基于水稻根伸长的不同土壤中镉（Cd）毒性阈值（ECx）及预测模型

【目的】虽然土壤中镉（Cd）污染对水稻的生态风险受关注已久,然而大量研究集中在基于稻米中Cd限量标准的健康风险研究,而针对土壤中Cd污染的生态风险阈值研究较少。研究通过ISO11269-1根伸长毒性测试方法,测定不同性质土壤中Cd对水稻的毒性阈值（ECx,x=10,50）及其预测模型,以期为基于生态毒理效应的中国土壤Cd污染基准值的修订提供参考。【方法】采用中国8种不同性质农田土壤和3种不同Cd敏感性差异的水稻品种（T优167,T167;陆两优28,L28;湘早45,X45）为试材,每种土壤添加7个Cd浓度,通过ISO11269-1根伸长测试方法,测量水稻根的相对伸长量,并结合Log-Logistic分布函数模型测定不同土壤中水稻Cd毒性的剂量-效应关系、毒性阈值（ECx, x=10, 50）及其预测模型。【结果】随着土壤Cd浓度的增加,不同土壤中水稻的相对根长（%）逐渐减小,基于根伸长的Cd对水稻毒性的10%抑制浓度的毒性阈值（EC10）和半抑制浓度（EC50）值在不同土壤和不同Cd敏感性水稻品种间有较大差异。总体而言,在3种不同Cd敏感性（T167＞L28＞X45）水稻品种中,同一土壤中Cd的水稻毒性ECx（x=10,50）随着水稻对Cd胁迫的敏感性增强而降低;就单一品种水稻而言,不同土壤的Cd水稻毒性阈值ECx间有显著差异。其中,以Cd敏感性水稻品种T167测试的不同土壤EC10变化为1.40-5.25 mg•kg-1,最大相差275.0%,EC50变化为17.83-46.93 mg•kg-1,最大相差163.2%;以Cd非敏感性水稻品种X45测试的不同土壤EC10变化为1.72-8.22 mg•kg-1,最大相差377.9%,EC50变化为26.96-68.16 mg•kg-1,最大相差152.8%。通过水稻Cd毒性阈值ECx与土壤性质间的多元回归分析表明,土壤pH、有机碳（OC）、阳离子交换量（CEC）与水稻Cd毒性阈值间呈正相关关系,基于土壤主要性质的水稻Cd毒性预测模型表明,EC50实测值均在预测值2倍误差（±S.D）范围内。【结论】基于ISO11269-1根伸长毒性测试结果表明,不同土壤中Cd的水稻毒性阈值间有显著差异,土壤pH、OC及CEC与水稻Cd的毒性阈值间呈显著正相关关系（P＜0.05）,基于上述土壤性质的预测模型可以很好预测不同土壤中Cd对水稻的毒性;不同Cd敏感性品种对测定土壤中水稻Cd毒性阈值有明显差异,因此,在制订土壤中Cd的生态基准时应充分考虑不同物种的敏感性差异特征。     

