一株溶磷菌对盐地碱蓬修复盐渍土Cd污染的促进效应

为提高盐渍土Cd污染植物修复效率,探讨溶磷菌对盐地碱蓬生长和镉提取效果的影响,采用浸根法收集水培(含2%NaCl)盐地碱蓬的根系分泌物,将其作为唯一碳源培养5株具有Cd活化能力的溶磷菌并依据细菌OD值绘制生长曲线。挑选繁殖速度较快且溶磷和活化Cd能力显著性强(P0.05)的大肠埃希菌(Escherichia)在3个NaCl浓度(0.3、6、12 g·L~(-1))处理下,采用摇瓶实验研究该条件下大肠埃希菌对Ca_3(PO_4)_2和CdCO_3的溶解效应及代谢产物变化。进一步采用Cd平均含量为1.37 mg·kg~(-1)的污灌菜园土,在3个外源NaCl浓度(0、4、8 g·kg~(-1))处理下,利用盆栽实验研究大肠埃希菌对盐地碱蓬修复盐渍土Cd污染的促进效应。结果显示:随盐分增加(0.3、6、12 g·L~(-1)),菌株平均绝对溶磷量(扣除不接菌对照值)分别为80.19、78.79、77.54 mg·L~(-1),平均绝对活化Cd量依次为17.84、17.30、19.73 mg·L~(-1),说明盐分的增加没有阻碍菌株的溶磷功能,且随盐分的增强,可促进Cd的活化。不同盐分下菌株的代谢物组成有明显变化,0.3、6、12 g·L~(-1)盐分处理下菌株分泌的有机酸分别为5、10、13种,分泌的氨基酸分别为4、8、8种。其中缬氨酸的量随盐分增加显著增加(P0.05)。盆栽实验中,4 g·kg~(-1)盐分胁迫下,接菌处理的生物量和根际土壤溶液Cd含量较不接菌对照显著增加(P0.05),Cd总活化量平均增加3.17倍,全量和DTPA提取态Cd富集系数平均提高260%。综上,盐分胁迫下大肠埃希菌可正常生长并促进盐地碱蓬Cd富集。     

柠檬酸强化低浓度EDTA对成都平原农田土壤铅和镉的淋洗效率

为了寻找绿色高效的土壤重金属修复技术,研究了柠檬酸与低浓度EDTA不同组合方式对成都平原两类污染农田土壤中Pb和Cd的淋洗率,并测定了淋洗前后土壤中有机质和基础养分含量。结果表明,EDTA单独淋洗时对水稻土Pb、Cd的最高淋洗率为44.94%和88.32%,对紫色土Pb、Cd的最高淋洗率为48.48%和71.85%。柠檬酸单独淋洗时对水稻土Pb、Cd的最高淋洗率为24.71%和69.38%,对紫色土Pb、Cd的最高淋洗率为33.54%和59.77%。柠檬酸与低浓度EDTA复合淋洗效果均优于单独淋洗,其中先EDTA再柠檬酸淋洗组合效果最好。相较于EDTA单独淋洗,该组合方式将水稻土中Pb、Cd的淋洗率分别提高了6.07%和9.67%,将紫色土中Pb、Cd的淋洗率均提高了10.33%和14.73%。同时,复合淋洗还能减少10%以上的土壤有机质与基础养分的流失。综合淋洗效率和土壤有机质及养分的变化,先用EDTA淋洗再用柠檬酸淋洗是最佳淋洗组合。     

我国土壤-蔬菜作物系统重金属污染及其安全生产综合农艺调控技术

近年来,重金属污染耕地安全利用技术研究取得了突破进展,然而将这些关键技术与蔬菜传统高度集约化种植模式进行耦合的研究还比较少,大规模推广应用鲜见报道。因此,本文在查阅最新发表文献的基础上,梳理了我国土壤-蔬菜作物系统重金属污染状况,归纳了蔬菜作物重金属吸收积累特征,并总结了重金属污染蔬菜地安全生产综合农艺调控技术研究进展。当前,我国蔬菜地土壤重金属污染以中轻度为主,且区域分异明显。蔬菜作物重金属超标现象在全国各地时有发生,给蔬菜产业发展和人类健康带来了极大的危害。蔬菜作物对重金属的积累能力因种类、品种、部位而异,受基因型、土壤理化性质和外界环境条件的制约,因此调整种植布局、选用重金属低积累品种、合理轮间套作、施用土壤改良剂和钝化剂、优化水肥管理技术等农艺调控措施是目前中轻度重金属污染蔬菜地安全利用的重要技术途径。未来在进一步深入研究土壤-蔬菜系统重金属迁移转化规律的基础上,宜加强土壤-蔬菜地系统安全生产技术标准、传统种植模式与综合农艺调控措施耦合技术、长期定位试验及风险评价等方面的研究,以实现重金属中轻度污染蔬菜地的安全利用和农产品的安全生产。     

