施用富集植物秸秆对水田芥生长及镉积累的影响

【目的】研究陆生富集植物秸秆对水生富集植物的镉积累影响。【方法】采用盆栽试验,通过向土壤中施用4种陆生镉富集植物(白三叶、旱莲草、小飞蓬和繁缕)秸秆,研究在镉胁迫条件下,施用富集植物秸秆对挺水镉富集植物水田芥生长以及镉积累的影响。【结果】施用4种镉富集植物均提高了水田芥茎秆、叶片和地上部分生物量。与未施用相比,施用富集植物秸秆均提高了水田芥叶片的抗氧化酶活性,增加水田芥叶片的可溶性蛋白含量。施用白三叶、旱莲草、小飞蓬秸秆均降低了水田芥茎秆、叶片与地上部分的镉含量,只有施用繁缕秸秆增加了水田芥茎秆、叶片和地上部分镉含量,较未施用分别增加了40.57%、13.76%和25.44%。施用旱莲草秸秆与施用繁缕秸秆的水田芥茎秆、叶片和地上部分镉积累量增加,其中施用繁缕秸秆比未施用分别增加了53.70%、21.19%和35.62%。施用繁缕秸秆提高了土壤酶(过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶)活性,而其他3种处理则降低了土壤酶活性。【结论】施用繁缕秸秆能够增加水田芥对镉的积累,提高水田芥对镉污染土壤的修复能力。     

3种植物对红壤中镉的富集特性研究

重金属超富集植物是重金属污染土壤植物修复的基础,研究了3种重金属富集植物羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对重金属Cd的吸收积累规律,为植物修复Cd污染的农田和生态环境建设提供科学依据.采用盆栽方法,在不同浓度(0、20、35、50、65、80 mg·kg-1)cd处理下,分别测定3种植物地上部与根部Cd的含量,计算了地上部Cd迁移量、根系耐性指数、富集系数,研究了土壤中Cd添加量与植物富集Cd量的相关性.结果表明,随着土壤中Cd离子浓度的升高,3种植物地上部和根系中的cd含量也在增加,相关系数都大于0.99;综合地上部与根部cd含量,地上部cd迁移量,根系耐性指数和富集系数,3种植物对Cd的富集能力的相对顺序为:羽叶鬼针草>美洲商陆>紫叶芥菜.羽叶鬼针草、美洲商陆种植在Cd处理浓度为65 mg·kg-1的土壤中和紫叶芥菜种植在Cd处理浓度为80 mg·k-1的土壤中栽培时,3种植物地上部与根部的Cd含量均超过了100 mg·kg-1,达到了cd超富集量的标准.羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对Cd有很强的耐受性和富集性,可以作为先锋植物去修复被Cd污染的土壤.     

土施镉超富集植物秸秆对镉胁迫牛膝菊光合特性的影响

通过在镉污染土壤中施用夏季生长的镉超富集植物红果黄鹌菜[Youngia erythrocarpa(Vaniot)Babcock et Stebbins]、三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)、少花龙葵(Solanum photeinocarpum Nakamura et Odashima)和豨莶(Siegesbeckia orientalis L.)的秸秆,再种植秋冬季节生长的镉胁迫超富集植物牛膝菊(Galinsoga parviflora Cav.),研究了不同镉超富集植物秸秆对镉胁迫后牛膝菊光合特性的影响。结果表明,在土壤中施用红果黄鹌菜秸秆后,镉胁迫牛膝菊叶片的净光合速率较未施用秸秆的提高了4.29%,地上部生物量增加了7.33%,而施用三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的则降低了镉胁迫牛膝菊叶片净光合速率和地上部生物量。同时,土壤中施用红果黄鹌菜秸秆的镉胁迫牛膝菊叶片水分利用效率、光能利用率、胞间CO_2浓度、气孔导度和叶片表面蒸汽压亏缺等光合参数均较未施用秸秆的有所提高,蒸腾速率则较未施用秸秆的降低,而施用三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的光合参数则高低不同,可能是红果黄鹌菜秸秆的化感物质能提高镉胁迫牛膝菊的光合能力、促进牛膝菊的生长所致,而三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的化感物质则抑制了镉胁迫牛膝菊的光合能力与生长。就光合色素含量而言,只有施用红果黄鹌菜秸秆的镉胁迫牛膝菊叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量较未施用秸秆的增加,分别较未施用秸秆的增加了5.97%、30.42%、10.94%和12.88%,施用三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的均低于未施用秸秆的。此外,土壤施用红果黄鹌菜秸秆的镉胁迫牛膝菊植株可溶性糖含量较未施用秸秆的增加。因此,在镉胁迫条件下,土壤施用红果黄鹌菜秸秆能够提高牛膝菊的光合能力,促进其生长,有利于牛膝菊修复镉污染的土壤。     