基于不同终点测定土壤中Zn的毒性阈值及其田间验证

利用Log-logistic剂量-效应函数模型,在实验室条件下分别利用大麦根伸长、西红柿及小白菜生长毒性及基质诱导硝化毒性测试方法,测定了16种不同性质土壤中Zn的毒性阈值,在此基础上建立了基于土壤性质主控因子的Zn的毒性预测模型,同时选取湖南祁阳酸性土和浙江嘉兴中性土验证了田间条件下土壤中Zn毒性阈值.结果表明:田间条件下,湖南祁阳土壤中Zn对玉米不同生长指标的EC10范围为37～51 mg· kg-1,EC50为127～312 mg·kg-1,不同测试指标的敏感性顺序为苗期叶面积＞秸秆生物量＞苗期株高＞籽粒产量;浙江嘉兴水稻土中Zn的毒性阈值EC10为213～332 mg·kg-1,EC50为682～922 mg·kg-1,不同测定指标间的敏感性顺序为孕穗期叶绿素含量＞秸秆生物量＞苗期株高＞籽粒产量.土壤中Zn的毒性阈值田间验证结果表明,实验室条件下基于不同评价终点测定的土壤中Zn的毒性阈值与田间条件下的吻合性在不同土壤间存在一定差异,相比而言,实验室条件下对偏中性的浙江嘉兴水稻土中Zn的毒性阈值测定结果与田间验证结果更接近;基于实验室条件下不同测试指标所测定的土壤中Zn毒性阈值与土壤主控因子间的预测模型能较好预测浙江嘉兴水稻土中Zn的毒性阈值,田间条件下所测定的ECx(x=10,50)值均在模型预测值的两倍的预测区间内;而对于偏酸性的湖南祁阳土壤,预测模型则低估了土壤中Zn的生态风险.     

一品红对重金属锌胁迫的耐受性及其富集能力

【目的】通过观察一品红(Euphorbia pulcherrima Willd.)在不同水平锌(Zn)胁迫下的生长生理变化，探讨一品红应用于植物修复重金属污染土地的潜力，为Zn污染土壤的治理提供新思路。【方法】以一品红扦插苗为试验材料，采用不完全随机区组设计进行盆栽试验，设置6种土壤Zn污染浓度处理：0 mg/kg(CK,不添加Zn试剂)、T1(200 mg/kg)、T2(300 mg/kg)、T3(500 mg/kg)、T4(800 mg/kg)和T5(1000 mg/kg)(干重),4次重复。试验期间每隔14 d测量1次株高、地径；第112天采样测定一品红的生物量、根系形态指标(根长、总投影面积、根表面积、平均直径、根体积和根尖数)、叶片数、叶面积、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量以及Zn富集含量，计算耐性系数(TI)和转运系数(TF)。【结果】(1)与对照组相比，不同浓度Zn处理的一品红株高增量、地径增量、生物量、根体积、叶片数、叶面积、叶绿素含量受到不同程度的抑制，但均未观察到明显的重金属毒害症状。(2)一品红对Zn的抗逆性较强，表现在：TI均大于50%,随土壤Zn污染浓度的增...     

我国20种典型土壤中锌对白符跳虫的毒性阈值及其预测模型

为了确定我国土壤中Zn对白符跳的毒性阈值并建立其预测模型,以外源添加重金属污染物(ZnCl2)的方式,研究了我国20种典型土壤中Zn对白符跳(Folsomia candida)繁殖率以及存活率的影响。结果表明:白符跳繁殖率对Zn毒害的敏感性远高于存活率,基于总量实测值推导的繁殖率的EC_(50)(半数效应浓度)范围为56～711 mg·kg~(-1),最大值约为最小值的12.5倍;基于CaCl_2提取有效态实测值推导的繁殖率的EC_(50)范围为0.5～5.2 mg·kg~(-1),最大值约为最小值的8.7倍,这表明利用CaCl2提取有效态Zn,并基于此计算不同土壤中Zn对白符跳繁殖的EC_(50)可以更好地预测土壤毒性。同时,对白符跳繁殖的EC_(50)与土壤理化性质进行相关性分析表明:EC_(50)与土壤pH、非晶质铝含量之间呈显著相关关系,相关系数分别为0.819、0.470。利用回归分析对白符跳繁殖的EC_(50)及土壤理化性质进行分析:土壤pH和土壤有机质含量这两种土壤理化性质可以很好地解释白符跳繁殖的EC_(50)值之间的差异,故对其建立毒性预测模型为lg(EC_(50))=0.255pH+0.013w(有机质)+0.673,此模型表明土壤pH和w(有机质)可以较好地预测不同土壤中Zn对白符跳繁殖的毒性阈值。     