不同年限设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的研究

为探讨不同种植年限和设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的关系,以种植年限为2年和14年设施菜地番茄为研究对象,测定了不同种植年限下番茄茎、叶细胞壁果胶含量,并对细胞壁果胶含量、果胶甲酯酶(PME)活性与种植年限及Cd累积量之间的相关性进行了分析。结果表明,随着种植年限的增加,番茄植株各器官Cd累积量均有所增加;种植14年设施菜地番茄茎中Cd累积量比种植2年的增加了24.55%,叶片中Cd累积量增加了45.96%;种植14年设施菜地番茄茎细胞壁Cd累积量增加了61.86%,叶片细胞壁Cd累积量增加了57.46%;不同种植年限设施菜地番茄茎和叶细胞壁果胶Cd含量也存在极显著差异(P0.05)。另外,随着种植年限的增加,番茄茎、叶细胞壁果胶含量和PME活性随之升高:与种植2年相比,种植14年设施菜地番茄茎中果胶含量提高了104.51%,叶片果胶含量提高了127.45%;种植14年设施菜地番茄茎中PME活性提高了10.56%,叶片PME活性提高了9.39%。果胶含量及PME活性和细胞壁Cd累积量呈正相关。研究发现不同年限设施菜地土壤全Cd和有效Cd含量有所不同,影响着番茄不同器官果胶含量及PME活性,说明细胞壁果胶在缓解番茄Cd毒害中起着一定的作用。     

施用秸秆生物炭和鸡粪对镉胁迫下玉米生长及镉吸收的影响

为探讨秸秆生物炭与鸡粪单独及其联合施用对镉(Cadmium,Cd)污染土壤的修复效应,采用模拟Cd胁迫盆栽试验,研究了施用秸秆生物炭(20、40 g·kg~(-1)土壤)、鸡粪(20、40 g·kg~(-1)土壤)、秸秆生物炭和鸡粪混合(各20 g·kg~(-1)土壤)对Cd胁迫下玉米生长及Cd吸收的影响。结果表明:(1)与对照相比,施用生物炭和鸡粪不同处理均显著增加Cd胁迫下玉米的株高和生物量,提高玉米叶片中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性,降低丙二醛(Malondiadehyde,MDA)含量。(2)与对照相比,施用生物炭和鸡粪不同处理均显著降低玉米根、茎、叶中Cd含量、富集系数、转运系数及土壤有效态Cd含量。(3)与鸡粪相比,秸秆生物炭降低土壤中有效态Cd含量和玉米组织中Cd含量效果优于鸡粪,而鸡粪促进玉米生长效果优于生物炭。(4)相比而言,施用40 g·kg~(-1)鸡粪处理促进Cd胁迫下玉米生长和抗氧化酶活性效果最佳,玉米株高和生物量分别较对照增加59.7%和72.5%,SOD、POD和CAT活性分别较对照提高48.4%、69.4%、81.9%,而生物炭和鸡粪等量复配处理对降低玉米根、茎、叶Cd含量和土壤有效态Cd含量效果最优,根、茎、叶Cd含量分别较对照降低46.9%、49.3%、63.9%,土壤有效态Cd含量降低61.1%。总之,采用生物炭和鸡粪进行Cd污染土壤修复均可通过增强玉米的抗氧化性能,从而促进Cd胁迫下玉米生长;而且二者联合应用更有利于降低土壤Cd的生物有效性,减少玉米对Cd吸收和积累。     

农艺强化措施治理稻田镉污染的效果评价

为了缓解农田重金属污染状况,探索适宜的重金属污染治理方法,于2017年6月和10月分别采集治理前后具有区域代表性田块的混合土壤和稻谷样品进行分析,利用生态危害指数法等方法分析和评价湖南某地农田重金属污染状况,并利用分区的方法对治理效果进行评价。结果显示,农田土壤存在Cd、As、Hg的复合污染,尤以Cd最为严重,平均含量达1.0 mg·kg-1,其潜在生态危害系数Ⅳ级(很强)和Ⅴ级(极强)占98.51%,存在很高的潜在生态风险,糙米中仅存在Cd污染,平均含量达0.81 mg·kg-1,超标率高达85.07%。针对研究区污染状况,采用品种替代、土壤钝化和多种农艺措施综合调控的手段进行重金属污染调控治理研究,经过一季晚稻调控治理后,发现轻、中、重三类污染区糙米降Cd率分别为34.58%、30.03%和24.16%,降Cd效果明显。同时,本研究所用材料安全、廉价、易得,且实施过程符合当地水稻种植和农田管理习惯,因此,这种综合的农艺强化措施可用于大规模轻、中度Cd污染农田的防治。     

