钝化材料复配对镉污染土壤中镉的固定效果

为探讨钝化材料不同复配处理对Cd污染土壤有效Cd含量的影响,利用土壤培养试验和盆栽试验,采用正交试验设计,研究生物炭、粉煤灰、汉白玉3种钝化材料不同复配处理对土壤pH值和Cd生物有效性的影响。结果表明,3种钝化材料不同复配处理均显著提高了土壤pH值,降低了土壤有效Cd含量。随着时间的延长,大部分处理土壤有效Cd含量呈先降低后逐渐达到平衡的趋势,平衡时间为7~15 d。同时,3种钝化材料的因素主次效应依次表现为汉白玉>生物炭>粉煤灰。添加钝化材料后小白菜可食部位的Cd含量显著降低,降幅为9.10%~24.39%,以小白菜可食部位Cd含量作为评价指标,1.5%生物炭+1.0%汉白玉、1.0%生物炭+1.0%粉煤灰+0.5%汉白玉、1.0%生物炭+0.5%粉煤灰+1.0%汉白玉为最优复配处理。本研究结果为Cd污染土壤钝化修复和作物的安全生产提供了理论依据。     

柱淋滤-巯基改性坡缕石钝化组合对弱碱性土壤镉铅污染控制效应

为研究弱碱性土壤镉(Cd)、铅(Pb)污染的控制技术,本文开展室内柱淋滤和巯基改性坡缕石钝化试验,探究柱淋滤-钝化组合对弱碱性土壤Cd和Pb污染控制效应。结果表明,乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)对弱碱性土壤Cd和Pb的淋滤效果优于谷氨酸二乙酸(GLDA),适宜淋滤浓度为3 mmol·L^-1。其中,EDTA、EDDS对土壤中Cd和Pb的总淋出率分别为58.60%和30.60%、44.78%和24.33%。随淋滤液体积的增加,淋出液pH值均逐渐增加,在淋出液体积为400 mL后逐渐趋于稳定。与原土相比,采用H2O、EDTA、GLDA和EDDS淋滤后,土壤中DTPA提取态Cd和Pb含量分别降低32.09%和16.08%、67.16%和33.64%、33.58%和18.93%、75.37%和51.15%。淋滤后土壤经0.3%巯基改性坡缕石(MPAL)钝化后DTPA提取态Cd和Pb浓度显著降低,与H2O+MPAL组合处理相比,EDTA+MPAL、GLDA+MPAL和EDDS+MPAL组合处理后土壤中DTPA提取Cd和Pb含量降低率分别为98.26%和48.01%、97.88%和45.80%、98.26%和55.59%。巯基改性坡缕石钝化可将土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd和Pb转变为稳定的铁锰氧化态Cd和Pb。研究表明:EDDS+MPAL组合效果较好,可显著降低土壤Cd和Pb总量和可交换态Cd和Pb含量,实现对弱碱性中重度Cd和Pb污染土壤重金属总量减少和有效态含量降低的减总降效双重控制作用。     

外源物质对镉胁迫下不同品种冬小麦苗期镉吸收特征的影响

【目的】分析不同外源物质对不同品种冬小麦苗期Cd吸收和迁移特征的影响及其差异性。【方法】通过向含不同质量浓度Cd(10、30 mg/L)的营养液中添加不同质量浓度的Si(28、56 mg/L)、Ca(50、100 mg/L)、Mg(50、100 mg/L)和腐殖酸(5、15 mg/L),在水培条件下研究了籽粒Cd高积累百农419和低积累百农418小麦苗期植株Cd吸收和转运特征、植株对Ca和Mg的吸收以及根系形态指标的变化。【结果】不同品种冬小麦对Cd的吸收存在差异。随着营养液中Cd质量浓度的升高,不同品种冬小麦根系生长受抑制程度更严重。与百农418相比,百农419是喜Ca品种。在低Cd质量浓度时,与CK相比,低Si添加改善百农419根系生长和降低植株Cd量的效果最好,但其他物质添加抑制了其根系生长且高质量浓度腐殖酸处理增加了根系中Cd的累积,同时所有外源物质添加均降低了其根系Ca量;对于百农418来说,加Si和Ca可以促进根系生长且低Si效果最明显,加Mg和腐殖酸对根系生长影响不明显,加Si显著降低了根系和茎叶Cd量,加Ca和Mg只显著降低了根系Cd量,加腐殖酸对植株Cd量无显著影响。在高Cd质量浓度时,添加Si可以促进2种小麦根系生长并降低根系和茎叶Cd量,其中低Si和高Si分别对百农419和418根系生长促进效果更好;而其他外源物质添加对Cd毒害基本无明显缓解效果。与其他处理相比,低质量浓度Cd条件下高Si显著增加了2种小麦的Cd转运系数,高质量浓度Cd条件下高Si显著增加了百农419的Cd转运系数。【结论】相比其他外源物质,添加Si对冬小麦Cd毒害缓解效果最明显,且品种、Cd质量浓度和Si质量浓度交互作用明显。     

