常用肥料对作物重金属积累的影响及其机理研究进展

我国肥料用量和种类均日益增多，其重金属含量及对作物重金属积累影响复杂，亟待全面开展肥料重金属安全性评价工作。从常见肥料重金属含量、肥料对作物积累重金属的影响及影响机理三方面阐述了肥料重金属安全性评价的研究进展。有机肥和固废堆肥重金属污染问题严重，无机化肥和其他新型肥料中重金属污染问题也不容忽视。肥料一方面可以作为重金属污染源对土壤和作物造成重金属污染，另一方面也可能通过改变土壤中重金属的赋存形态、影响作物根对重金属的吸收和根向地上部分的转运等生化机理而影响作物中重金属含量。在比较了常见肥料中重金属污染特征、生物积累行为及机理基础上，对肥料重金属安全性评价的研究前景进行了展望。     

黄淮海与环渤海设施蔬菜产区重金属累积特征和环境质量评价

黄淮海与环渤海设施蔬菜产区是全国蔬菜发展的六大优势产区之一。通过收集2011～2019年黄淮海与环渤海设施菜田重金属研究的文献数据,对该区域重金属污染和环境质量进行了统计分析。结果表明,黄淮海与环渤海设施蔬菜产区土壤重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As和Hg的平均含量均低于温室蔬菜产地环境质量评价标准限量值。与各个省市土壤背景值相比,土壤出现了明显的Cu、Zn、Cd和Hg累积,Cr和As均没有出现累积。8种重金属元素单项污染指数范围在0.30～0.80,排序依次为:CdPbHg=NiZnCuAsCr,仅Cd处于警戒等级,其余重金属元素均处于清洁等级。8种重金属综合污染指数平均值为0.75,表明该区域重金属污染处于警戒水平,需采取相应的污染防控措施。     

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。     

张家港市农田土壤重金属含量高光谱遥感监测模型构建

以张家港农田土壤作为研究对象,在实验室测定土壤重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Hg的含量,并与土壤可见近红外高光谱数据建立土壤重金属含量的定量估测模型,以快速获取研究区农田的土壤重金属含量。为保证模型预测的精度和稳定性,首先,对原始高光谱数据进行平滑处理,并进行一阶导数、倒数一阶导数、倒数的对数一阶导数、平方根一阶导数和连续统去除等形式的光谱变换;然后,提取不同变换光谱的特征波段进行相关性分析;最后,通过逐步回归法建立重金属含量的定量估算模型。结果表明:张家港市农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn存在一定的污染风险。在高光谱的不同变换形式中,一阶导数和连续统去除与重金属含量的相关系数高于其他变换形式。基于8种土壤重金属含量与高光谱数据建立的定量估算模型具有良好的预测精度。Cd、Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb估算模型的实际值与验证值的拟合度分别为0.874、0.879、0.800、0.646、0.513、0.655、0.603和0.542,可用于预测张家港市的农田土壤重金属含量。     

甘肃民乐栽培当归的品质与土壤相关性分析

本研究通过对民乐县种植的当归药材和种植土壤分别进行采样测定,结果表明民乐县人工种植当归的质量稳定,受重金属污染的风险低,符合药典标准规定。相关性分析结果表明:浸出物与土壤pH值呈极显著正相关,与有机质呈极显著负相关;阿魏酸与土壤pH值呈极显著正相关,与全磷呈显著负相关。挥发油与测定的土壤因子之间无显著相关性。灰色关联度分析结果表明:土壤pH是影响当归浸出物、挥发油的重要因子,土壤有机质是影响当归阿魏酸含量的重要因子;且磷、全氮和有机质对浸出物、挥发油、阿魏酸的影响程度不同。综上所述,本研究结果揭示了土壤因子对民乐县种植当归品质的影响规律,可为民乐县规范化种植当归药材提供理论依据。     

互花米草入侵对滨海湿地重金属的富集迁移效应

为探究互花米草（Spartina alterniflora）入侵对滨海湿地沉积物重金属的富集迁移效应,为滨海湿地生态保护与合理利用提供依据,在山东省日照市黄家塘湾滨海湿地选取不同互花米草入侵年限的斑块,以5 cm为间隔采集0～30 cm沉积物样品和互花米草样品,分析沉积物和互花米草不同部位中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd的含量,并采用地累积指数法、潜在生态风险评价法、生物富集系数及转运系数等方法进行评价。结果表明：湿地沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cd 的含量范围为5.94～31.94 mg(kg^-1,18.59～56.87 mg(kg^-1,4.76～30.36 mg(kg^-1,0.021～0.083 mg(kg^-1,整体低于研究区域重金属环境背景值;但Cu、Pb在0～15 cm内存在轻度污染;与光滩湿地相比,互花米草入侵湿地沉积物中重金属含量增加,且随互花米草入侵年限增加,沉积物重金属含量呈增加趋势,在上层（0～15 cm）表现尤为显著;互花米草不同部位对重金属的累积存在一定差异,大致表现根>叶>茎;不同重金属在根部的富集效应表现为Cd > Zn > Cu > Pb,互花米草对重金属转运效应为Pb > Zn > Cu > Cd。相关分析表明,沉积物中重金属的累积与互花米草入侵对湿地沉积物粒度组成、有机质含量及pH的改变密切相关。不同重金属在沉积物-植物体系的迁移转运差异则主要与互花米草各部位对重金属元素的吸收差异有关。     

