不同浓度Cd胁迫对玉米幼苗生理特性及镉累积的影响

【目的】为了探明土壤中镉含量与低累积玉米品种(会单4号)富集镉间的关系。【方法】以玉米为试验材料,设置不同浓度Cd处理的土壤盆栽试验,幼苗生长一个月后采集玉米地上部和地下部,测定玉米生物量、根系形态、叶片渗透率、脯氨酸积累量及镉富集特征。研究镉胁迫对玉米生理特性及其镉累积的影响。【结果】结果表明：当土壤中镉浓度为2 mg/kg时,玉米的地上部生物量显著增加了8.79%,浓度增加到12 mg/kg时,玉米地上部与地下部的生物量分别显著下降了55.65%、58.92%;对玉米幼根生长的抑制作用逐渐增大;叶片渗透率和脯氨酸含量与镉浓度呈正相关;玉米体内的镉含量明显增加,并且地下部含量明显高于地上部含量;随着镉浓度增加,富集系数和转运系数都小于1,这说明玉米累积镉含量不随土壤镉含量增加,但对玉米植株的毒害越来越严重。【结论】2 mg/kg的镉促进玉米生物量的增加,大与4 mg/kg时抑制玉米生物量的增加,会单4号是低富集品种,富集系数与转运系数不会随镉浓度的增加而增加,但会使玉米受到的毒害越来越严重。     

多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究

【目的】为筛选出新的用于农田镉污染修复的镉富集植物.【方法】通过盆栽试验,研究不同镉浓度处理下多茎鼠麴草对镉的富集特性.【结果】随土壤镉浓度的增加,多茎鼠麴草生物量、叶绿素含量及抗性系数都呈下降趋势,但根系和地上部分镉含量呈增加趋势.在土壤镉浓度为75 mg/kg时,多茎鼠麴草地上部分镉含量达到121.86mg/kg,超过镉超富集植物临界值(100mg/kg).在不同土壤镉浓度处理下,多茎鼠麴草根系和地上部分镉富集系数大于1,但转运系数小于1.在土壤镉浓度为50mg/kg时,多茎鼠麴草地上部分和整株镉积累量均最大,分别为183.93μg/盆和266.79μg/盆.小区试验研究表明,在土壤镉浓度为2.04~2.89mg/kg时,多茎鼠麴草地上部分镉积累量达到1.74~1.80mg/m~2.【结论】多茎鼠麴草是一种镉富集植物,可用于农田镉污染土壤的修复.     

重金属镉在土壤-水稻中迁移转化特征

【目的】探明不同浓度镉污染土壤条件下镉在水稻中的迁移转化特征,为控制镉在水稻中的迁移及保障粮食生产安全提供参考依据。【方法】通过人工模拟镉污染的盆栽试验,研究不同镉污染程度(轻微、轻度、中度及重度污染)土壤对分蘗期和成熟期水稻各器官镉积累、富集能力及土壤-水稻系统各部分间转运特征的影响。【结果】水稻各器官镉积累量及富集能力均随土壤镉污染程度增加而增大,镉在水稻中的富集能力表现为根系茎叶糙米。镉在土壤-水稻系统各环节转运能力表现为土壤-根系根系-茎叶茎叶-稻米。镉胁迫浓度与土壤-水稻系统各部分间转运系数无明显相关性。【结论】镉在水稻不同部位的含量与土壤中镉浓度成正相关关系。     