混种不同生态型富集植物对镉胁迫樱桃幼苗磷钾养分吸收的影响

为研究混种不同生态型富集植物(矿山生态型和非矿山生态型)对镉胁迫条件下樱桃植株养分吸收的影响,通过盆栽试验研究镉胁迫樱桃(甜心樱桃、那翁樱桃)与采自铅锌矿区(镉污染土)和农田(非污染土)的小飞蓬、龙葵和马唐混种对其根系和地上部分全磷和全钾含量的影响。结果表明,樱桃与小飞蓬混种后磷钾含量明显高于与龙葵、马唐混种的含量,且矿山生态型小飞蓬要优于农田生态型小飞蓬。就甜心樱桃而言,与矿山生态型小飞蓬混种后根系磷钾含量分别增加了7.89%、25.56%,地上部分磷钾含量分别增加了29.54%、60.38%;就那翁樱桃而言,与矿山生态型小飞蓬混种后根系磷钾含量分别增加了5.37%、15.67%,地上部磷钾含量分别增加了16.17%、56.52%。因此,樱桃与矿山生态型小飞蓬混种最有利于其对磷钾养分的吸收。另外,除矿山生态型马唐外,其他不同生态型小飞蓬、龙葵以及农田生态型马唐在与樱桃混种后,磷钾含量都有不同程度的增加。混种后,所有植物生物量都有不同程度的减少。     

土施富集植物秸秆对牛膝菊光合生理的影响

通过盆栽试验,研究了镉胁迫条件下(40 mg·kg-1)土壤施用镉富集植物(小飞蓬、豆瓣菜、碎米荠和旱莲草)秸秆对镉超富集植物牛膝菊光合生理的影响。结果表明:土壤施用镉富集植物小飞蓬和碎米荠秸秆能够提高镉超富集植物牛膝菊叶片的净光合速率和光能利用率,但施用镉富集植物豆瓣菜和旱莲草秸秆则降低。只有施用小飞蓬秸秆提高了牛膝菊叶片蒸腾速率,而施用碎米荠和旱莲草秸秆则提高了牛膝菊叶片水分利用效率。土壤施用小飞蓬、豆瓣菜、碎米荠和旱莲草秸秆均降低了牛膝菊叶片的胞间CO2浓度,但提高了牛膝菊的叶表面蒸汽压亏缺,而只有施用小飞蓬秸秆提高了牛膝菊叶片气孔导度。土壤施用小飞蓬、豆瓣菜和碎米荠秸秆均能提高牛膝菊叶片光合色素含量,四种富集植物秸秆均降低了牛膝菊茎杆和叶片的可溶性糖含量。因此,在镉胁迫条件下,土壤施用小飞蓬和碎米荠秸秆能够提高牛膝菊的光合能力,促进其生长。     

土培条件下东南景天对镉的耐性和富集特性的研究

[目的]探讨土培条件下东南景天矿山与非矿山生态型植物对Cd耐性和富集能力的差异。[方法]采用土培盆栽的方法,以向水稻土中加入不同量的镉作为处理,研究东南景天两种生态型植物在不同镉含量土壤中的生长反应以及体内镉含量与积累量变化。[结果]两种生态型植物对土壤中不同含量Cd的生长反应不同,矿山生态型对土壤Cd的耐受阈值为300 mg/kg,非矿山生态型为50 mg/kg。矿山生态型地上部最大Cd含量为893 mg/kg,根部最大Cd含量为344 mg/kg;而非矿山生态型地上部和根部最大Cd含量分别为124和212 mg/kg。矿山生态型地上部Cd含量大于根部Cd含量,而非矿山生态型根部Cd含量大于地上部。矿山生态型地上部Cd积累量最大值为151.67μg/株;而非矿山生态型为11.99μg/株。两种生态型植物相比较,在相同Cd处理水平下,矿山生态型地上部Cd含量和Cd积累量均显著高于非矿山生态型。[结论]矿山生态型东南景天对土壤Cd的耐受和富集能力显著大于非矿山生态型。从植物对土壤镉的耐性、地上部与根部Cd含量及其比值来看,矿山生态型东南景天是一种Cd超积累植物。     

水培条件下5种杂草植物对钴富集能力的比较

试验采用溶液培养的方法,比较5种杂草植物在不同浓度钴污染液(0、60、120、180、360 mg/kg)中对钴的吸收及富集能力.结果表明,①随处理浓度增加,各植物体内钴含量均增加,野茼蒿地上部钴含量增加量最多,当浓度为360 mg/kg时是对照的433倍;②各植物地上部、根部及单株钴积累量随钴浓度增大呈增大趋势,在浓度为360 mg/kg时,野茼蒿的单株积累量最高,可达13 021.33 μg,具有较强的钴积累能力;③分析5种植物对钴的吸收转运能力、富集特征得出,高钴浓度时野茼蒿的地上富集系数最大(25.95),并且地上部提取率最高(26.24％),龙葵、牛膝菊次之;中低浓度钴处理时牛膝菊转运系数最大可达3.86,其地上部富集系数也较高,野茼蒿和龙葵的转运系数虽次于牛膝菊,但其富集和提取能力均较突出.综上所述,野茼蒿、龙葵、牛膝菊可作为修复钴污染土壤的备选植物.     

