不同氮肥水平下玉米与龙葵竞争吸收镉的差异性研究

【目的】 研究不同氮肥用量处理对玉米镉 (Cd) 积累的影响及其生理响应机制，为今后利用玉米–龙葵间作模式进行植物修复时合理使用氮肥、减少修复成本及环境污染奠定基础。 【方法】 以Cd超积累植物龙葵 (Solanum nigrum L.) 与玉米为供试材料，取Cd污染浓度为2.79 mg/kg的供试土壤，采用温室盆栽试验，设置玉米单作及玉米、龙葵竞争模式下3个不同氮肥用量处理，分别为不施肥、N 0.1 g/kg、N 0.2 g/kg，研究施氮量对玉米、龙葵的生长以及各器官吸收积累Cd的影响。 【结果】 施用氮肥能提高玉米和龙葵各器官的生物量，且随着施氮量的增加龙葵和玉米的生物量均显著性增加，高施氮量处理下龙葵根、茎、叶、籽粒生物量增量最大，分别增加了47.2%、51.0%、25.3%、63.2%；玉米根、茎、叶、籽粒生物量分别增加了35.5%、17.0%、76.2%、112%。不同氮肥用量处理下，龙葵各器官中Cd含量显著性增加，同时与其竞争的玉米各器官Cd含量显著性下降。玉米与龙葵竞争模式下高施氮量处理的龙葵根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别增加了23.2%、41.2%、12.3%、45.3%；玉米根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别下降了49.2%、38.0%、42.8%、19.5%。高施氮量处理下，龙葵各器官Cd累积量显著性增加，根、茎、叶、籽粒中Cd累积量分别增加85.6%、88.4%、131%、159%；同时玉米各器官Cd累积量显著性降低，茎、叶、籽粒中Cd累积量分别下降12.2%、34.8%、79.5%。高施氮量处理下，玉米与龙葵竞争模式下龙葵富集系数增加113%，转运系数增加15.1%；玉米的富集系数降低25.7%，转运系数降低15.2%。玉米与龙葵竞争模式下，随着施氮量的增加，龙葵对Cd的吸收转运能力增强，玉米对Cd的吸收转运能力受到抑制。因此，Cd污染土壤中，通过玉米–龙葵间作处理并适当提高施氮量，能够促进龙葵的生长和地上部Cd的积累能力。这一研究结果旨在为修复污染土壤，提高修复效率以及保证农产品质量安全提供理论依据。 【结论】 玉米与龙葵竞争模式下，0.2 g/kg的施氮量能够促进龙葵对Cd的吸收转运，降低Cd在玉米各器官的累积，并提高Cd污染土壤的修复效率，达到边生产边修复的目的。      

不同品种硫肥对苋菜镉累积的影响

为选择适宜种类的硫肥来辅助苋菜修复土壤Cd污染,采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L.)为供试作物,在两种酸性土壤(黄棕壤、赤红壤)上施用硫磺、硫酸钙、硫酸铵三种不同硫肥,探究不同特性硫肥对酸性土壤上苋菜生长及其对硫和Cd的吸收以及累积的影响。结果显示,两种酸性土壤中施用硫肥均促进了苋菜植株对硫的吸收,且减轻了Cd对植株的毒害作用,苋菜的生物量显著提高。此外,三种不同特性硫肥施入两种Cd污染的土壤,苋菜地上和地下部Cd含量均显著增加。两种酸性土壤施用不同硫肥后,苋菜硫和Cd累积量增加,其中以施加硫酸铵效果最佳;黄棕壤和赤红壤中苋菜地上部Cd累积量分别比对照高1.45倍和2.39倍;施加硫磺后苋菜根部Cd累积量最少。硫酸铵作为含氮硫肥在黄棕壤和赤红壤上施用,可有效辅助苋菜修复土壤Cd污染。     

不同积累型苋菜(Amaranthus mangostanus L.)镉吸收转运特征差异性研究

【目的】比较高积累型苋菜品种Tianxingmi与低积累型苋菜品种Zibeixian在Cd胁迫下Cd吸收转运特征差异性，揭示苋菜品种Tianxingmi高积累镉的机理。【方法】采用水培试验，添加代谢抑制剂来研究两品种苋菜根系吸收Cd的主要途径。分别在30 μmol/L CdCl₂处理4 h、8 h、16 h、1 d和2 d采样测定，采用非损伤微测技术（Non-invasive micro-test technique，NMT），进行植物活体动态测试，调查、测量两品种苋菜根系Cd2+离子流特征，比较了两品种对代谢抑制剂的反应。【结果】在30 μmol/L CdCl₂处理1 d后，Tianxingmi生物量达到最大值5.90 g/plant，是Zibeixian生物量的二倍；Tianxingmi根、茎和叶中Cd浓度分别为609、254和62.3 mg/kg，分别是Zibeixian的1.4倍、1.9倍和1.6倍，地上部和全株的Cd累积量分别高达602.0、1308 μg/plant；Tianxingmi富集系数（BCF）与转运系数（TF）分别为Zibeixian的2.1倍和1.5倍，这些结果两品种均表现出显著性差异（P < 0.05）。NMT技术测定两品种根系Cd2+离子流，通过扫描位点测定发现，距根尖0~300 μm范围内两品种苋菜根系Cd2+内流最强且差别最大，并在此做定点位点测定，发现Tianxingmi根系Cd2+内流是Zibeixian根系Cd2+内流的3.75倍，说明了两品种的富集特征与NMT结果一致。添加代谢抑制剂处理显著降低了高积累型Tianxingmi各器官中的Cd浓度，富集系数（BCF）与转运系数（TF），以及根系Cd2+内流（P < 0.05），主动吸收特征明显，而对低积累型Zibeixian的相关生理指标影响不大。【结论】两苋菜品种Cd吸收转运特征均表现出显著性差异。Tianxingmi具有更强的Cd吸收和向地上部转运与累积能力，并且根系对Cd的吸收与转运是主动需能的过程，共质体途径在Cd进入Tianxingmi根系并向地上部运输的过程中起着主要作用。     