土壤灭菌和杀真菌剂对蚕豆生长与镉、铅累积的影响

【目的】研究重金属污染农田中的土壤微生物对蚕豆重金属累积的影响。【方法】以云南会泽铅锌矿周边重金属污染的农田土壤为基质,开展室内盆栽试验,在土壤灭菌和施杀真菌剂(苯菌灵)条件下,测定蚕豆的生长、矿质养分、镉、铅含量与累积量。【结果】杀真菌剂处理显著增加土壤碱解氮和蚕豆地上部氮的含量,降低蚕豆地下部磷和钾的含量,但对蚕豆株高和生物量影响不显著;导致蚕豆地上部的镉含量和植株镉累积量降低,降低蚕豆对镉的富集系数和转运系数。土壤灭菌处理显著降低土壤速效钾和蚕豆地下部钾的含量,降低蚕豆株高和生物量;导致蚕豆植株镉、铅含量、地下部铅累积量增加,而地下部镉累积量、地上部铅累积量下降;增加蚕豆对镉、铅的富集系数与镉转运系数,但减小铅的转运系数与生物转运因子。【结论】清除土壤微生物和抑制真菌均改变蚕豆植株的矿质养分、镉、铅含量与累积特征,影响蚕豆的生长,表明土壤微生物在蚕豆重金属耐性与累积中起着重要作用。     

棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的影响

【目的】 分析新疆优势资源棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的影响,研究棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的差异。【方法】 采用田间小区试验,以棉花品种新陆早60号为材料,采用两因素随机区组试验设计,测定不同盐碱含量条件下配施不同含量棉粕对棉花生长指标和生理特性的影响。【结果】 随着棉粕施用量的增加,棉花的株高、干物质、叶绿素含量均有不同程度增加,而过氧化物酶、丙二醛含量、可溶性糖含量随着盐浓度的增加呈先增加后减少的趋势。【结论】 棉粕对盐碱胁迫下棉花的生理性状影响效果不同,对盐碱胁迫下棉花生理抗盐碱性有着明显的增强作用。     

减量追施氮肥运筹对棉花地上部干物质积累、分配及产量的影响

【目的】研究不同减量追施氮肥运筹对棉花地上部干物质积累、分配和产量的影响。【方法】5个处理施基肥量一致,以大田常规追施氮肥量为对照,在常规追施氮肥量的基础上减施10%、20%、30%、40%作为减量追施氮肥处理,分析减量追施氮肥对棉花地上部干物质积累、分配及产量的影响。【结果】常规追施氮肥量、减施10%追施氮肥量和减施20%追施氮肥量处理的棉花地上部干物质积累量、结铃数和籽棉产量均显著高于减施30%追施氮肥量和减施40%追施氮肥量处理,并且各处理生殖器官干物质分配比重按大小依次为减施10%追施氮肥量处理、常规追施氮肥量处理、减施20%追施氮肥量处理、减施30%追施氮肥量处理、减施40%追施氮肥量处理;追施氮肥量、棉花地上部干物质积累量及籽棉产量两两之间存在显著的线性正相关性。【结论】大田常规追施氮肥基础上减施10%追施氮肥量不会显著降低籽棉产量,对棉花的结铃数和铃重、衣分也均未显著降低,同时不会影响棉花地上部干物质积累量,且有利于棉株生殖器官分配比重的增加。     

外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响

【目的】土壤盐渍化严重制约棉花幼苗生长,褪黑素(Melatonin,MT)能有效调控植物在盐胁迫下的生长机制。研究外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响。【方法】采用对棉花幼苗叶面喷施外源褪黑素的方法,分析外源褪黑素在NaCl胁迫下棉花幼苗生长及光合系统的响应,筛选出最适喷施褪黑素浓度。以新陆中70号为材料,设置不同褪黑素浓度(25、50、100、200 μmol/L)处理,测定NaCl胁迫下不同时间段(1、3、6和9 d)棉花幼苗生长指标及叶片荧光、光合作用参数等指标。【结果】NaCl胁迫显著降低棉花幼苗株高、叶片光合、荧光指标,喷施外源褪黑素后,促进株高生长及干物质质量的增加,并有效缓解了NaCl胁迫对棉花幼苗叶片净光合速率、气孔导度、最大光化学效率、PSⅡ有效光量子产量、光化学猝灭等指标的影响,减少NaCl胁迫对棉花幼苗的损伤。【结论】NaCl胁迫条件下,外源褪黑素能有效促进棉花幼苗生长,喷施100 μmol/L褪黑素浓度处理效果最佳。     

