酸雨对植物生理生态特性的影响研究进展

国内外酸雨在个体水平上对植物生理生态特性影响的大部分研究成果都表明,酸雨会对植物叶片和根系造成不同程度的伤害;酸雨在减弱了植物光合作用和蒸腾作用的同时,加速了植物的呼吸作用;酸雨还淋洗植物营养元素(如K 、Ca2 和Mg2 )的析出,造成植物营养失衡,使得植物的生长呈现出负生物效应.在此基础上,今后需集中研究的与酸雨有关的几个方向:(1)酸雨对植物乃至森林生态系统的影响机理以及反馈机制研究;(2)包括酸雨在内的多因素对植物综合影响的室外研究;(3)酸雨对植物影响的长期定位系统研究;(4)酸雨对中、低纬度植物的影响研究;(5)建立适合我国实际情况的酸雨研究模型;(6)将常规分析手段和分子生物学技术相结合并运用酸雨对植物的影响研究中.     

水培柳树插条对重金属镉的反应研究

研究了在水培条件下镉(Cd2+)对乔木柳4个优良无性系(J172、J799、J795、J1011)的插条根系形态建成和芽萌动生长的影响。结果表明,Cd2+处理推迟了插条起始生根时间,J172、J799插条生根时间由Cd2+质量浓度为0(对照)时的7.3,8.0 d分别延迟到Cd2+含量为50×10-6时的20.2,21.5 d;Cd2+对插条不定根的生长有一定抑制作用(J172、J799、J795、J1011的平均根长分别由对照的3.24,3.38,4.23,4.54 cm降至Cd2+质量浓度为50×10-6时的0.37,0.58,0.0 cm),不定根数量和根系鲜重则表现为高质量浓度时抑制(J172在Cd2+50×10-6时单个插条不定根为2.4条)、在低中等质量浓度下促进或无明显影响(J172在Cd2+10×10-6时为22.5条),但对插条生根率影响不大。Cd2+对插条的萌芽影响小,但对其生长发育有抑制作用。Cd2+对插条根系形成的影响比对萌条的影响大。在Cd2+质量浓度不超过20×10-6的污染水环境中,插条能正常生长发育,无性系J172和J799表现较好,无性系J172有较大的Cd2+修复潜力。     

镉胁迫对龙葵叶绿素荧光和光合生化特性的影响

超积累植物是重金属污染土壤植物提取修复技术的核心问题,研究镉(Cd)胁迫对超积累植物龙葵光合生化特性的影响,为超积累植物Cd污染生理机制的阐释和Cd污染土壤的生物修复提供理论基础。通过室内水培试验,研究Cd胁迫对龙葵叶片SPAD值、叶绿素荧光参数和光合生化参数的影响,分析Cd胁迫下龙葵光合作用的主要限制因子。结果显示:1)Cd胁迫下龙葵叶片SPAD值、初始荧光(Fo)和PSII最大光化学效率(Fv/Fm)均显著小于对照(CK),但Cd胁迫对叶片光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)没有显著影响;Cd胁迫下龙葵叶片最大净光合速率(A_(max))与CK相比减小了24.9%,而光下暗呼吸速率(R_d)显著大于CK;Cd胁迫对表观量子效率(AQY)和光补偿点(LCP)没有显著影响。2)Cd胁迫下,龙葵叶片净光合速率(A)、CO_2气孔导度(gsc)、胞间CO_2浓度(C_i)、Rubisco酶最大羧化速率(V_(c_(max)))和最大电子传递速率(J_(max))均不同程度小于CK,减小程度在4.6%～51.2%之间,而Rubico酶活性限制阶段与RuBP再生速率限制阶段的临界胞间CO2浓度(Ci_CJ)显著高于CK;Cd胁迫对光合作用的限制主要来源于非气孔限制(82.14%)。3)Cd胁迫下龙葵单株生物量、地上部分生物量和根系生物量与CK相比分别减小了46.8%、33.3%和49%,而且龙葵单株生物量与SPAD值、A_(max)、A、V_(cmax)、J_(max)等光合参数呈显著相关。因此,Cd胁迫对龙葵光合作用有限制作用,而且该限制主要来源于非气孔原因。     

