土培条件下东南景天对镉的耐性和富集特性的研究

[目的]探讨土培条件下东南景天矿山与非矿山生态型植物对Cd耐性和富集能力的差异。[方法]采用土培盆栽的方法,以向水稻土中加入不同量的镉作为处理,研究东南景天两种生态型植物在不同镉含量土壤中的生长反应以及体内镉含量与积累量变化。[结果]两种生态型植物对土壤中不同含量Cd的生长反应不同,矿山生态型对土壤Cd的耐受阈值为300 mg/kg,非矿山生态型为50 mg/kg。矿山生态型地上部最大Cd含量为893 mg/kg,根部最大Cd含量为344 mg/kg;而非矿山生态型地上部和根部最大Cd含量分别为124和212 mg/kg。矿山生态型地上部Cd含量大于根部Cd含量,而非矿山生态型根部Cd含量大于地上部。矿山生态型地上部Cd积累量最大值为151.67μg/株;而非矿山生态型为11.99μg/株。两种生态型植物相比较,在相同Cd处理水平下,矿山生态型地上部Cd含量和Cd积累量均显著高于非矿山生态型。[结论]矿山生态型东南景天对土壤Cd的耐受和富集能力显著大于非矿山生态型。从植物对土壤镉的耐性、地上部与根部Cd含量及其比值来看,矿山生态型东南景天是一种Cd超积累植物。     

野茼蒿对镉的富集及其镉耐性

通过盆栽试验研究了不同镉(Cd)浓度(0、30、60、90、120、150、180mg.kg-1)胁迫下野茼蒿(Crassocephalum crepidioides(Benth.)S.Moore)的生长及其对Cd的富集特征。结果表明,随着Cd添加水平的增大,处理组野茼蒿的主根长、株高、叶绿素含量、根和地上部生物量均呈降低趋势,且主根长、株高、根和地上部生物量均显著低于对照植株;当Cd添加水平不断提高,处理组野茼蒿根和地上部Cd浓度呈显著增加趋势,而累积总量呈先增加后下降的趋势,但仍显著高于对照植株。处理Cd浓度为180mg.kg-1时,野茼蒿地上部Cd浓度最高,为1288.12mg.kg-1;处理Cd浓度为60mg.kg-1时,野茼蒿地上部Cd累积量最高,为每盆4.28mg。当Cd浓度≤90mg.kg-1时,野茼蒿生长正常,未出现Cd中毒症状。野茼蒿地上部Cd富集系数和转移系数分别为3.48～21.71和1.12～2.31。因此,野茼蒿对Cd具有较强的耐受性和转运能力以及其地上部对Cd的累积能力,适合于Cd污染土壤的植物修复。     

草酸强化超富集植物东南景天修复镉铅污染土壤研究

为提高超富集植物对土壤中镉(Cd)、铅(Pb)污染的修复效率,以超富集植物东南景天为研究对象,通过向重金属污染土壤中添加不同浓度的草酸,探明草酸强化超富集植物东南景天对表层土壤(0～20cm)和底层土壤(20～40cm)中Cd、Pb含量的影响,并考察草酸添加对土壤理化性质的影响.结果表明:草酸能够显著地增加东南景天对土...     

接种伯克氏菌D54对东南景天吸收富集Cd的影响

通过水培盆栽试验,利用非损伤微测等技术手段,研究了接种伯克氏菌D54对超积累生态型东南景天(HE)和非超积累生态型东南景天(NHE)不同组织中Cd、Zn、Fe、Mg和Mn含量、根尖Cd~(2+)动态吸收以及Cd的转移系数的影响。结果发现,HE茎、叶中Cd、Zn含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)内流速率均显著高于NHE。Cd处理显著增加了HE和NHE根、茎、叶中Fe和Zn的含量,以及茎中Mg的含量;另外,Cd处理显著降低了HE根、茎、叶中Mn的含量,但却显著增加了NHE根和茎中Mn的含量。伯克氏菌D54处理显著降低了HE和NHE茎、叶中Cd、Fe、Mg、Mn和Zn的含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)的内流速率。这表明HE对Cd的转移和富集能力显著高于NHE,且HE对Cd的超富集能力与根部对Cd的强吸收能力密切相关。Cd处理促进了HE和NHE对Fe、Zn和Mg的富集,抑制了HE对Mn的富集和促进了NHE对Mn的富集,可能与HE超富集Cd和Mn产生竞争有关。伯克氏菌D54能减少HE和NHE对Cd的吸收和富集,同时导致Fe、Mg、Mn和Zn的富集减少。     