桂西北稻田重金属污染及健康风险评价

【目的】了解广西西北稻田土壤重金属污染情况及稻米的健康风险,为重金属污染治理提供理论依据。【方法】采集该区域98个稻田点位的土壤及稻米,分别测定Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As等6种重金属的含量。采用单因子指数法、内梅罗指数法和潜在生态危害指数法对稻田土壤的污染状况进行评价,以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中Ⅱ级标准作为参考值,采用高危商(HQ)和高危指数(HI)法对稻米健康风险评价。【结果】稻田土壤Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As的平均含量分别为18.21、64.97、0.98、45.55、147.88和11.62 mg·kg~(-1),各元素含量的变异系数均较大。土壤的内梅罗指数为1.416,表明土壤受到轻度污染,主要污染元素为Cd,其次为Zn,极少部分区域存在Pb和As污染。根据潜在生态危害指数(RI),土壤总体处于轻微生态危害程度,其中Cd对RI的贡献率最大,其次为As。稻米Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As的平均含量分别为5.6400、0.3668、0.1625、0.3879、26.7800和0.2974 mg·kg~(-1)。根据高危指数(HI)法,稻米可能存在健康风险,其中As对HI的贡献率最大。【结论】供试水稻土重金属污染属于轻度污染水平和轻微生态危害程度,主要污染物为Cd、Zn;稻米中的主要污染元素为Pb和Cd,但可能引起稻米健康风险的重金属元素为As。     

成乐高速两侧农田土壤重金属污染及潜在生态危害评价

【目的】为评价成乐高速公路两侧农田土壤重金属污染程度及其潜在生态危害。【方法】采用原子吸收分光光度法,对成乐高速公路两侧农田土壤中的Pb、Cd、Cu、Zn和Cr含量进行测定,采用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法对成乐高速公路两侧农田土壤重金属污染及潜在生态危害进行评价。【结果】Cd的含量超过风险筛选值,Cr的含量明显低于风险值,Zn的含量临近风险值。彭山段农田土壤的Cd、Pb和Cr含量较高,夹江段农田土壤的Cu含量较高,东坡段农田土壤的Zn含量最高。5种重金属的含量随着距离的增加总体上呈下降趋势。5种重金属的单项污染指数顺序为CdZnPbCuCr,5种重金属的综合污染指数为0.96,4个测试路段的综合污染指数的大小顺序为彭山段东坡段青神段夹江段。5种重金属的潜在生态危害依次为CdPbCuZnCr,潜在生态危害综合指数RI=42.17。【结论】Cd和Zn为成乐高速公路两侧农田土壤重金属污染的主要元素,Pb、Cu和Cr处于清洁状态,不同路段的不同重金属含量存在一定差异。成乐高速公路两侧农田土壤重金属污染与农田距离路基的垂直距离具有明显的负相关关系。成乐高速公路两侧农田土壤重金属污染处于警戒状态,临近轻度污染,具有轻微的生态危害风险,Cd污染的潜在生态危害相对较大,值得高度关注。     

土壤中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)生态毒性的差异性研究

土壤铬(Cr)的毒性与其价态密切相关,为了比较不同价态Cr对多种生物指标和生态系统的毒性差异,并为Cr污染土壤的生态风险评价提供依据。本文通过文献搜集的基于中国土壤的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)生态毒理学数据,分别建立了Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)对各生物指标的半数有效浓度(EC_(50))和10%有效浓度(EC_(10))与土壤性质关系的预测模型,在模型种间外推和归一化处理后,利用BurrⅢ构建了中性土壤情景下Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的物种敏感性分布(SSD)曲线,并根据潜在影响比例(PAF)的公式反推出在不同PAF下Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)在生态系统水平上的毒性差异。结果表明:小白菜根伸长和土壤脱氢酶活性分别是对土壤Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)污染最敏感的生物指标;在物种水平上,两种价态Cr的毒性差异因生物指标的变化而不同;在生态系统水平上,两种价态Cr的毒性差异随PAF而发生变化,在较大的PAF范围内(基于EC_(50)和EC_(10)数据的PAF分别在84.4%和87.3%以下)和通常的保护水平(PAF为5%)下,Cr(Ⅵ)的生态毒性显著高于Cr(Ⅲ)。本研究表明Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的生态毒性存在着显著差异,根据Cr的价态组成从生态系统毒性水平上进行研究,能够综合反映土壤Cr污染的生态风险并为土壤修复管理等提供参考。     