镉胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞生长及镉耐受性的影响

为了提高大叶女贞对Cd胁迫的耐受性,以大叶女贞为试验材料,研究接种不同丛枝菌根真菌对Cd污染土壤中大叶女贞生长及Cd积累和分配的影响。结果表明,5种AMF均可与大叶女贞根系形成互利共生关系,其中,根内球囊霉(Gi)侵染率最高,达到76.52%;5种AMF均可明显促进Cd胁迫下大叶女贞的生长,其中,根内球囊霉(Gi)促生效果最佳,株高、茎粗及总干重分别比对照(CK)提升64.77%、52.48%和41.43%,均较对照达到显著差异水平(P0.05);接种AMF均可降低Cd污染土壤中大叶女贞茎、叶的Cd含量和积累量,提升大叶女贞根部的Cd含量和积累量,大叶女贞总Cd积累量也显著得到提升(P0.05),其中,接种根内球囊霉(Gi)变化幅度最大。接种AMF均可明显降低大叶女贞Cd迁移率、提升Cd滞留率和富集系数,其中,接种根内球囊霉(Gi)变化幅度最大,迁移率较对照(CK)降低66.30%,滞留率和富集系数分别较对照(CK)提升71.6%和87.31%。     

锌对镉胁迫下玉米生长的影响

通过溶液培养研究了两种浓度锌(Zn)对镉(Cd)胁迫下玉米生长的影响。结果表明:Cd在低浓度时,Zn对Cd毒害作用表现出抑制作用,高浓度(400,800μmol/L)的Cd胁迫时,Zn对Cd的毒性反而具有促进作用。玉米的地上部生长所表现出的Zn对Cd毒性影响作用要比玉米的地下部明显。可见,通过适当调节Zn的加入水平来提高玉米的耐Cd能力及Cd污染修复是可行的。     

尾矿复垦后植物富集重金属规律的研究——以氰化废渣区域为例

以湖南安化氰化废渣尾矿区为例,探讨了不同重金属元素在植物体内富集规律。研究了杉木、欧美杨、马尾松对氰化废渣尾矿区的重金属(Cd、Pb、Cu、Zn和As)的吸收量和分布规律。结果表明,3种植物体内富集的重金属质量的高低均为:W(As)>W(Zn)>W(Pb)>W(Cu)>W(Cd)。但是每种植物对Cd、Pb、Zn、As、Cu的吸收质量分数和分布均不相同,一般为根系质量大于茎叶,与对照组基本一致。同一植物对不同重金属元素的吸收量和茎叶/根系之比均不同。这对矿区周边地区重金属污染土壤地可持续利用和生态修复服务具有重要意义。     

两种杨树对铅和铅-镉复合胁迫的生理响应

不同品种的杨树对重金属污染土壤的修复和耐受性存在显著差异,为了解不同品种的杨树对铅(Pb)和镉(Cd)的耐抗特性,以南林95杨和南林895杨为研究对象,研究其在不同浓度Pb胁迫和PbCd复合胁迫下的生理响应,对其根系活力、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性蛋白质和叶绿素含量等指标进行对比分析,并采用主成分分析和隶属函数法综合评价2种杨树对Pb和Cd胁迫的耐受性。结果表明,南林95杨和南林895杨在Pb胁迫和Pb-Cd复合胁迫下,各生理指标的变化趋势大致相同,均表现出较强的耐受性;在Pb胁迫和Pb-Cd复合胁迫下,南林895杨的根系活力和CAT活性均强于南林95杨,但其叶绿素含量少于南林95杨。Pb胁迫下,南林95杨的可溶性蛋白质含量略高于南林895杨,在Pb-Cd复合胁迫下则相反。综合评价结果表明,南林895杨对重金属Pb和Cd的耐受性强于南林95杨,具有更好的修复前景。     

模拟酸雨对3种红豆杉幼苗生理指标的影响

以东北红豆杉(Taxus cuspidata)、南方红豆杉(T.chinensis var.mairei)、西藏红豆杉(T.wallichiana)的2年生幼苗为试验材料,在不同pH值模拟酸雨胁迫下,研究模拟酸雨对3种红豆杉属植物叶片的各项生理指标的影响。结果表明:(1)经过不同pH值模拟酸雨胁迫后,西藏红豆杉对模拟酸雨的抗性最强,东北红豆杉次之,南方红豆杉抗性最弱;(2)以pH值3.0酸雨胁迫对东北红豆杉、南方红豆杉和西藏红豆杉各生理指标影响最大,而东北红豆杉和南方红豆杉对pH值4.5酸雨胁迫的抗性最好,西藏红豆杉对pH值4.0酸雨胁迫的抗性最好。     

