污染农田水苋菜等野生植物镉富集能力和修复潜力调查

为了从自然环境中寻求重金属高富集植物资源,调查了江苏省某镉（Cd）污染农田的野生植物分布,成对采样分析了19种植物根区土壤-整株的Cd含量,比较了各植株不同部位（根、茎、叶、花、果）对Cd的积累特征。结果表明：各植物生境土壤Cd含量范围为1.72~16.5 mg·kg^-1,植株地上部Cd含量为1.20~43.2 mg·kg^-1,有11种植物的Cd生物富集系数（BCF_Cd）超过1,8种植物由根向地上部迁移的Cd转运系数（TF_Cd）超过1,且其中6种植物的BCF_Cd和TF_Cd都超过1,具备重金属富集植物的特点。不同植物的各器官BCF_Cd和TF_Cd值也呈现较大差异,根部BCF_Cd最高的是水苋菜（6.50）,野胡萝卜最低（0.23）;茎中BCF_Cd和TF_Cd最高的都是水苋菜,分别为18.7和2.87,BCF_Cd野胡萝卜最低（0.20）,TF_Cd飞廉最低（0.44）;叶中BCF_Cd翅果菊最高（5.44）、野胡萝卜最低（0.33）,TF_Cd商陆最高（3.03）、一年蓬最低（0.84）;花中BCF_Cd最高的是碎米莎草（5.17）,一年蓬最低（0.24）,TF_Cd最高的是野胡萝卜（1.08）,飞廉最低（0.26）;果中BCF_Cd和TF_Cd最高的都是水苋菜（22.6和3.47）,最低的都是齿果酸模（2.12和0.56）。整株综合评估比较,水苋菜、碎米莎草、青葙和商陆的地上部Cd富集量较高,分别达到了43.2、28.1、22.7 mg·kg^-1和20.7 mg·kg^-1。基于BCF_Cd和TF_Cd,兼顾各种植物的生物量,水苋菜（首次发现）、齿果酸模、碎米莎草、翅果菊用于Cd污染农田土壤修复的潜力较大,值得进一步深入研究和试验。     

镉处理后两种景天的光合相关参数变化

超积累植物是一种绿色、经济、环保的土壤重金属污染修复材料.本研究以超积累型(hyperaccumulating ecotype,HE)东南景天(Sedum plumbizincicola)和非积累型(non-hyperaccumulating ecotype,NHE)东南景天为试验材料,在水培条件下,测定镉处理不同时间两种东南景天叶片中叶绿素含量、光合参数及叶绿素荧光参数的变化,分析镉胁迫对两种东南景天光合能力的影响.结果表明,在胁迫7d时,HE的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)较未胁迫时分别显著(P＜0.5)下降了46.91％和43.09％,而NHE则分别显著下降了50.9％和49.98％;在镉胁迫过程中,HE的Pn下降幅度小于NHE,HE的Pn在胁迫7d时较对照显著下降了31.97％,NHE显著下降了50.69％;HE的Tr在胁迫4d时下降了50.58％,然后呈上升趋势,而NHE则在胁迫1d时就下降了60.47％,然后上升;随着镉胁迫时间延长,HE初始荧光强度(F0)先升后降,NHE的F0胁迫前4 d一直上升;HE最大荧光强度(Fm)始终大于NHE;HE实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、表观光合电子传递速率(ETR)均先降后升,NHE的ΦPSⅡ和ETR下降后趋于稳定;HE的非光化学淬灭系数(NPQ)一直处于上升趋势,NHE的NPQ和qP一直趋于稳定状态.由此认为,两种东南景天对于镉胁迫的响应不同,本研究进一步完善了两种景天应对镉胁迫时的生理响应,这为超积累型东南景天用于镉污染土壤的修复提供更多依据.     

资兴市铅锌尾矿库区植物资源调查及耐性植物筛选

通过对资兴铅锌尾矿区植物季节变化的调查,以及对该区植物重金属含量与分布特征的分析,初步筛选了适合于Pb、Zn尾矿库复合重金属污染土壤生态修复的植物种质资源。该区共记录高等植物81种,分属34科,其中自然定居62种,人工引种木本植物19种。重金属累积及转运特性分析表明,这些物种均对复合重金属污染具有较强的耐受性,其中,优势自然定居植物和人工栽种的木本植物对Pb、Zn富集能力均未达到超富集植物的临界阈值,一年蓬和青蒿对Cd的富集量分别达107 mg/kg和136 mg/kg,具有Cd超富集植物的基本特征,野菊花、酸模、青蒿、女贞和桂花树均具备超富集植物特征。研究结果为铅锌矿区及其污染场地生态修复提供了先锋植物和生态经济树种资源。     