云南八角林地土壤重金属含量特征及潜在风险评价

【目的】检测云南八角主产区林地土壤重金属污染水平,为八角产地土壤环境质量评价、潜在风险评估提供参考依据。【方法】以云南省文山州7个县的八角林地土壤为研究对象,测定土壤重金属As、Cd、Cu、Cr、Pb、Hg、Zn和Ni的含量,应用单项和综合污染指数对林地土壤重金属污染风险进行评价。【结果】检测区土壤重金属变异系数在7.11%～18.75%之间,Hg、As、Pb、Cr的平均含量超过云南省土壤重金属背景值,As、Pb、Cu超过风险筛选值。污染评价表明,As单因子污染指数平均值最高为1.99,为警戒级别,内梅罗综合污染指数评价为轻污染;潜在生态风险因子和潜在生态风险指数均处于低风险等级,其中Cd生态风险因子最高;地质累积指数Hg和As在1～2之间,为中度污染等级。聚类分析表明,林地土壤重金属As、Pb、Cd、Cu、Zn、Hg主要受土壤母质和人类活动的共同影响,Cr和Ni来源相似,主要为自然来源。【结论】云南八角种植区土壤重金属含量差异较大,受人类活动和成土母质的共同影响,部分区域重金属存在一定程度的超标现象。     

海南西部热带雨林次生林土壤易氧化有机碳分布特征及影响因素

【目的】检测云南八角主产区林地土壤重金属污染水平,为八角产地土壤环境质量评价、潜在 风险评估提供参考依据。【方法】以云南省文山州 7 个县的八角林地土壤为研究对象,测定土壤重金属 As、 Cd、Cu、Cr、Pb、Hg、Zn 和 Ni 的含量,应用单项和综合污染指数对林地土壤重金属污染风险进行评价。 【结果】检测区土壤重金属变异系数在 7.11%~18.75% 之间,Hg、As、Pb、Cr 的平均含量超过云南省土壤重金 属背景值,As、Pb、Cu 超过风险筛选值。污染评价表明,As 单因子污染指数平均值最高为 1.99,为警戒级别, 内梅罗综合污染指数评价为轻污染;潜在生态风险因子和潜在生态风险指数均处于低风险等级,其中 Cd 生态风 险因子最高;地质累积指数 Hg 和 As 在 1~2 之间,为中度污染等级。聚类分析表明,林地土壤重金属 As、Pb、 Cd、Cu、Zn、Hg 主要受土壤母质和人类活动的共同影响,Cr 和 Ni 来源相似,主要为自然来源。【结论】云南 八角种植区土壤重金属含量差异较大,受人类活动和成土母质的共同影响,部分区域重金属存在一定程度的超 标现象。     

长期施用猪粪土壤的重金属含量及风险评价

【目的】为了解规模化养猪场周边土壤重金属含量及安全风险。【方法】以贵阳地区某养猪场周边长期施用猪粪的土壤为研究对象,随机采集土壤样品45个,测定土壤Cd、Cr、Pb、Hg、As、Cu和Zn等7种重金属的含量,采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法对土壤环境质量及潜在风险进行评价。【结果】研究区土壤中Cd、Cr、Pb、Hg、As、Cu、Zn平均含量分别为0.30、34.22、68.43、25.47、0.29、40.23和184.93 mg/kg。重金属Cd、As、Hg、Cu、Zn超过土壤环境质量二级标准;Pb、As、Hg、Cu、Zn超过贵州土壤背景值。土壤重金属的单项污染指数为CdHgZnCuAsPbCr,内梅罗综合污染指数为1.01。土壤潜在生态风险指数为AsHgCdPbCuZnCr,潜在生态风险值为109.88。【结论】从内梅罗综合评价结果看,长期施用猪粪土壤为轻度污染,污染较突出的重金属是Cd、Hg和Zn;从潜在生态危害评价结果看,潜在生态风险处于轻微生态危害程度,土壤潜在生态危害程度较低。     