接种根瘤菌对高效固氮植物合欢实生苗耐镉性的影响

以高效固氮植物合欢(Albizia julibrissin Durazz)为试材,研究接种Sm1021根瘤菌后合欢幼苗对Cd胁迫的耐性反应,以验证根瘤菌是否对Cd毒害有缓解效应。结果表明:接种根瘤菌可促进合欢幼苗根系和叶片的生长,Cd胁迫下接种根瘤菌可缓解对根系生长、叶片发育的抑制作用。镉胁迫下,已接种根瘤菌的合欢幼苗与未接种组相比,叶片及根系的相对电导率稍低,叶绿素含量稍高,SOD活性显著升高,MDA含量稍低,可溶性蛋白质含量显著升高。总的来看,接种根瘤菌后可缓解合欢幼苗的Cd毒害,提高对Cd的忍耐能力。     

嘉兴市酸雨污染特征及原因研究

对嘉兴市酸雨污染进行了研究,结果表明：2010年嘉兴市区酸雨频率为69.2%,季节变化明显,春、冬污染大于夏、秋季。酸雨污染以混合型污染为主,但硫酸盐对酸雨的贡献相对较高,降水中对酸雨主要起中和作用的离子为铵离子及钠离子。“十一五”期间嘉兴市区降水酸度和酸雨频率总体呈现改善,影响酸雨的主要因素为大气中的致酸前体物及气象条件。     

模拟酸雨对黄槐幼苗生长的影响

采用4个pH值梯度的模拟酸雨溶液喷洒法处理黄槐幼苗,探讨不同pH值[pH2．0、3．0、4．0、5．6（对照）]的模拟酸雨对黄槐在叶伤害、高生长、地径、根长、叶面积、叶绿素含量和土壤pH值等方面的影响,并以叶片的损伤程度来分析该植物对酸雨污染的敏感性反应,同时在光学显微镜下观察了不同pH值模拟酸雨处理对黄槐幼苗叶片解剖结构的影响,初步研究了黄槐对酸雨的抗性能力。研究结果表明,黄槐可以忍耐pH3．0或以上的酸雨,具有较强的抗酸雨能力,可作为酸雨污染地区应用的园林绿化树种。     

酸雨对土壤元素化学行为的影响

随着城市工业的发展,酸雨的范围和强度在不断增加,直接或间接破坏了土壤元素间的化学平衡,因而威胁到农业生产的可持续发展.综述了酸雨的污染现状及其对土壤常量元素、重金属元素以及稀土元素化学行为的影响.指出:①碱性土壤的抗酸雨淋溶能力大于中、酸性土壤;②土壤元素的淋溶量一般随酸雨的酸度和淋洗量的增加而上升,其中可交换态金属元素的敏感性显著高于其它形态;③酸雨促进土壤金属元素淋溶的最终结果,一是减轻了重金属对土壤生态系统的污染压力,二是导致植物生长所必需的盐基离子缺乏;④土壤中N,S,P元素的形态和有效性受胶体吸附和微生物转化等多因素的共同影响,在酸雨污染下的变化趋势尚难定论;⑤稀土元素在酸雨条件下的淋失将有利于富稀土地区植物的生长.     

镉胁迫对丝瓜幼苗生长的影响1)

以丝瓜为材料,通过水培试验,研究了镉(Cd 2+)处理对丝瓜幼苗生长的影响.结果表明,Cd溶液浓度等于5 mg/L ,可增加株高、主根长、侧根数量和幼苗干重,有利于幼苗生长;Cd 2+溶液浓度5~100mg/L 对其幼苗生长势和生长量有抑制作用,侧根数少且短小,且随浓度增大抑制作用逐渐增强.100mg/L Cd 2+处理对株高的长度和茎叶重的有抑制作用,而对主根的长度和根系的抑制作用更大.结论是低浓度(≤5mg / L)的 Cd 2+处理对丝瓜生长有促进作用,最适于丝瓜生长的 Cd 2+浓度为5mg/L ;Cd 2+浓度过高(>5mg/ L)则会产生生理毒害作用,进而影响丝瓜幼苗的正常生长.2+     

