青葙对镉的超富集特征及累积动态研究

通过盆栽试验,研究了青葙(Celosia argentea Linn.)在0(对照)、1、5、10、15、20、25 mg·kg~(-1)七个浓度下对土壤Cd的耐受和富集特征,评价了青葙对CdCl_2、CdSO_4、CdCO_3、Cd(OH)_2、Cd S、Cd O和Cd(NO_3)_2等形态Cd的富集能力,并在Cd污染的水稻田土壤中测试了青葙体内Cd的动态累积过程。结果表明,青葙对Cd具有极强的耐受和富集能力,在土壤Cd处理浓度≤15 mg·kg~(-1)时,其生物量未出现显著下降(P0.05)。除对照外,青葙叶片Cd含量均高于100 mg·kg~(-1),并且转运系数和富集系数均大于1,符合Cd超富集植物的基本特征。实验同时发现,青葙不仅能大量富集水溶性Cd,对难溶性Cd也表现出很强的超富集能力,在外源添加Cd(OH)_2、CdS和CdO等难溶性Cd的土壤中,青葙叶片Cd含量分别达到134、102、90.20 mg·kg~(-1),表明青葙具有修复不同形态Cd污染土壤的性能。总体而言,青葙对Cd的累积量随时间增加而增大,但在第8~12周时,其地上部植株Cd的富集量增加不显著(P0.05),由此判断第8周是青葙收获的适宜时期。青葙收获期短这一特性,对于缩短修复周期,提高修复效率有重要的意义。由于青葙生长快速,具有较大的生物量,对Cd耐受和富集能力强,可以认为青葙是一种具有潜在应用价值的Cd超富集植物资源。     

巨大芽孢杆菌与柠檬酸联合强化青葙修复镉污染土壤研究

为研究柠檬酸和巨大芽孢杆菌对青葙修复Cd污染土壤的影响,筛选最佳添加量以提高修复效率,采用盆栽试验,以正交方式研究了添加不同浓度的柠檬酸(Citric acid)(0、2.5、5、7.5 mmol·kg~(-1)和10 mmol·kg~(-1))和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)(0、108、109cfu·kg~(-1)和1010cfu·kg~(-1))对青葙(Celosia argentea Linn)修复Cd污染土壤的强化作用。结果表明:与对照处理(无柠檬酸和巨大芽孢杆菌添加)相比,柠檬酸和巨大芽孢处理使青葙各部分生物量、Cd含量及Cd积累量均增加。其中,109cfu·kg~(-1)的巨大芽孢杆菌+5 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理增加效果最显著,使青葙叶、茎、根及地上部的生物量分别比对照处理增加48.7%、43.3%、78.8%和45.6%;叶、茎及根中的Cd含量较对照处理分别增加75.8%、76.3%和74.6%;地上部Cd积累量增加159%。该处理的青葙地上部Cd积累量为1.03 mg·pot-1,Cd去除率高达21.0%。因此,添加柠檬酸和巨大芽孢杆菌浓度为5 mmol·kg~(-1)和109cfu·kg~(-1)的处理最有利于提高青葙对Cd污染土壤的修复效率。     

间套轮作超积累植物技术模式修复Cd污染土壤的研究进展

我国农田土壤中Cd污染问题突出，其修复技术一直备受关注。基于超积累植物的植物提取技术是根治我国Cd污染农田土壤的热门修复技术，但单一的植物提取技术模式通常无法保障污染地区正常的农耕生产需求，故当地农户对该技术的接受程度普遍较低。为解决单一超积累植物修复技术在工程应用推广中的实际问题，提出“高效修复与安全生产”相结合的双赢策略，总结了前人对植物修复技术、超积累植物的概念由来及研究范围，综述了现阶段基于超积累植物的间、套、轮作修复模式的研究进展，统计比对了各种植物组合耕作模式对Cd污染农田土壤的综合治理效果，并对今后利用不同种植模式修复Cd污染农田土壤提出了研究展望。     