不同性质土壤中钼的植物毒性及预测模型

以我国9个地区不同理化性质的土壤为研究对象,通过外源添加钼酸盐（Mo⁶⁺）评估了土壤Mo对大麦（Hordeum vulgare L.）的毒性,在此基础上分析了土壤性质因子和毒性阈值之间的相关性,并建立了一元和多元线性回归方程。结果表明,在9个地区的土壤中,Mo对大麦根伸长10%抑制率（EC₁₀）和50%抑制率（EC₅₀）的变化范围分别为262.64~3 301.70 mg·kg^-1和851.10~5142.62 mg·kg^-1;土壤阳离子交换量（CEC）是影响土壤Mo毒性阈值最重要的因子;基于CEC建立的回归方程中引入pH值和锰氧化物含量时,预测能力显著提升,可以分别解释EC₁₀和EC₅₀的82.2%和88.5%的变异（P<0.05）。利用欧洲9个地区土壤的大麦毒性数据对模型进行验证,发现基于我国土壤建立的Mo毒性预测模型并不适用于欧洲土壤,进一步分析了我国和欧洲18个地区的土壤性质和毒性阈值的相关性并建立了预测模型。研究表明,CEC对Mo的大麦毒性有显著影响,基于CEC、pH值和锰氧化物含量建立的预测模型可以准确评估我国和欧洲18个地区土壤Mo的毒性。本研究可为土壤Mo的风险评价和修复提供重要参考。     

磷高效野生大麦拔节期对植酸态有机磷的利用

【目的】探讨磷高效野生大麦对植酸态磷的吸收利用能力,分析植酸态磷处理对不同磷效率野生大麦生长、磷素吸收及根际土壤特征的影响,为阐明低磷胁迫下磷高效野生大麦对有机磷的利用机理提供理论依据。【方法】低磷土壤盆栽条件下,以前期筛选得到的野生大麦磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25和磷低效基因型IS-07-07为供试材料,有机磷源为植酸钠,设3个施磷水平,即不施磷（CK）、施磷（P）15 mg·kg^-1土（Po15）、30 mg·kg^-1土（Po30）,研究拔节期有机磷处理对不同磷效率野生大麦生物量、磷素积累量、根系酸性磷酸酶和植酸酶活性、根际土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性及有机磷各组分含量的影响。【结果】（1）随有机磷水平提高,野生大麦生物量和磷素积累量均显著增加,而根冠比呈减小趋势。各处理下,磷高效基因型生物量、磷素积累量和根冠比均大于低效基因型。且随着有机磷水平的提高,磷高效基因型生物量和磷素积累量增幅较大。（2）随有机磷水平降低,野生大麦根系酸性磷酸酶和植酸酶活性均显著增加。各处理下,磷高效基因型根系酸性磷酸酶和植酸酶活性显著高于低效基因型,分别是低效基因型的1.15-1.24倍和1.18-1.34倍。（3）野生大麦根际土壤酸性磷酸酶与植酸酶的活性明显高于非根际,且随有机磷水平提高,土壤酶活性呈显著增加的趋势。各处理下,磷高效基因型根际土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性显著高于低效基因型,是低效基因型的1.23-1.33倍和1.15-1.30倍。（4）随有机磷水平提高,野生大麦根际、非根际土壤各有机磷组分含量显著增加。磷高效基因型根际与非根际土壤活性有机磷和中活性有机磷含量显著低于磷低效基因型,而中稳性有机磷和高稳性有机磷含量无基因型差异。由于对有机磷的耗竭,根际土壤有机磷各组分含量低于非根际。磷高效基因型根际土壤活性较强的活性有机磷和中活性有机磷出现明显亏缺,其亏缺范围为0.64-1.12 mg·kg^-1和13.8-33.9 mg·kg^-1。【结论】磷高效野生大麦基因型通过根系或根际微域微生物分泌更多的酸性磷酸酶和植酸酶,提高根际土壤中活性有机磷和中活性有机磷生物有效性,从而具有较强的有机磷吸收利用能力,更能适应有效态磷缺乏的土壤环境。     