复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响

采用盆栽试验,运用正交试验设计（L9（34））,研究了酸雨、重金属镉和农药敌杀死复合污染情况下对土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶和转化酶活性的影响。结果表明：农药敌杀死是制约土壤酶活性的最为重要的因素;Cd对土壤脱氢酶和脲酶均有显著的抑制作用,抑制率分别达12．8％和61．3％,但对蔗糖酶和转化酶影响很小,方差分析结果显示无统计学意义;酸雨仅对转化酶有显著影响,最大抑制率为4．4％,对蔗糖酶有一定的影响,但不显著,时脱氢酶和脲酶的影响很小,方差分析结果显示无统计学意义。     

秋华柳对镉的积累及其亚细胞分布特征

【目的】探讨Cd在秋华柳各器官及叶片亚细胞组分中的分布特征,为深入了解秋华柳的耐受解毒机制,进一步指导其在Cd污染地区的植物修复工作提供理论依据。【方法】采用水培试验方式,设置CK(0 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_1(2 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_2(10 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_3(20 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_4(50 mg·L~(-1)Cd~(2+))5种Cd处理浓度,测定秋华柳各营养器官和0、6、12、18天叶片中亚细胞组分的Cd含量。【结果】1)不同浓度Cd处理下,秋华柳根部积累的Cd含量远高于茎和叶,表明秋华柳通过根系对Cd的滞留效应,可降低Cd向地上部分的转运,从而减少Cd对地上部分的毒害。2)时间和浓度处理均显著增加秋华柳各亚细胞组分中的Cd含量,但细胞壁和细胞质中Cd含量的增幅远大于细胞器,且其亚细胞组分中Cd含量的分布为细胞壁细胞质细胞器,表明细胞壁的固定和液泡的区室化均为秋华柳的重要解毒作用,但细胞壁对Cd的结合和固定作用占主导。3)相同处理时间下,与CK相比,低Cd浓度处理时,细胞壁组分中的Cd含量显著增加,而随着处理浓度的增加,细胞壁组分中的Cd含量及百分比呈降低趋势,细胞质组分中的Cd含量及百分比显著增加。同时,随着处理时间的延长,秋华柳细胞质组分中的Cd含量百分比上升,而细胞壁组分中的Cd含量百分比下降。高Cd含量和长时间胁迫时,细胞壁对Cd的固定能力有所下降,而液泡的区室化作用显著提高,这可能是秋华柳耐受高Cd含量和长时间胁迫的一种策略。4)时间和浓度的交互作用对秋华柳亚细胞组分中Cd含量的增加效应大于单一时间处理或单一浓度处理效应,表明在Cd处理浓度和处理时间的双重影响下,秋华柳细胞壁的固定作用和液泡的区室化作用更加显著。【结论】1)器官水平上,秋华柳通过根系对Cd的滞留效应限制其向地上部分的转运,从而降低Cd对地上部分细胞器的毒害,增强秋华柳对Cd的耐受能力。2)在亚细胞水平上,细胞壁固定和液泡区室化是秋华柳对Cd胁迫的重要解毒机制,且以细胞壁的固定作用占主导地位,这是秋华柳为确保其核心细胞器免受Cd毒害而产生的耐受策略。     

银杏幼苗修复Pb和Cd重金属污染土壤特性

研究重金属Pb2+,Cd2+污染及其复合污染土壤对盆栽银杏幼苗生物量的影响及银杏幼苗对重金属污染土壤中Pb2+和Cd2+的富集特性及土壤修复.结果表明:Cd2+,Pb2+可显著或极显著降低银杏幼苗单株及各器官生物量增量,Cd2+对银杏幼苗生物量增量的抑制作用较Pb2+小,Cd2+-Pb2+复合污染进一步降低了银杏幼苗单株及各器官生物量增量;银杏幼苗体内Pb2+,Cd2+的质量分数和富集系数均表现为根＞茎＞叶,有利于Pb2+和Cd2+向茎、叶部迁移;Cd2+-Pb2+复合污染可促进植株对Cd2+和Pb2+的吸收,且对Pb2+的向上转运能力大于Cd2+,表现出明显的剂量效应和协同作用;银杏幼苗对Cd2+,Pb2+具有较大的积累量,且根中Cd2+,pb2+累积量高于或显著高于茎、叶;Cd2+-Pb2+复合污染下银杏幼苗对Pb2+具有较强的吸收、运输和积累能力;银杏幼苗对Pb,Cd污染土壤的修复潜力较强.     