锰对超富集植物青葙镉积累的影响

为探讨锰对青葙吸收和积累镉的影响,通过水培试验和土培试验两种方式,分别在镉处理为0(对照)、0.6、1、2 mg·L~(-1)和0(对照)、3、5、10 mg·kg~(-1)的条件下,施加100 mg·L~(-1)和500 mg·kg~(-1)的锰研究了锰对青葙吸收和积累镉的影响,并且在土培试验进行的同时监测土壤溶液中的镉含量。结果表明,在水培和土培条件下施加锰对青葙吸收和积累镉的作用不同。在水培条件下,向镉处理组中施加锰可显著抑制青葙对镉的吸收和积累。当镉处理浓度为0.6 mg·L~(-1)时,施加锰使青葙叶片镉含量降低了35.9%。然而,在土培条件下,施加锰显著促进了青葙对镉的吸收和积累。在镉处理浓度为3 mg·kg~(-1)时,锰对青葙镉积累促进作用最强,与未施加锰处理组相比青葙叶片中镉含量增加了352%。土壤溶液中镉含量较低,但锰的施加可显著提高土壤溶液中的镉含量(P0.05)。上述结果表明,尽管镉和锰在青葙中可能存在部分相同的转运和吸收途径,但由于两者在土壤固相与液相之间存在的离子交换作用使得土培和水培实验表现出相反的趋势。     

4种Cd超富集/富集植物修复性能的比较

以广西阳朔、广西河池、天津3个地区不同镉(Cd)污染程度的土壤为培养基质,通过温室盆栽试验,比较籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)、龙葵(Solanum nigrum L.)、商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)、青葙(Celosia argentea L.)这4种植物对土壤的修复性能。结果表明,含Cd量为3.89 mg/kg的广西阳朔土壤,种植青葙可收获的Cd总量显著高于其他植物(P0.05),分别是籽粒苋、龙葵、商陆的2.20、1.83、5.25倍;含Cd量为22.44 mg/kg的广西河池土壤,4种植物可收获的Cd总量高低依次为籽粒苋青葙商陆龙葵,相互间间差异不显著(P0.05);含Cd量为1.57 mg/kg的天津土壤,龙葵可收获的Cd总量显著高于商陆、籽粒苋可收获的Cd总量,分别是商陆、籽粒苋的5.00、2.50倍,与青葙的可收获Cd总量差异不显著。可见,青葙对3个地区的Cd污染土壤表现出较强的修复能力,可作为修复Cd污染土壤的优选植物。     

青葙修复镉污染土壤的田间试验研究

为探索氯化铵与柠檬酸和青葙(Celosia argentea L.)联合修复重金属Cd污染土壤的方法,通过田间试验,研究了氯化铵与柠檬酸对青葙生长和吸收富集Cd的影响、根际土与非根际土之间的差异,以及对土壤Cd含量和形态的影响。结果表明,种植青葙并施加氯化铵(C+AC)处理能显著促进青葙地上部干重的提高,比只种植青葙(C)处理增产53.03%;种植青葙并施加柠檬酸(C+CA)处理能提高青葙对Cd的吸收富集能力,地上部Cd含量比C处理提高16.64%;而C+AC处理对青葙地上部Cd积累量的促进效果最佳,比C处理提高69.49%;青葙的种植均显著降低根际土Cd的酸溶态含量,C、C+AC和C+CA处理的降低幅度分别为10.31%,15.00%和12.67%,显著大于非根际土;C+CA处理的土壤Cd含量降率最大,为5.33%,而不种植青葙,不施加药剂(CK)处理为1.43%,只有C+CA处理的26.83%。因此,青葙植物提取对Cd的降低仍起关键作用,且施加柠檬酸对表层土壤Cd的修复性能最好。     

广西喀斯特地区甘蔗地土壤收缩变化研究

广西喀斯特地区干湿季节明显,旱地土壤在干湿交替过程中的土壤胀缩易导致土壤裂隙产生,从而影响土壤水分和养分的保存与运移。本研究以广西南宁里建农业科学院甘蔗地为研究对象,在耕作与免耕条件下,利用Soil Shrinkage Simulator(SSS)软件对不同土壤含水量条件下甘蔗地土壤进行土壤线性伸展系数变化和土壤收缩曲线拟合的研究。结果表明:土壤收缩特征曲线拟合值和原状土壤样品实测值拟合度较高(R~20.94);耕作与免耕条件下,土壤线性伸展系数与土壤含水量呈正相关,土壤含水量越高土壤的线性伸展系数越大,收缩越明显;相较于免耕条件下,耕作能够影响土壤含水量的空间分布,调节土壤结构,改善土壤理化性质,增强土壤的收缩能力。因此,研究广西喀斯特地区不同耕作条件下土壤收缩变化可以为广西喀斯特地区合理开展甘蔗种植及土壤保水保肥提供理论依据。