锑对土壤中秀丽隐杆线虫的毒性效应

为明确锑（Sb）对土壤无脊椎动物线虫的毒性效应及不同类型土壤中Sb的毒性差异,以生长量、生育率和繁殖力为评价终点,研究了3种土壤（西安垆土、鹰潭红壤、江门红壤）中外源Sb对模式生物——秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的毒性效应。结果表明：基于西安垆土、鹰潭红壤、江门红壤的土壤总Sb含量推导得出的Sb对线虫生长毒性的EC₅₀ （半数效应浓度）分别为1 138、2 163、4 074 mg·kg^-1,对线虫生育毒性的EC₅₀分别为849、1 472、3 244 mg·kg^-1,对线虫繁殖毒性的EC₅₀分别为574、836、1 470 mg·kg^-1。通过毒性阈值可知,线虫的评价终点对Sb毒性的敏感性由高到低依次为繁殖、生育、生长。相关性分析表明,阳离子交换量、有机质含量和非晶质铁氧化物含量是影响土壤中Sb毒性的主要因素。基于有效态Sb含量推导得出的3种土壤中Sb的毒性阈值差异缩小,说明有效态Sb含量能够更好地解释不同土壤中Sb毒性的差异。     

石灰用量对酸性土壤酸度及大麦幼苗生长的影响

【目的】研究生石灰用量对酸性土壤(pH3.9)降酸效果和大麦幼苗生长的影响,以期明确适宜的生石灰用量,为酸性土壤改良及生石灰的合理施用提供科学依据。【方法】试验于华中农业大学盆栽场进行,采用土壤培养和盆栽试验方法,依据Ca(OH)2滴定法计算出石灰需要量,设置不施生石灰和生石灰用量0.3、0.9、1.8、2.4和4.8 g·kg~(-1)等6个处理,分别于培养后10、20、30、40、50、60、70和90 d取样8次,监测土壤p H、土壤交换性酸总量、土壤交换性H+含量和土壤交换性铝含量动态变化;于培养后第90天播种大麦,2周后进行观测,研究不同生石灰用量改良后的土壤对大麦幼苗生物量、根系形态指标及根系活力的影响。【结果】土壤培养试验结果表明,生石灰施入初期(前30 d)可明显提高土壤p H,降低土壤交换性酸总量和土壤交换性铝含量。石灰用量越高,潜在酸的含量越低,以至于石灰用量4.8 g·kg~(-1)处理的土壤交换性酸总量、土壤交换性H+和交换性铝含量均降为零。但受土壤缓冲性能的影响,其降酸效果随着培养时间的延长而降低,到培养第90天,低石灰用量(1.8 g·kg~(-1))对于提高土壤p H已没有明显效果,而对降低土壤潜在酸效果显著。盆栽试验结果表明,施用生石灰可以显著提高大麦株高和生物量,促进大麦根系生长发育。在生石灰用量1.8 g kg~(-1)的范围内,大麦幼苗株高、生物量、根系总根长、总表面积和根系活力均随生石灰用量的增加而提高,大麦幼苗根系平均直径随生石灰用量的增加而降低;用量超过1.8 g·kg~(-1)后,生石灰对大麦幼苗生长的促进作用明显减弱。尤其是当生石灰用量为4.8g·kg~(-1)时,大麦根系活力显著低于石灰用量0.9 g·kg~(-1)处理,过量生石灰的施用,抑制了根系的生长。这表明生石灰用量1.8 g·kg~(-1)的改良效果最佳,与采用Ca(OH)_2滴定法计算出的石灰需要量1.76 g·kg~(-1)相吻合。【结论】在酸性土壤上施用生石灰能明显中和土壤酸性,显著促进大麦幼苗生长。在本试验条件下,酸性土壤(p H3.9)最佳生石灰施用量为1.8 g·kg~(-1)(相当于4 t·hm~(-2)生石灰用量),与采用Ca(OH)_2滴定法计算出的石灰需要量一致,证实该方法确定的石灰用量是适宜的。     