不同植茶品种土壤团聚体及其全铝和交换态铝的分布特征

为弄清不同植茶品种土壤团聚体的组成,阐明团聚体中全铝和交换态铝的分布特征,揭示土壤团聚体中全铝和交换态铝对不同植茶品种的响应规律,在野外调查的基础上,结合室内分析,开展种植福鼎大白、川茶3号、川农黄芽早、川沐217的土壤团聚体全铝和交换态铝分布特征研究。结果表明,不同植茶品种的土壤团聚体含量随粒径的减小总体呈先降低后增加的变化趋势,其中以5 mm粒径为主,其含量处于60.52%～76.49%之间,0.5～0.25 mm粒径含量最少,种植福鼎大白的土壤5 mm粒径团聚体的含量高于其他品种;土壤全铝和交换态铝含量在小粒径团聚体中最高,种植川茶3号的土壤团聚体全铝和交换态铝含量最高;5 mm粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的贡献率最高,介于53.10%～68.10%之间。5 mm粒径团聚体对铝含量的贡献率表现为福鼎大白川茶3号川沐217川农黄芽早。与其他植茶品种相比,种植福鼎大白的土壤0.25 mm粒径团聚体含量最高,结构性较好;种植川茶3号的土壤各粒径全铝和交换态铝含量高于其他品种。土壤中铝含量过高会加剧土壤酸化,影响土壤生产力和质量。     

脊尾白虾丝氨酸羟甲基转移酶基因的克隆及其表达特征分析

本研究根据脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)转录组序列，采用cDNA末端快速扩增技术克隆获得了脊尾白虾丝氨酸羟甲基转移酶基因(SHMT)。该基因cDNA全长为1855 bp，其中，开放阅读框为1407 bp，5?端非编码区为39 bp，3?端非编码区为409 bp，共编码468个氨基酸，预测蛋白质的分子质量为152.55 kDa，理论等电点为4.90。同源性分析显示，脊尾白虾SHMT基因与甲壳类动物真宽水蚤(Eurytemora affinis)同源性最高，为96%。荧光定量分析结果显示，SHMT基因在脊尾白虾眼柄、胃、肝胰腺、心脏、鳃、肠、肌肉、腹索神经、皮下脂肪以及卵巢中均有表达，其中，卵巢表达量最高，心脏次之。不同浓度Cd2+胁迫结果显示，其在低浓度(0.0100、0.0175和0.021 mmol/L) Cd2+胁迫中的表达模式基本一致，呈先升高后下降再升高再下降的趋势；而在高浓度(0.0278 mmol/L) Cd2+胁迫中，该基因表达量很低，甚至不表达，说明高浓度Cd2+胁迫可以抑制该基因的表达，具体机制有待进一步研究。     

白银市污灌区土壤-小麦系统镉赋存特征及其健康风险评价

为探明白银市有色冶炼污灌区土壤镉(Cd)形态、空间分布特征及小麦中Cd含量对人体健康的影响,采用连续分级提取法和地理信息系统(ArcGIS)空间插值方法,研究污灌区表层土壤和不同污染程度典型土壤剖面Cd赋存形态及其空间分布差异,阐明污灌区Cd在不同生育期春小麦不同器官中分布和富集特征,并利用健康风险模型计算Cd的健康风险水平并进行空间区划。结果表明,表层土壤Cd不同形态平均含量依次为碳酸盐结合态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>残渣态>有机结合态,占全量比例依次为碳酸盐结合态>残渣态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>有机结合态,其空间分布与Cd总量分布相似。Cd的五种形态均与pH呈显著负相关,与土壤有机质(SOM)呈显著正相关。除残渣态外,其他四种Cd形态和阳离子交换量(CEC)呈显著正相关。0~60 cm土壤剖面Cd形态以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主,可交换离子态随污染程度降低而降低,残渣态随污染程度降低而增加。春小麦不同器官的Cd含量随春小麦生长总体表现为根>叶>茎>籽粒。Cd健康风险分布与土壤Cd总量、土壤可交换离子态和碳酸盐结合态Cd的空间分布一致。不同区域居民食用小麦对成人的健康风险指数(HQ)范围在1.2~5.6之间,均大于1,已存在非致癌健康风险。本研究结果为白银市土壤重金属Cd污染综合防控提供了科学依据。     