不同浓度GSNO对盐胁迫下番茄幼苗生长的影响

【目的】 研究不同浓度S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)对盐胁迫下番茄幼苗生长的影响,筛选出提高番茄耐盐性的适宜施用浓度。【方法】 选用番茄品种中蔬4号。采用营养液栽培法。NaCl(100 mmol/L)胁迫下,番茄幼苗叶面分别喷施不同浓度的GSNO(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mmol/L)。测定分析不同浓度外源GSNO对盐胁迫下番茄幼苗生长及根系活力、叶绿素及丙二醛(MDA)含量、电解质渗透率和脯氨酸(Pro)含量的影响。【结果】 (1)NaCl胁迫显著降低了番茄幼苗的株高、茎粗、地上部和地下部干重、鲜重、根系活力、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量;显著提高了番茄幼苗的丙二醛含量和脯氨酸含量;对电解质渗透率无显著影响;(2)外源施用0.1~0.3 mmol/L GSNO可通过不同程度地提高叶绿素含量、根系活力和脯氨酸含量,降低膜脂过氧化和膜完整性的破坏程度而有效缓解盐胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用和提高盐适应性,而实验施用的高浓度(0.5~0.6 mmol/L)GSNO的施用虽对盐胁迫下番茄幼苗的已造成伤害,但尚未达到抑制盐胁迫下番茄幼苗生长的作用。【结论】 NaCl胁迫显著影响了番茄幼苗的正常生长,外源施加适宜浓度的GSNO能有效缓解盐胁迫对番茄幼苗的影响。以0.1 mmol/L GSNO施用效果最佳。     

褪黑素对镉胁迫下紫苏根系特征的影响

为揭示根系在褪黑素缓解植物镉胁迫效应中的作用,利用水培实验探讨了外源褪黑素对不同浓度镉处理(0、2、10 mg·kg^-1)下紫苏(Perilla frutescens)生长、根系形态及解剖结构、镉及相关必需元素含量等的影响。结果显示:镉处理显著抑制了紫苏地上部生长,未造成紫苏根系生物量显著改变,但根系形态和解剖结构发生显著变化,长度变短、直径变粗、表面积减小、中柱变粗、皮层占横切面的比例降低;低浓度镉处理的紫苏在添加外源褪黑素后,地上部生物量显著提高,根系镉含量和累积量、镉转运系数以及地上部镉含量和累积量显著下降,同时根系长度变长、中柱变细、皮层占比增加,根系中锌和铁的含量显著增加;高浓度镉处理的紫苏在添加外源褪黑素后,镉转运系数和地上部累积量显著降低,根系中锌含量显著增加,但地上部生物量没有增加。研究表明,外源褪黑素可以通过改变紫苏根系形态和解剖结构,同时增加锌和铁元素吸收,降低根系对镉的吸收以及向地上部位的转运,进而缓解镉胁迫对紫苏生长的抑制作用,但缓解作用因紫苏受镉胁迫程度不同而有所差异。     

不同施氮量对棉花产量、养分吸收及氮素利用的影响

【目的】覆膜滴灌条件下,研究不同施氮量对棉花产量、养分吸收和氮素利用的影响,为棉花生产合理施氮提供科学依据。【方法】试验于2017～2019年设在新疆阿瓦提县,共5个施氮水平(0、110、220、330、440 kg/hm²),于棉花吐絮期采集植株样品,测定棉花产量、生物量、养分吸收和氮素利用。【结果】当施氮量在0～220 kg/hm²时,棉花产量、生物量和产值随着施氮量的增加显著增加,棉花对氮、磷、钾的吸收也显著增加,当施氮量大于220 kg/hm²时影响不显著。棉花氮素偏生产力和农学效率随施氮量增加显著降低。当施氮量大于220 kg/hm²时,氮素表观利用率显著降低,氮素贡献率差异不显著。【结论】当施氮量在0～220 kg/hm²时,随着施氮量的增加,棉花产量、生物量、产值和氮、磷、钾养分的吸收显著增加,当施氮量大于220 kg/hm²时,氮素表观利用率显著降低。综合棉花产量、经济效益、养分吸收和氮素利用,供试棉田推荐施氮量为220 kg/hm²。当施氮量为220 kg/hm²时,形成100 kg籽棉,需吸收N 4.25 kg、P₂O₅ 1.14 kg、K₂O 3.61kg。     