紧实胁迫对不同类型土壤玉米根系时空分布及活力的影响

 【目的】明确不同土壤类型玉米根系时空分布、根系活力、玉米产量及其对土壤紧实胁迫的响应。【方法】采用微区桶栽,设计土壤类型和紧实度两因素试验,研究紧实胁迫下玉米根分布、活力及产量变化特征。【结果】紧实胁迫下玉米根形态指标（根干重、根长度、根体积和根条数）及产量均呈下降趋势,3类土壤上根形态指标大小和产量高低均表现为：潮土>砂姜黑土>黄褐土;根吸收活力（根总吸收面积、活跃吸收面积和根脱氢酶活性）及根系还原强度与根形态指标变化趋势一致,但比吸收表面、比活跃吸收表面随紧实度增加而增大。降低紧实度促进了单株根系干重、长度、吸收活力和产量的增加,尤其促进了20—40 cm 土层根长密度和根干重密度的增加,但单根的吸收能力呈下降趋势;3类土壤上玉米根系生长、根活力和产量对紧实胁迫的响应以砂姜黑土和黄褐土较为敏感。【结论】紧实胁迫严重限制了根系生长、分布和吸收功能以及产量形成,但根系并不是被动地忍受逆境的胁迫,而是积极主动地调节其生理代谢过程,以减缓紧实胁迫伤害,但缓解能力有限,且不同类型土壤上根系的响应程度与土壤本身理化性质密切相关。     

铝胁迫诱导根系分泌异羟肟酸及其对玉米抵御铝毒害的作用

【目的】通过对铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸的研究,为揭示玉米的耐铝机制提供理论依据。【方法】选用玉米品种郑单958和泰玉11号,采用水培方法,设置铝胁迫试验,测定它们在铝胁迫下根伸长量、根尖铝含量、根尖胼胝质含量、根系异羟肟酸的分泌量、异羟肟酸解铝毒的相关指标等,分析玉米的抗铝性、铝对根系分泌异羟肟酸的影响及异羟肟酸的解铝毒作用。【结果】与对照（不加铝）处理相比,10 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理后郑单品种幼根伸长显著受阻而根尖铝含量和根尖胼胝质积累量显著增加。根伸长量降低了47.77%,根尖铝含量和根尖胼胝质含量分别增加了226.64%和60.74%。相反,铝处理对泰玉品种幼根伸长、根尖胼胝质积累的影响不显著。虽然20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理44 h后泰玉品种根系柠檬酸分泌量比对照（不加铝）处理显著增加了41.28%,但处理24 h内2个玉米品种根系柠檬酸分泌量与对照（不加铝）处理的差异不显著,即24 h内铝不能诱导玉米根系分泌柠檬酸。而铝处理24 h后,铝能诱导泰玉根系分泌异羟肟酸（丁布和门布）,且异羟肟酸的分泌量随着铝浓度（10、15和20 μmol·L^-1）的增加和处理时间（3、6、9、12和24 h）的延长而显著增加,但铝（10、15和20 μmol·L^-1）不能诱导郑单品种根系分泌异羟肟酸。与光照条件相比,在黑暗条件下20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）诱导泰玉品种异羟肟酸的分泌量显著增加而根伸长也随之显著改善,丁布和门布的分泌量分别增加了40.81% 和72.02%,根伸长量增加了33.15%。与单独20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理相比,铝溶液中添加丁布（3 mg·L^-1）和门布（3 mg·L^-1）后玉米初生根伸长量显著增加而根尖铝含量显著降低。添加丁布和门布后,郑单品种根伸长量分别增加了14.16%和13.85%,泰玉品种分别增加了16.16%和11.33%;郑单品种根尖铝含量分别降低了39.94%和43.54%,泰玉品种分别降低了39.92%和42.10%。另一方面,20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理显著增加泰玉品种根和叶片中的异羟肟酸含量。然而,铝胁迫下郑单叶片中的异羟肟酸含量显著降低。【结论】玉米对铝的抗性与异羟肟酸的分泌有关,铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸是玉米抵御铝毒害的一种有效机制,而植株叶片中的异羟肟酸含量可能与异羟肟酸的分泌有关。     