不同用量鸡粪有机肥对土壤—辣椒体系 Pb和Cd积累的影响

为了保障辣椒质量安全,降低土壤污染风险,采用田间随机区组试验设计,研究了施用不同用量(0、15、30、45、60 t/hm~2)鸡粪有机肥后,灌漠土、潮土以及辣椒各器官(根、茎、叶和果实)重金属全铅和全镉的变化。结果表明:施用高用量(60 t/hm~2)鸡粪有机肥较不施鸡粪对照显著提高了灌漠土和潮土全铅和全镉含量,土壤全铅和全镉含量最高分别为38.09 mg/kg和0.406 0 mg/kg,但均未超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准;不同用量鸡粪有机肥施用后,辣椒各器官中全铅含量表现为根、叶茎果实,全镉含量则表现为根叶果实茎,全铅和全镉含量均在根部最高;辣椒果实全铅含量变化范围为0.064 8～0.094 7 mg/kg,全镉含量变化范围为0.021 4～0.045 1 mg/kg,均未超过食品安全国家标准食品中污染物限量,可以安全食用。可以认为,短期施用鸡粪有机肥后尚未造成土壤污染和辣椒果实Pb和Cd的超标。     

有机肥对酸性稻田土壤Cd赋存形态的影响途径和机制

以堆肥后的菜籽饼为有机肥,通过水稻田间试验,研究了有机肥对土壤有机质(OM)、pH、微生物量碳、氮(MBC、MBN)、3种酶活性(酸性磷酸酶,ACP、脲酶,UA、脱氢酶,DH)及土壤Cd的赋存形态的影响,利用通径分析研究了有机肥对土壤Cd赋存形态的影响途径和机制。结果表明:(1)施用有机肥能显著提高土壤OM含量和土壤pH,显著增加土壤中可还原态Cd(Red-Cd)和可氧化态Cd(Oxi-Cd)含量,降低土壤酸可提取态Cd(Aci-Cd)含量。(2)施用有机肥能不同程度增加土壤ACP、UA及DH活性,提高土壤MBC和MBN含量。(3)通径分析结果表明,施用有机肥降低土壤Aci-Cd含量主要是通过提高土壤OM含量、DH活性和MBC含量这3个途径完成。土壤OM含量、土壤DH活性和MBC含量的决策系数分别为0.846,0.257,-0.276,均达到显著水平,是有机肥施用下影响土壤Aci-Cd含量的主控因子。     

重金属镉胁迫下入侵植物黄顶菊表观遗传变异特征

为探究入侵植物黄顶菊在重金属镉(Cd)胁迫下耐受性获得的表观遗传机制,本研究通过网室盆栽试验模拟不同浓度Cd污染生境,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术对不同Cd浓度胁迫[0(CK)、2(Cd-1)、4(Cd-2)和8(Cd-3) mg·kg^-1]处理植物叶片基因组DNA甲基化变异特征进行分析。结果表明,15对引物共扩增出726条甲基化条带,且引物多态性百分比为84.75%;随着Cd胁迫浓度的升高,黄顶菊叶片全甲基化和整体甲基化发生比例呈逐渐增加的趋势,Cd-1、Cd-2和Cd-3的全甲基化发生比例分别为CK的1.51、1.95和2.11倍,整体甲基化发生比例分别较CK升高了39.28、53.30和63.97个百分点;不同处理下叶片甲基化状态变化分析结果表明,Cd胁迫下黄顶菊基因组DNA重新甲基化和去甲基化2种甲基化模式均有发生,但以重新甲基化类型为主要变化模式;Cd胁迫下植物表型可塑性与表观遗传相关性分析结果表明,DNA全甲基化和整体甲基化水平与黄顶菊生长指标及地上部耐受性指数的表型可塑性呈显著负相关,与抗氧化酶活性、各组织Cd含量及富集与转移系数呈显著正相关。本研究结果从表观遗传学方向为入侵植物黄顶菊的防控提供了新思路。     

曼陀罗对镉的吸收及其亚细胞分布研究

为研究曼陀罗对重金属镉的耐性机制，以前期筛选的曼陀罗（Datura stramonium L.）为试验材料，通过水培方式探究镉（Cd）胁迫下曼陀罗对Cd的吸收累积特性及其在植株体内的亚细胞分布特征。结果表明：介质中Cd无论低浓度还是高浓度，曼陀罗各部位的Cd含量都表现为根 > 茎 > 叶，但迁移系数差异不显著。曼陀罗根系Cd²⁺流速在不同位置具有显著差异，其中分生区和伸长区的Cd²⁺流速显著大于根冠区和成熟区。当介质中Cd浓度由0.1 mg·L^-1增至2.5 mg·L^-1时，细胞壁和细胞液中Cd含量之和所占比例显著增大。研究表明，曼陀罗根系对Cd²⁺的吸收主要集中在分生区和伸长区，当介质中Cd浓度较低时，根系中细胞壁对Cd向上运输的限制及茎叶中细胞液对Cd的区室化起重要的作用；当Cd浓度较高时，根部细胞各组分中细胞液所占比重增加，Cd由根系向上迁移，此时茎叶中细胞壁对Cd的固定作用增强，其可能是曼陀罗耐受高Cd胁迫的机制之一。