镉胁迫对3种植物生长及镉吸收和积累的影响

[目的]研究镉胁迫对作物生长及富集特性的影响,探寻更适宜修复镉污染的植物.[方法]设计水培试验,以德高小白菜、新陆早42号棉花、野生龙葵为供试材料,人工模拟不同浓度镉胁迫条件,测定不同浓度镉胁迫下3种植物生长、镉吸收与积累.[结果](1)镉胁迫下,棉花株高生长显著受到抑制;随镉胁迫浓度的增加,龙葵及棉花生物量下降尤为显...     

马铃薯生物炭对土壤中Cd的钝化效果

【目的】 研究马铃薯生物炭对土壤中镉的钝化效果。【方法】 以马铃薯秸秆为原料,研究不同温度制备的3种生物炭(B300、B400、B600)对水中Cd²⁺的吸附效果;采用室内培养实验,研究不同添加量(0.5%、1.5%、3.0%)生物炭(B400℃)对2种宁南山区典型土壤(黑垆土和山地草甸土)的pH、有机碳及DTPA-Cd含量的影响;采用盆栽试验,分析生物炭对土壤中Cd的钝化效果。【结果】 3种生物炭对Cd²⁺吸附能力的大小顺序为:B400>B300>B600;生物炭显著降低2种土壤中DTPA-Cd含量,其中3.0%添加量效果最好,黑垆土DTPA-Cd含量降低幅度大于山地草甸土;2种土壤的pH值和有机碳含量均与各自DTPA-Cd含量变化呈现显著的负相关;3.0%添加量的马铃薯生物炭能促进玉米的生长,降低玉米对Cd的吸收,有效抑制Cd由土壤到玉米体内的转移。【结论】 马铃薯秸秆生物炭对2种土壤中Cd的钝化效应明显。     

添加外源镉有机肥对小白菜产量和品质的影响

[目的]研究添加外源镉(Cd)的有机肥对小白菜产量、品质及安全性的影响,为安全施用有机肥提供参考.[方法]分别采用直接向土壤中添加镉(Cd)、施加添加镉含量为0.003;的有机肥、施加未添加镉的有机肥三种方式进行盆栽试验.[结果]施用鸡粪、猪粪、加镉鸡粪和加镉猪粪均能显着提高小白菜生物量,但降低了还原性糖含量,还原性VC含量与未施肥处理差异不显着;有机肥提高了小白菜可食部分硝酸盐含量;加镉鸡粪及加镉猪粪提高了小白菜镉含量.[结论]施用有机肥能够提高小白菜产量,但过量施用会降低小白菜部分品质;有机肥能够降低游离态镉的生物有效性;含有重金属的有机肥施入土壤会增加小白菜的Cd含量.     

镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选

 【目的】苋菜在中国的分布很广,品种资源丰富。通过筛选耐镉苋菜品种,发掘镉污染土壤植物修复资源。【方法】采用溶液培养方法,从来自不同生态区域的23个苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）中筛选出具有镉超富集能力的品种;采用赤红壤、黄棕壤、菜园土进行盆栽试验,研究苋菜在土壤Cd浓度分别为5、10、25 mg?kg-1时,对镉污染土壤的修复潜力。【结果】在溶液Cd浓度3 mg?L-1条件下培养,苋菜品种天星米地上部镉含量高达260 mg?kg-1。在土壤Cd浓度 25 mg?kg-1条件下,苋菜天星米地上部镉浓度高达212 mg?kg-1,富集系数达到8.5,地上部净化率达3.8%,各镉处理水平总生物量以及地上部生物量均未显著降低。【结论】苋菜天星米基本具备了镉超富集植物的特征,可用于镉污染土壤的生物修复。     