不同磷肥品种对苋菜镉累积的影响

采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L)为供试作物,在两种酸性土壤上施用磷酸氢二钾、过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉4种不同磷肥,探究其对苋菜生长及其磷、镉累积的影响。结果显示:在两种酸性土壤中施用磷肥显著增加苋菜生物量,降低苋菜地上、地下部镉含量。与其他施磷肥的处理相比较,黄棕壤和赤红壤中钙镁磷肥处理的苋菜地上部镉含量降低幅度最大,分别为58.4%和77.7%。在两种土壤类型上施用不同磷肥苋菜的磷、镉累积量都增加,黄棕壤中,过磷酸钙处理的地上部、钙镁磷肥处理的根部镉累积量增幅最大;赤红壤中,磷酸氢二钾处理地上部、钙镁磷肥处理根部镉积累量最大。结果表明:在两种酸性土壤上分别施用不同种类的磷肥,苋菜对镉、磷的吸收和累积具有差异性。与其他处理相比较,在黄棕壤中施用过磷酸钙,苋菜地上部镉累积效果较好;在赤红壤中施用磷酸氢二钾,苋菜地上部镉累积效果较好。     

不同氮肥品种对不同类型土壤苋菜镉累积的影响

为探究不同氮肥品种对不同类型土壤苋菜镉(Cd)累积的影响,采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L.)为供试作物,在黄棕壤和赤红壤上设置尿素、硫酸铵、硝酸钠、硝酸铵及无肥(CK)5种处理,氮肥施用量均为N 200 mg/kg。结果表明:在黄棕壤上,尿素处理下苋菜地上部和地下部Cd含量和Cd累积量增幅最大,分别增加了59%、90%和243%、259%;在赤红壤中,硫酸铵处理下苋菜地上部和地下部Cd含量和Cd累积量增幅最大,分别增加了56%、114%和141%、293%。在两种土壤上施用硝酸钠显著降低了苋菜对Cd的吸收和累积,其中地下部Cd累积量分别低至0.03和0.06μg/盆。因此,建议在黄棕壤上施用尿素,在赤红壤上施用硫酸铵,在提高苋菜生物量的同时,还能强化苋菜对Cd的吸收累积效果。     

适量施磷有效提高苋菜对镉污染土壤的修复能力

  【目的】  土壤性质和化肥施用均影响作物对重金属污染土壤的修复效果。探究不同磷肥施用量对苋菜镉 (Cd) 吸收和累积的影响，为通过养分管理减少作物对重金属的积累提供依据。  【方法】  以苋菜 (Amaranshus mangostanus L.) 为供试作物，以黄棕壤和赤红壤为供试土壤进行盆栽试验。在两个供试土壤中，加入分析纯CdCl₂?2.5H₂O (Cd 15 mg/kg土), 平衡一个月后，用于苋菜栽培。设置5个磷肥（P）施用水平:0 (CK)、50、100、200、400 mg/kg土，以磷酸二氢铵 (分析纯) 加入。苋菜生长45天后收获，调查地上部和根部生物量，分析其磷、镉含量，并测定土壤中DTPA提取的有效态Cd含量。  【结果】  施用磷肥能提高苋菜的生物量，随着施磷量的增加，苋菜生物量也随之增加，且各处理均与CK处理差异显著。在黄棕壤上，苋菜地上部生物量增幅为9.2%～39.0%，根部为4.0%～15.0%；在赤红壤上，苋菜地上部增幅为7.7%～46.0%，根部为10.0%～100.0%。苋菜Cd含量与CK处理相比均显著降低，在黄棕壤上，苋菜地上部和根部Cd含量的降幅分别为7.4%～50.2%和7.9%～58.8%；在赤红壤上，降幅分别为9.9%～55.8%和21.7%～66.0%。苋菜Cd累积量与CK处理相比均呈上升趋势，黄棕壤上苋菜地上部和根部Cd累积量的增幅分别为36.2%～54.3%和7.4%～38.9%；在赤红壤上，增幅分别为34.3%～62.8%和5.4%～55.4%。当施磷量为P 50 mg/kg土时，苋菜地上部、根部在黄棕壤和赤红壤上的Cd累积量均最大。施磷降低了土壤中镉的生物有效性。随着施磷量的增加，土壤有效态Cd含量显著降低，黄棕壤上的降幅为0.9%～7.2%，赤红壤上的降幅为1.2%～7.9%。植株体内Cd含量与磷含量之间存在一定的负相关性。  【结论】  施用磷肥显著提高苋菜的生物量，同时降低土壤中有效态镉的含量。虽然施磷肥显著降低了苋菜地上部和根部的Cd含量，但显著提高的生物量有效增加了苋菜对土壤Cd的总吸收和累积量，提高了其对镉污染土壤的植物修复效率。盆栽结果表明，在镉浓度为15 mg/kg 土的黄棕壤和赤红壤上，磷肥施用量为50 mg/kg土时修复效果最佳。