不同根构型大豆对低磷的适应性变化及其与磷效率的关系

 【目的】探讨土壤低磷胁迫下大豆的根形态、构型适应性变化的基因型差异及其与大豆生长和磷效率的关系。【方法】采用具有不同根构型和磷效率的51个大豆品种,分别在广东省博罗县和英德县两个试验点的酸性缺磷红壤上,分春播和夏播两个季节进行田间试验,测定低磷、高磷处理下根形态、构型的差异及其与大豆生长和磷效率的关系。【结果】低磷处理下供试大豆基因型间生物量和产量具有极显著的基因型差异;供试大豆基因型的根形态、构型与磷效率密切相关,浅根型大豆根系具有合理的三维空间分布和较长的总根长,其磷效率和产量最高;低磷条件下,浅根构型和深根构型的大豆基因型根构型可塑性最小,中间根构型的大豆供试材料根构型最不稳定,可塑性最大。【结论】缺磷是供试酸性红壤上大豆生长的主要限制因子之一,大豆具有适应低磷土壤的遗传潜力;土壤中磷的有效性等环境因素对根构型具有调节作用;具有较好根形态构型的大豆基因型有利于从耕层土壤中吸收有效磷和其它养分,其产量和磷效率均较高。     

腐植酸钠对镉胁迫小麦幼苗的生物效应

【目的】研究镉（Cd）胁迫土壤中施用腐植酸钠对小麦幼苗的生物效应,探讨腐植酸钠在抗重金属胁迫方面的生理作用。【方法】以春小麦品种为试验材料,采用盆栽试验的方法研究腐植酸钠不同施肥方式（种子浸种、土壤灌施、土壤混施）对Cd胁迫小麦幼苗生长发育及矿质元素（Cu、Zn、Fe、Mn、Cd）吸收和累积的影响。【结果】采用不同施肥方式施用腐植酸钠可促进小麦幼苗的生长发育,缓解Cd对小麦幼苗的毒害,促进小麦幼苗干物质的积累,其中以土壤混施方式生物量增幅最大;在背景土壤中,不同腐殖酸钠处理能明显抑制小麦幼苗对Cd元素的吸收,促进小麦幼苗对Cu、Zn、Fe、Mn营养元素的吸收和积累;随着Cd胁迫程度增加,不同腐植酸钠处理抑制小麦幼苗Cd吸收能力逐渐减弱,不同施肥方式对小麦幼苗Cu、Zn、Fe、Mn营养元素的吸收累积影响存在差异。【结论】在重金属污染土壤中增施腐植酸肥料,可以明显减轻重金属元素对植物造成的伤害,这对于改善土壤环境和实现农业绿色生产具有重要应用价值。