湖南某尾矿库周边农田土壤及蔬菜重金属污染与健康风险评价

以湖南省某尾矿库周边农田土壤和蔬菜受重金属污染为研究对象,采集该区域内的45个土壤样和34个蔬菜样,测量样品中重金属(Cu、Pb、Cd、Hg和As)的质量分数,采用污染指数法对土壤环境质量进行了评价,采用健康风险评法评价了4种暴露途径下(土壤/蔬菜经口摄入、土壤经皮肤接触和土壤经呼吸接触)各污染物对人体造成的非致癌风险和致癌风险。研究表明:单因子污染指数显示该尾矿库周边农田土壤主要受到Cd、As和Pb的污染,各重金属的污染程度为CdAsPbCuHg。土壤综合污染指数为1.98,为轻度污染,主要污染因子为As,其次为Ad和Pb。各污染物在4种暴露途径下的总非致癌风险是10.4,为不可接受风险,其中Pb、Cd和As的非致癌风险大于1,各污染物的非致癌风险依次为AsPbCdHgCu,各污染物在蔬菜经口摄食途径下的总非致癌风险对HI总的贡献率最大,为97.1%。Cd和As在4种暴露途径下的总致癌风险是1.2×10-3,为不可接受风险,Cd和As的致癌风险均大于10-4,且AsCd,污染物(Cd和As)在蔬菜经口摄食途径下的总致癌风险对R总的贡献率最大,为91.6%。     

关于黄岩Pb/Zn尾矿对农田污染及食品安全影响的研究

尾矿对周围农田重金属污染以及居民健康的影响已成为一个严重的环境问题。选择黄岩铅锌尾矿为研究对象,对下游不同距离(由近到远为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ采样区)农田中土壤、农产品和土壤动物进行污染影响评价,并对周围居民的健康风险进行评估。结果显示随着采样区域远离尾矿,农田土壤重金属含量显著下降。农田中Cd污染较严重,在I、II和Ⅲ区达到中度以上污染。农产品重金属污染同样随着采样区域远离尾矿而明显减轻。农产品中Cd和Pb污染较严重,Cd基本在中等污染等级以上,Pb均在重度污染等级以上,而且,Cd和Pb对居民具有较大的健康风险(THQ1)。土壤中动物数量随着采样区域远离尾矿,呈现显著增加趋势,并且与土壤重金属含量呈现显著负相关。研究结果表明随着距离增加,农田污染显著减轻,但是尾矿下游地区暂时不适合农耕。     

酸雨处理对刨花润楠幼苗生长的影响

为考察酸雨处理对刨花润楠(Machilus pauhoi)苗木的影响,分别设置不同pH值的硫酸型、硝酸型和混合型酸雨处理,以清水为对照,测定苗木生长指标,采用苗木质量指数评价刨花润楠苗木质量。结果表明:不同pH值的硫酸型、硝酸型和混合型酸雨处理对刨花润楠幼苗株高及地径的生长具有普遍的促进作用,对生物量积累没有明显的影响,改变了根系形态,使根系变得更短更粗。苗木质量指数(QI)评价结果表明,不同处理的QI排列顺序为硝酸型2.5>硫酸型4.0>对照>硫酸型2.5>混合型4.0>硝酸型5.6>硫酸型5.6>硝酸型4.0>混合型2.5>混合型5.6。     

外源钙对香菇富集重金属的抑制作用

为了探明钙离子(Ca2+)对香菇富集重金属的影响,在污染4种重金属铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)的香菇液体培养基和栽培基质中分别添加外源Ca2+和含Ca2+矿质添加剂,以研究Ca2+对培养基和培养料污染Pb、Cd、As、Hg的香菇生长的影响和对香菇富集重金属Pb、Cd、As、Hg的影响。结果表明:外源添加的Ca2+可以显著减轻4种重金属对香菇生长的毒害作用,增加在重金属胁迫下香菇菌丝体的生物量。栽培基质中添加含Ca2+矿质添加剂显著降低了香菇子实体对4种重金属离子的大量富集。研究结果提示,Ca2+可能通过离子间的相互拮抗作用抑制了香菇对4种重金属的富集,在香菇栽培生产中,可以通过在栽培基质配方中添加含Ca2+矿质添加剂对Pb、Hg、Cd、As4种重金属的富集进行阻断。