd含量显著下降。水稻对磷肥中Cd的吸收率随施磷量的增加而显著下降。当施磷量低于81 kg·hm-2时,水稻地上部对磷肥中Cd的吸收率超过100%。指数回归方程表明,随磷肥进入土壤的Cd含量基本被水稻地上部完全吸收时的磷肥施用量早、晚稻分别为116.6、174.6 kg·hm-2。因此,生产上按当前适宜施磷量施用,既能兼顾水稻产量,又能保障稻谷和土壤生态安全。