不同黄麻品种对重金属污染农田镉的富集和转移效率研究

为研究黄麻(Corchorus capsularis L.)植株对重金属污染农田中Cd的富集和转移效率,以湖南省株洲县为试验区,研究3个黄麻品种6个植株器官的干物质积累、Cd富集和转移特征。结果表明:木质部和韧皮部是黄麻植株干物质积累的主要器官;不同品种的黄麻及其器官间的Cd含量均呈显著差异,3个品种中连红黄麻各器官的Cd含量均高于闽侯红皮和黄麻179。6个植株器官中,蒴果和叶柄的Cd含量显著高于其他器官,平均值分别为4.75 mg·kg~(-1)和4.27 mg·kg~(-1),其他器官Cd含量均值从高到低依次为叶片根部木质部韧皮部;地上部器官间Cd转移效率研究表明,3个品种地上部的Cd转移系数均在1以上。Cd从木质部和韧皮部到叶柄和蒴果的转移能力较强,从根部到木质部和韧皮部、从叶柄到叶片的转移能力较弱。对黄麻Cd总富集量评估表明,连红黄麻的总富集量最高,每公顷可富集53.3 g的Cd,木质部占总富集量的33.11%～42.99%。研究表明,黄麻对中度Cd污染农田中的Cd有较高的富集和转移能力,可作为植物修复材料加以利用。     

超积累植物壶瓶碎米荠的镉富集

通过野外调查和人工栽培试验,研究了壶瓶碎米荠(Cardamine hupingshanensis)植株的镉含量。在自然条件下,壶瓶碎米荠植株平均镉含量随着生长时间的推移而增加;地上部镉含量变化范围为189～3 800 mg/kg,地上部与地下部镉含量的比值为1.13,变化范围为0.83～1.42;富集系数的平均值为209.10,变化范围为42.28～913.50。在人工栽培条件下,壶瓶碎米荠地上部镉含量随土壤中镉浓度的增加而增加,当土壤中镉含量超过50.00mg/kg,生物产量开始降低。在相同的土壤条件下,大棚栽培条件下壶瓶碎米荠植株富集镉能力和生物产量均好于露天栽培条件。表明,壶瓶碎米荠是一种生物产量高、富集镉能力强的超积累新材料,在土壤镉污染修复方面具有比较好的应用前景。     

短毛蓼对Cd的富集特性研究

[目的]研究锰超富集植物短毛蓼(Polygonum pubescens Bl.)对重金属镉的响应和富集特征.[方法]采用Hoagland营养液为培养基质,设定8种镉处理浓度(0、25、50、100、200、500、800、1 000 mg/L).植株收获后用自来水洗净,记录植物株高、根长,然后将根浸入20 mmol/L EDTA-Na溶液中交换15 min,以去除根系表面吸附的金属离子,最后再用去离子水冲洗3次,用吸水纸吸干表面水分.将植物分为根、茎、叶放至烘箱内,在105 ℃下杀青30 min,然后在70 ℃下烘48 h,测定植物各部分干质量,最后用不锈钢粉碎机磨细,过60目尼龙网筛.植物样品采用微波消解法用HNO3+H2O2消解.重金属镉含量的测定采用火焰原子吸收分光光度法(WFX-110型).[结果] 随着培养液中镉浓度的增加,短毛蓼的株高、根长及生物量均呈下降趋势,但在较低浓度(25、50 mg/L)下与对照相比差异均不显著(P>0.05),在较高浓度下(100 mg/L以上)短毛蓼总干重明显减少,差异显著(P<0.05),表明短毛蓼受Cd毒害影响较明显;在试验设定的各种镉处理水平下,短毛蓼根和地上部Cd含量均超过100 mg/kg,Cd富集系数均大于1,当培养液中镉浓度为1 000 mg/L时,地上部镉含量高达3 070.069 mg/kg,根中镉含量高达4 863.96 mg/kg.随着镉处理浓度的增加,短毛蓼对镉的吸收量呈现先增加后降低的趋势,当镉处理浓度为800 mg/L时,根和地上部的镉吸收量均达最大值,分别为878.88 mg/株和2 302.91 mg/株.在试验各处理水平下(CK除外)短毛蓼根和地上部均表现出较强的镉富集能力,根对镉的富集系数为4.86～55.88,地上部富集系数为2.72～6.52;从转运量系数来看,除对照外,各处理水平下转运量系数为0.73～4.95;当Cd处理浓度大于50 mg/kg时,转运量系数超过1.[结论]短毛蓼对镉具有较强的耐受性和富集能力,在镉污染土壤的植物修复中具有一定的应用潜力.