Combination of serum phosphorylated neurofilament heavy subunit and hyperintensity of intramedullary T2W on magnetic resonance imaging provides better prognostic value of canine thoracolumbar intervertebral disc herniation

The aim of this study was to evaluate the prognostic value of concurrent measurement of serum phosphorylated neurofilament heavy subunit (pNF-H) concentration and intramedullary T2W hyperintensity in paraplegic to paraplegic dogs. Our hypothesis was that concurrent measurement of these would provide a more accurate prediction of functional outcome in dogs with thoracolumbar intervertebral disc herniation (IVDH). A prospective case-control clinical study was designed using 94 dogs with acute onset of thoracolumbar IVDH. The association of serum pNF-H concentration, T2W hyperintensity on sagittal MRI (T2H/L2), deep pain perception and surgical outcome were evaluated with logistic regression analysis after three months for all 94 surgically treated dogs. Sensitivity to predict non-ambulatory outcome was compared among pNF-H and T2H/L2 and combination of both. Logistic regression analysis indicated that serum pNF-H concentration and T2H/L2 were significantly correlated with surgical outcome (P<0.05); however, deep pain perception was not (P=0.41). The results of logistic regression analysis indicated that the odds ratios of unsuccessful long-term outcome were 2.6 for serum pNF-H concentration, 1.9 for T2H/L2 and 2.3 for deep pain sensation. The sensitivity and specificity to predict non-ambulatory outcome for using serum parameter pNF-H>2.6 ng/ml, using T2H/L2 value of>0.84 and using both serum pNF-H and T2H/L2, were 95% and 75.7%, 65% and 86.5%, and 90.0% and 97.5%, respectively. Therefore, combined measurements of serum pNF-H and T2H/L2 might be useful for predicting long-term outcome in dogs with thoracolumbar IVDH.     

湖北铜绿山铜矿区土壤铜污染状况及优势植物对铜的吸收

矿区重金属污染十分严重,寻找并筛选适合当地生长的优势植物成为推广矿区植物修复技术的前提。铜绿山矿区土壤重金属铜含量高,在矿区发现4种优势植物。通过测定植物根际土壤及植物各器官铜含量,得出在此4种植物对铜的积累与迁移特点,评估其在矿区土地恢复与植被重建方面的作用与价值。     

镉对苗期高羊茅的形态和生理影响

以20份高羊茅(Festuca arundinacea)品种为试验材料,通过测量其形态指标,运用标准差系数赋予权重法,对其进行综合评价。结果筛选出耐镉性较强的高羊茅材料M15和M8,分别采自美国的猎狗5和荷兰的巴弗斯;耐镉性较差的高羊茅材料M5和M11,分别采自荷兰的米斯特拉尔和来自日本的法恩。在此基础上,采用分光光度法,测定了这4份材料的生理指标,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、叶绿素和脯氨酸(Pro)含量的变化,进一步研究了他们的生理反应。结果表明,随着镉浓度的升高,耐镉性较强的高羊茅材料猎狗5与和巴弗斯POD和CAT含量一直呈上升趋势,而耐镉性较差的材料米斯特拉尔和法恩POD和CAT含量则呈现先升后降的趋势。随着镉浓度的升高,不同材料的叶绿素含量呈下降趋势,不同材料的脯氨酸含量则呈不断上升趋势。     

外源硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量研究

【目的】利用两种外源硅肥材料开展试验,研究外源硅对土壤重金属Cd有效性以及稻谷Cd含量的影响。【方法】以硅胶（分子式mSiO2.nH2O,含量98%以上）、液体硅肥（SiO2浓度≥23%）作为外源硅肥材料,通过在重金属镉Cd超标稻田土壤施用硅胶,在水稻分蘖期、孕穗期喷施液体硅肥,研究硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量。【结果】施用硅胶达到100kg/667m2对降低土壤有效Cd含量有极显著效果,表明稻田施用硅胶可以钝化土壤重金属Cd有效性;施用硅胶达到100kg/667m2对降低稻谷Cd含量有显著效果,施用硅胶再配合喷施液体硅肥时,对降低稻谷Cd含量有极显著效果;施用硅胶、液体硅肥对提高稻谷产量有显著作用。【结论】基施硅胶配合喷施液体硅肥,对钝化土壤重金属Cd有效性,降低稻谷Cd含量,提高稻谷产量具有显著效果。