持续淹水对水稻镉吸收的影响及其调控机理

【目的】研究持续淹水对不同镉(Cadmium,Cd)积累水稻品种Cd含量的影响,通过分析持续淹水条件下土壤有效性Cd、植株Cd含量以及水稻根系Cd吸收转运关键基因表达,揭示持续淹水对水稻Cd积累的作用及其调控机制。【方法】采用水稻品种辐品36(FP36,Cd高积累品种)和中嘉早17(ZJZ17,Cd低积累品种),盆栽条件下(外源加入1.5 mg·kg-1 Cd Cl2)于水稻分蘖始期开始持续淹水处理,分蘖盛期取样分析植株Cd含量及Cd转运相关基因表达情况,测定土壤中有效性Cd、Fe、Mn含量和根膜Cd、Fe和Mn含量。相同处理继续培养至水稻完熟期,收获植株和稻米并测定Cd含量和产量。【结果】在Cd污染土壤条件下,与正常灌溉处理相比,持续淹水显著降低了分蘖盛期水稻FP36和ZJZ17的Cd含量,根部降幅分别为39.5%和33.9%,地上部降幅分别为62.1%和71.7%。在完熟期也表现相同作用效果,持续淹水显著降低完熟期水稻FP36和ZJZ17根部、地上部和稻米中Cd含量,FP36根部、地上部和稻米分别降低36.4%、43.7%和36.8%,ZJZ17分别降低62.5%、61.5%和55.4%。研究发现,持续淹水显著降低了两个水稻品种的土壤有效性Cd含量(降幅分别为12.1%和17.7%)和根膜中Cd的含量(降幅分别为52.2%和43.1%)。Cd胁迫下,持续淹水增加了土壤有效性Fe(增幅分别为23.7%和10.3%)和有效性Mn含量(增幅分别为24.5%和43.9%),也使根膜中Fe(增幅分别为83.1%和81.5%)和Mn含量(增幅分别为41.5%和27.7%)显著增加。更为重要的是,持续淹水显著下调了两个水稻品种根部Os Nramp1(58.3%和58.0%)和Os LCD(21.6%和17.8%)基因的相对表达量。【结论】持续淹水通过降低土壤有效性Cd含量和抑制Cd吸收基因表达(Os Nramp1和Os LCD)的双重调控作用,降低了水稻对Cd的吸收和积累。     

甜高粱对镉胁迫的生理生化响应及镉富集研究

为阐明镉胁迫对甜高粱生理生化指标的影响以及镉富集特征,以辽甜1号为研究材料,采用5种不同浓度镉溶液(0、50、100、200、300 μmol·L^-1)模拟胁迫环境,测定并分析了镉胁迫下幼苗的生长指标、抗氧化酶活性、同工酶、光合参数、荧光参数、光响应曲线及镉富集率的变化。结果表明：①镉胁迫下,甜高粱鲜重、株高、地上部及地下部干重显著降低。②伴随胁迫浓度的增加,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)先升高后降低,过氧化物酶(peroxidase,POD)活性显著升高,过氧化氢酶(catalase,CAT)活性显著降低,抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)先降低后升高再降低。胁迫早期SOD、POD酶谱多条带伴随胁迫浓度的增加而加深,出现了新的S2、P2条带;而CAT、APX酶谱无新的条带出现。③镉胁迫下叶片叶绿素含量,净光合速率、气孔导度、和蒸腾速率、叶片原初光能转化效率、光合电子传递量子效率、光化学淬灭系数,最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、光饱和点显著降低,而胞间CO₂浓度、非光化学淬灭系数、光补偿点则升高。④伴随胁迫浓度的增加,地上部、地下部的镉浓度升高,而地上部、地下部及单株富集率降低。因此,镉胁迫是通过抑制甜高粱的光合作用而使其生物量降低;甜高粱通过调控其抗氧化酶基因表达以维持其细胞正常代谢;低浓度镉胁迫有利于甜高粱富集镉,高浓度镉胁迫使甜高粱不可逆损伤,生物量降低,导致甜高粱对镉的富集率下降。     