藤本植物中具镉超积累特征植物的筛选

[目的]筛选出对重金属镉(Cd)具有强富集作用的植物,以修复被镉污染的土壤。[方法]以湖南常见的25种藤本植物为参试样本,采用室内水培和室外盆栽相结合的方法,设置不同浓度的重金属镉溶液处理参试植株当年生扦插苗,定量测定供试植物根部、茎部和叶片三部分的镉含量及生物量,分析参试植物对重金属镉的耐性和富集特性。[结果]水培筛选试验表明:蔓长春花对Cd污染的耐性较强,转移系数和富集系数均大于1,具备了镉超富集植物的基本特征。盆栽浓度梯度试验结果表明:当土壤中Cd投加浓度为25、50 mg kg-1时,蔓长春花地上部分生物量没有明显下降,且地上部分Cd含量均大于其根部,叶片中Cd含量均大于Cd超积累植物应达到的临界含量标准(100 mg·kg-1)。[结论]从25种参试植物中筛选出的蔓长春花具有重金属镉超富集植物的基本特征,是一种新的镉超积累植物,建议在重金属镉污染土壤中进一步测试。     

植物提取影响因素研究进展

Hyperaccumulators concentrate trace metals and heavy metals in their shoots when grown in metal-contaminated soils and these trace metal-loaded plants may be removed by harvesting the fields. Studies exploring the beneficial role of these hyperaccumulators to clean up the environment have led to the development of phytoextraction. The success of phytoextraction depends upon the high biomass of plant species and bioavailability of metals for plant uptake. The phytoavailability of metals is influenced by soil-associated factors, such as pH, redox potential, cation exchange capacity, soil type, and soil texture, and by plant-associated factors, such as root exudates and root rhizosphere processes (microorganisms). Efficiency of phytoextraction can be improved by advanced agronomic practices including soil and crop management by application of genetic engineering to enhance the metal tolerance, shoot translocation, accumulation, and sequestration and by application of chelate treatments to enhance metal bioavailability. Application of microorganisms including bacteria and mycorrhiza may facilitate the phytoextraction application at commercially large scale.     

土施超富集植物秸秆对荠菜生长及镉积累的影响

[目的]研究超富集植物秸秆对富集植物重金属积累的化感作用,为镉污染土壤的植物修复研究提供参考。[方法]通过在镉污染土壤中施用镉超富集植物〔(红果黄鹌菜Youngia erythrocarpa)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、少花龙葵(Solanum americanum)和豨莶(Siegesbeckia orientalis)〕秸秆,研究了4种镉超富集植物秸秆施入土壤对镉富集植物荠菜生长及镉积累的影响。[结果]4种镉超富集植物秸秆施入土壤均提高了荠菜地上部分生物量、总生物量和抗性系数,同时提高了荠菜叶片SPAD值(绿色度)。土施红果黄鹌菜秸秆提高了荠菜根系、茎、叶片及地上部分的镉含量,分别比各自对照高11.81%,102.07%,12.00%和54.95%,同时也提高了土样有效态镉含量,其余3种处理均低于各自对照。土施红果黄鹌菜秸秆的荠菜地上部分和整株的镉积累量均高于对照,分别为42.11和54.74μg/株,比各自对照高83.09%和54.11%,而其余3种处理的镉积累量均低于对照。[结论]土施红果黄鹌菜能够提高荠菜对土壤镉的积累,有利于提高荠菜对镉污染土壤的修复效果。     

超积累植物东南景天根际土壤酶活性研究

通过野外调查和盆栽试验研究了超积累植物东南景天根际土壤酶活性变化及其与重金属有效态的关系。研究结果表明,在矿山土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤上,种植超积累生态型东南景天后,根际土壤有效态Zn分别比非根际减少了14.3%,7.9%和47.4%,有效态Cd分别比非根际减少25.1%,21.9%和20%。在铅锌矿区,东南景天生长地段土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶、脱氢酶活性高于其它植物生长地段。在矿山土壤和重度污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤酶活性明显高于非根际土壤,同时也高于非超积累生态型根际土壤。Pb、Zn、Cd、Cu4种重金属对东南景天根际土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性均有抑制作用,而Pb对磷酸酶有一定的刺激作用。东南景天根际土壤脱氢酶、酸性磷酸酶活性与重金属有效态含量呈极显著相关。     

土壤砷污染及其调控技术研究进展

主要报道了土壤砷背景值与砷存在形态、土壤砷污染与作物的关系、砷超累积植物与土壤砷污染的植物修复以及土壤砷污染的农业控制措施。砷对植物的危害不仅受砷浓度和形态的影响，还因作物的种类、积累部位而不一致。研究As超富集植物及其富集机理，利用其进行植物修复，是一个重要的领域。土壤有机质、磷肥、pH等都会影响植物对砷的吸收累积，可作为降低作物砷含量的农业调控措施。种植不富集As的作物，或可食部位As含量低的作物，可以减少As进入食物链。