稻壳生物炭对矿区重金属复合污染土壤中Cd、Zn形态转化的影响

明确稻壳生物炭的农业生态效应对合理利用其修复矿区重金属复合污染土壤具有重要意义。通过盆栽试验,研究了稻壳生物炭不同施用量(0、5、10、20、50、100 g·kg~(-1))对重金属复合污染土壤p H、CEC和Cd、Zn赋存形态转化的影响。结果表明:与对照相比,稻壳生物炭的添加使土壤p H升高0.18~0.29个单位,CEC提高32.89%(5.68 cmol·kg~(-1));同时,重金属复合污染土壤中弱酸提取态Cd、Zn分别降低21.88%、19.63%,氧化态Cd、Zn分别降低24.12%、18.62%,可还原态Cd、Zn分别降低13.72%、8.97%;而使残渣态Cd、Zn分别升高115.56%、39.45%。综上所述,稻壳生物炭的添加提高了矿区重金属复合污染土壤的p H和CEC,促进了重金属复合污染土壤中Cd、Zn的弱酸提取态、可氧化态和可还原态向化学性质稳定的残渣态转化,降低了土壤重金属的有效性,实现了对重金属复合污染土壤的修复。     

一株氧化木糖无色杆菌对Cd的固定作用

【目的】研究一株氧化木糖无色杆菌LAX2对镉(Cd)的碳酸盐矿化作用及其对Cd污染稻田土壤的修复效果。【方法】将LAX2接种于含0~40mg/L Cd2+的牛肉膏蛋白胨液体培养基中,测定LAX2对Cd的耐受性。在LAX2发酵液中加入0.1mol/L CdCl2放置12h,利用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱对菌株LAX2矿化固结Cd的产物特征进行分析,并通过水稻盆栽试验验证菌株LAX2对Cd污染土壤的修复效果。【结果】菌株LAX2对Cd2+的耐受能力较强,当溶液中Cd2+质量浓度达35 mg/L时,其生长不受明显影响;但当Cd2+质量浓度为40mg/L时,LAX2生长受到明显抑制。矿化产物特征分析结果表明,菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用将Cd矿化为呈小颗粒团聚体的CdCO3晶体。Cd污染稻田土壤经菌株LAX2发酵液、无菌发酵液和菌体细胞修复后,水稻根部Cd含量分别下降了35.3%,19.4%和12.5%,茎叶Cd含量分别降低了26.7%,15.6%和8.4%,水稻籽粒中Cd含量分别降低了28.7%,16.4%和7.5%,土壤有效态Cd含量分别下降了56.9%,34.5%和21.0%。【结论】菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用固结土壤中的有效态Cd,从而减少水稻对Cd的吸收。     

镉和铜离子诱导棕尾别麻蝇幼虫脂质过氧化丙二醛动态变化分析

采用饲料含毒法,测定了棕尾别麻蝇Boettcherisca peregrine1日龄幼虫连续取食含不同浓度Cd2 或Cu2 的人工饲料,体内丙二醛含量的变化过程。实验结果表明:二种重金属离子能诱导昆虫的脂质过氧化反应,并且存在浓度依赖效应和时间依赖效应。在0~1600μg/g饲料浓度范围内,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量与幼虫取食Cd2 和Cu2 的浓度呈线性关系,所求回归方程分别为y=0.2789 0.0002x和y=0.3141 0.0002x。当处理浓度为800μg/g时,在0~120h时间内,MDA含量与幼虫取食Cd2 和Cu2 的时间呈线性关系,回归方程分别为y=0.3041 0.0042x和y=0.3251 0.0029x。     

过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶对镉胁迫下水稻根系生长的影响

[目的]研究过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）与镉胁迫水稻根系生长发育的关系。[方法]以水稻中花11号为材料,研究Cd、Cd＋CAT抑制剂和Cd＋APX抑制剂处理条件下水稻幼苗的变化。[结果]在Cd胁迫下,抑制CAT活性,导致地上部分的生长受到显著抑制,引起不定根和侧根数量的减少,但显著促进了不定根和侧根的伸长生长;同时,初生根和不定根上第一侧根距根尖的距离也比对照的增加。抑制APX活性,水稻的生长变化与CAT抑制剂处理的类似。[结论]在正常和胁迫条件下CAT和APX对水稻的生长可能具有重要的调节作用。