枣园不同间作种植方式对土壤酶活性的影响

【目的】研究枣园不同间作种植方式中土壤酶的动态变化,以及水分胁迫对间作复合系统土壤酶活性的影响。【方法】采用两因素裂区试验设计,主区设置两种间作种植方式:红枣间作棉花、红枣间作苜蓿;副区设置四个水分梯度:W1:水量为3 750 m³/hm²(中度水分胁迫);W2:水量为4 500 m³/hm²(轻度水分胁迫);W3:水量为5 250 m³/hm²(适宜水分);W4:水量为6 000 m³/hm²(充分供水)。【结果】(1)灌水在4 500 m³/hm²水平下,间作土壤脲酶活性最高;灌水在3 750 m³/hm²水平下,间作土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性最高。(2)与单作相比,间作能显著提高土壤酶活性,红枣间作棉花的土壤酶活性整体低于红枣间作苜蓿,红枣间作苜蓿能有效提高土壤酶活性。【结论】灌水量在3 750 m³/hm²水平下,枣园间作苜蓿能有效提高土壤酶活性。     

外源锌对铬胁迫下烤烟锌、铬积累和多酚类物质的影响

【目的】探究不同锌（Zn）浓度对铬（Cr）胁迫下烤烟Cr和Zn积累及烟叶多酚类物质的影响,为烤烟种植过程中重金属污染的防治及修复提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,以不添加Zn和Cr为对照,设不同浓度单一Zn（20、60和100 mg/kg）及Zn+C（rCr为15、30和90 mg/kg）复合处理。在烟苗移栽后50和80 d,取7～11叶位的烟叶用于测定烟叶的绿原酸、莨菪亭和芦丁含量;80 d时另取根、茎、叶3个部位测定烟株生物量、Cr和Zn的吸收量,所得数据进行差异显著性检验、双因素方差分析和Pearson相关分析。【结果】单一Zn处理下,烟株生物量随Zn浓度增加呈先升后降的变化趋势,其中60 mg/kg处理的生物量最高,根、茎、叶分别比对照增加28.1%、14.5%和7.4%。Zn和Cr复合作用下,15 mg/kg Cr与Zn复合处理的烟株生物量与对照相差较小,而90 mg/kg Cr浓度下的烟株生物量均低于对照。单一Zn处理对烟株根部的Cr吸收具有低促高抑效应,且降低烟叶Cr富集、促进烟叶Zn积累。Zn和Cr复合处理增加烟株根部Cr积累、降低Zn积累,同时烟叶Cr含量均低于对照,降幅范围为41.9%～72.7%,而烟叶Zn含量除15 mg/kg Cr与Zn复合处理外均低于对照。外源添加Zn能降低烟叶Cr的生物累积系数（BAF）,除0、15 mg/kg Cr和100 mg/kg Zn复合处理外,其余处理茎叶/根的位移系数（TF）均低于对照。单一Zn处理能促进烟叶绿原酸、芦丁和莨菪亭积累。Cr和Zn复合处理下,土壤Zn/Cr添加比例为20/15、60/15和100/15时能促进烟叶绿原酸和芦丁的积累。【结论】添加外源Zn能降低Cr在烟叶中的积累,土壤Zn/Cr添加比例高时能促进烟叶中Zn、绿原酸和芦丁的积累,抑制根中Cr积累。可考虑通过添加Zn元素调节土壤中Cr、Zn比例以降低烟叶中Cr含量和调控烟叶中多酚物质积累。