东南景天对胁迫条件下重金属锌和镉吸收积累特性的研究

本试验以东南景天为材料,研究锌、镉不同浓度处理下东南景天植株地上部和地下部对重金属Zn2+和Cd2+的吸收积累特性.结果表明,不同浓度重金属浇灌处理后东南景天各部位Zn2+和Cd2+含量存在显著差异,与清水对照(CK)相比,0.8 mmol/L Zn2+和Cd2+处理其地上部Zn2+和Cd2+含量分别是CK的1.95倍...     

不同化学生态型紫苏的镉耐性及镉富集能力研究

为探究不同化学生态型紫苏的镉耐性与镉富集能力差异,设置不同浓度镉处理,测定了4种化学生态型紫苏种子的萌发指标及其幼苗的镉含量与镉富集特性。结果显示,10.0 mg·L~(-1)镉处理对PKPA型、EK型和PK-I型紫苏种子的发芽率、发芽势无显著影响,但显著抑制了PK-Ⅱ型紫苏种子的萌发。不同浓度镉处理下,不同生态型紫苏各部位的镉含量均表现为:根(1 052.0～5 337.1 mg·kg~(-1))茎(327.6～807.9 mg·kg~(-1))叶(104.8～343.3 mg·kg~(-1)),全株镉含量在348.1～1 416.73 mg·kg~(-1),远高于镉超富集植物的标准(100 mg·kg~(-1))。不同生态型紫苏的镉富集系数(BCF)存在显著差异,PAPK型、PK-Ⅱ型、EK型紫苏的BCF在2.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,依次为252.0、300.5、295.3,显著高于PK-Ⅰ型,后者的BCF在5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高(265.5),显著高于PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型。不同生态型紫苏的镉富集量均以5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,PK-Ⅰ型紫苏镉总富集量为454.0μg·株~(-1),分别是PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型的2.48、1.69倍和2.05倍。不同化学生态型紫苏的镉耐性间存在显著差异,镉胁迫下PK-Ⅰ型紫苏具有较高镉耐性及镉富集能力,可用于后续研究紫苏镉耐性作用机制以及镉污染稻田修复的主要种质资源。     

不同生长调节剂对东南景天镉积累的影响

为了提高镉(Cd)超积累植物东南景天的植物修复效率,对不同植物生长调节剂调控东南景天Cd积累的作用进行了研究。在水培条件下,采用脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、细胞分裂素(6-BA)、乙烯利(ETH)四种生长调节剂对0.1 mmol·L-1Cd处理下的东南景天进行叶面喷施处理,对其生物量、Cd含量、Cd积累量、SOD和POD活性进行了分析。结果表明:ABA处理通过提高地上部生物量和Cd含量、促进Cd向上运输,从而增加东南景天地上部对Cd的积累;IAA处理通过提高生物量、缓解Cd对叶片的毒害,从而增加东南景天地上部对Cd的积累;6-BA处理通过提高东南景天地上部生物量和Cd含量、缓解Cd对叶片的毒害,从而增加东南景天地上部对Cd的积累;ETH处理则通过抑制生长和Cd向上转运进而降低东南景天地上部对Cd的积累。在重金属污染土壤植物修复中,适量施用ABA、IAA、6-BA可提高东南景天对镉污染土壤的修复效率。     

氮对低镉处理下东南景天根系形态及镉积累的影响

通过水培试验,本文研究了施氮肥(尿素)对低镉处理下两种生态型东南景天根系形态及镉积累的影响。结果表明,在一定范围内供氮(4.0￣16.0mmol/L)能明显促进东南景天的根系生长,各项根系形态指标,如根系长度、根系表面积、根系直径、根体积和侧根均有升高,在16.0mmol/L达到最大值。但是,随着供氮(32.0￣64.0mmol/L)增加,表现出一定的负效应:东南景天的各项根系形态指标明显受到抑制,与对照相比差异达显著或者极显著水平。氮素对东南景天的镉积累有一定的促进作用,随着氮素用量的增加,体内镉积累逐渐升高,与根系形态不同的是,镉含量在氮水平32.0mmol/L条件下达到最大。研究结果表明适当提高营养液氮素水平有利于提高东南景天的各项根系形态指标以及对镉的吸收积累。     

东南景天对镉、铅的生长反应与积累特性比较

采用营养液培养法,比较了东南景天(SedumalfrediiHance)在不同的Cd,Pb供应水平下的生长反应,以及对Cd,Pb吸收与积累特性的差异。结果表明,东南景天不仅在生长速度上对不同浓度的Cd,Pb处理反应差异显著,而且在Cd,Pb吸收与转运特性上也有明显差异。东南景天对Cd,Pb耐受的临界浓度分别为500和1000μmol/L,在此浓度以下,Cd,Pb对水培条件下的东南景天的生长基本无抑制作用。东南景天地上部的Cd,Pb含量均随着Cd,Pb供应水平的提高而增加。在500μmol/L的Cd水平下,叶和茎中的Cd含量均达到峰值,分别为5.677和5.274g/kg;叶和茎中的最大含Pb量出现在供Pb200和1500μmol/L的水平下,分别为0.169和1.167g/kg。根中的Cd,Pb含量均在最高的Cd,Pb供应水平下(2500μmol/L)达到最大值,分别为17.820和9.437g/kg。在设定的Cd,Pb供应水平条件下,植株各部位的Cd含量均大于Pb含量。植株不同部位Cd的含量表现为叶>茎>根,而Pb含量表现为根>茎>叶。Cd在东南景天地上部的积累量远大于Pb,且Cd在地上部与根系中积累量的比值均大于1,而Pb则小于1。上述结果说明,东南景天对Pb的耐受性大于Cd,但对Cd的吸收和向地上部的转运能力远大于Pb。从水培条件下东南景天地上部的Cd含量来看,东南景天是一种Cd超积累植物。     

不同氮形态对东南景天镉积累的影响

    通过水培试验,研究不同氮形态对2种生态型东南景天生长和镉吸收积累的影响.结果表明,外加(NH4)2SO4、Ca(NO3)2或NH4NO3均能显著提高超积累生态型东南景天地上部生物量及叶绿素含量.且无论在低镉(10 μmol·L-1)还是高镉(100 μmol·L-1)条件下,以(NH4)2Sv处理的增幅最大.不同氮形态对2种生态型东南景天地上部镉含量没有显著影响,而在一定程度上提高了根系镉的含量.3种氮形态显著提高了2种生态型东南景天地上部和根系的镉积累量,对超积累生态型东南景天,无论在何种镉水平下,(NH4)2SO4处理效果明显好于Ca(NO3)2或NH4NO3处理.本研究结果表明不同氮形态对东南景天Cd积累的促进顺序为:NH4+-NNO3--N,因此从植物修复角度考虑,在Cd污染土壤中施用适量的(NH4)2SO4提高超积累植物东南景天的生物量和地上部镉积累量具有重要的应用价值.     

两种生态型东南景天锌吸收与分布特性的研究

采用水培试验,研究了非超积累和超积累两种生态型东南景天吸收、分配和转运锌(Zn)的特点.结果表明:两种生态型植物不仅在生长速度上对Zn浓度的反应差异显著,而且在Zn吸收与分配特性上也有明显差异.非超积累生态型的最适生长浓度为0.001 mmol/L, 在此Zn水平下,生物量随处理时间基本呈直线性增长;而超积累生态型的最适生长浓度为1.0 mmol/L,生物量在处理前16 d呈直线性增长,以后趋缓.非超积累生态型地上部的最大Zn含量远低于超积累生态型;而根部的最大Zn含量,非超积累生态型显著大于超积累生态型.Zn在非超积累生态型细胞壁和可溶部分中的含量差异不显著,在细胞器与膜部分的含量相对较低,而Zn在超积累生态型细胞壁中含量最高,其次是细胞的可溶部分.综合分析认为:超积累生态型东南景天比非超积累生态型具有更强的Zn积累和耐受能力,前者可能是后者在高Zn环境中长期进化的结果.     

螯合剂与表面活性剂强化东南景天修复Cd污染土壤的研究

通过盆栽试验,研究了螯合剂与表面活性剂混合添加对东南景天修复重金属Cd污染土壤的影响。结果表明:螯合剂EDTA-Na2与表面活性剂SAA的使用能促进土壤中的Cd由可还原态、可氧化态、残渣态向酸溶态转化,提高重金属的生物有效性,同时还能促进东南景天吸收Cd,强化植物修复的效果。在植物收割前7 d,当添加p H为7的TX-100以及4.0 mmol/kg EDTA-Na2(即A2B2C2D2E1)时,植物生物量较好,植物吸收重金属Cd含量较高,植物修复效果较好。这就是最佳试验组。     

不同程度重金属污染土壤对东南景天根际土壤微生物特征的影响

    通过盆栽试验研究不同程度重金属污染土壤对2种生态型东南景天根际土壤微生物特征的影响.研究结果表明,不同污染土壤中,2种生态型东南景天根际细菌、放线菌和真菌的数量及微生物生物量碳都大于非根际.在轻污染土壤中,2种生态型东南景天的根际土壤微生物区系和主要生理类群没有显著差异,而在矿山土壤和重污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤中的细菌和真菌数量、主要生理类群数量及微生物生物量碳显著高于非超积累生态型.东南景天根际微生物对重金属胁迫的敏感性为放线菌＞细菌＞真菌,硝化细菌＞自生固氮菌＞氨化细菌＞磷细菌＞纤维分解菌.在轻污染土壤中,2种生态型东南景天根际土壤基础呼吸速率和微生物代谢商差异不显著,而在矿山土壤和重污染土壤中,非超积累生态型东南景天的根际土壤基础呼吸速率和微生物代谢商显著高于超积累生态型.     

石灰和泥炭处理对超积累植物东南景天清除土壤重金属的影响

[目的]采用植物修复技术对广西崇左市某一铅锌矿区的重金属污染土壤进行治理。研究石灰和泥炭处理对东南景天和玉米的生长及积累重金属的影响。[方法]进行为期1年的大田试验,植物种植模式为单种玉米和玉米套种东南景天2种方式;土壤改良剂的处理为单施石灰和石灰+泥炭处理2种方式。[结果]大田试验证明,在土壤Zn和Cd分别达3 574 mg/kg和29 mg/kg的条件下,东南景天生长良好,其地上部Zn和Cd含量最高达21 982 mg/kg和1 013 mg/kg。施用石灰或泥炭均可促进东南景天和玉米的生长,提高2种植物对Zn的积累,抑制玉米对Cd的积累。[结论]在施用石灰+泥炭的基础上采用玉米套种东南景天的方式可以获得最大的Zn和Cd去除效果。     

两种生态型东南景天套种对其生长和吸收土壤中Zn的影响

采用不同隔膜处理(即无隔膜处理、400目尼龙筛布隔开和PVC板隔开),将超积累和非超积累2种生态型东南景天套种,探讨不同程度根系互作对2种生态型东南景天的生长和吸收Zn的影响.结果发现,不同程度的根系互作对非超积累生态型东南景天的地上部生物量、根系生物量以及根系Zn浓度有显著影响.当2种生态型东南景天共享1个根际土壤(无隔膜处理)时,非超积累生态型东南景天的地上部生物量显著增加,比根系完全隔开处理增加了25%左右;与另外2种根系互作处理相比,当与超积累生态型的根系采用400目尼龙筛布隔开时,非超积累生态型东南景天的根系锌含量和土壤中NH4COOH提取态Zn含量显著增加,其地上部和根系生物量也显著降低.     

两种东南景天对铅锌污染的反应及吸收铅锌的研究

[目的]研究东南景天修复重金属污染土壤的能力。[方法]通过盆栽试验,研究2种生态型东南景天在Pb、Zn污染土壤上的生长反应及其对Pb、Zn的吸收和积累情况。[结果]乌岙矿山型东南景天能适应Pb、Zn污染的土壤环境,并且旺盛生长,植株中Pb、Zn含量远远超过乔司非矿山型东南景天,其中Zn的含量前者约是后者的7倍。[结论]乌岙矿山型东南景天对Pb、Zn污染土壤的修复能力高于乔司镇的非矿山型东南景天。     

东南景天Sedum alfredii修复重金属污染土壤的研究进展

植物修复是净化重金属污染土壤最有潜力的原位修复技术之一,因地制宜地选择植物修复材料是大田植物修复成功实施的关键。国内外已发现的众多重金属超积累植物具有不同的生理特性,其中东南景天Sedum alfredii可忍耐和富集镉(Cd)和锌(Zn)等多种重金属,并且具有生长迅速的特点,是研究植物修复技术的模式植物之一。综述了东南景天对重金属的耐性、吸收、转运及解毒机制,阐明东南景天研究过程中存在的问题,并对其研究前景和方向作了简要分析,为重金属污染土壤植物修复工作的深入开展提供参考。参56