土壤施用富集植物秸秆对荠菜镉积累的影响

通过在镉污染土壤中施用镉富集植物碎米荠、旱莲草、豆瓣菜和小飞蓬秸秆,研究了四种镉富集植物秸秆施入土壤对荠菜镉积累的影响。结果表明:四种镉富集植物秸秆施入土壤均提高了荠菜地上部分生物量、总生物量和抗性系数,同时也提高了荠菜叶片SPAD值(绿色度)。土壤施用旱莲草秸秆提高了荠菜茎、叶片及地上部分的镉含量,分别比各自对照提高了23.81%、1.51%和10.95%,同时也提高了土样有效态镉含量,其余三种处理均低于各自对照。土壤施用旱莲草秸秆的荠菜整株镉积累量显著高于未施用,为43.82μg plant-1,比未施用提高了17.35%,而其余三种处理的荠菜整株镉积累量均低于未施用。因此,土壤施用旱莲草秸秆能够提高荠菜对土壤镉的吸收与积累,有利于提高荠菜对镉污染土壤的修复。     

耐性植物秸秆覆盖对荠菜生长及镉积累的影响

[目的]研究秸秆覆盖对富集植物重金属积累的影响,筛选能促进荠菜生长和镉积累的镉耐性植物.[方法]通过盆栽试验研究镉污染条件下,覆盖4种镉耐性植物(扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前)秸秆对荠菜生长及镉积累的影响。[结果]覆盖扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前秸秆后,荠菜的地上部分生物量、总生物量和叶片叶绿素含量值均低于未覆盖处理。覆盖扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前秸秆的荠菜总生物量则较未覆盖分别降低了34.04%,49.85%,40.27%和18.39%。只有覆盖邻近风轮菜秸秆提高了荠菜根系镉含量,而覆盖扬子毛茛和通泉草秸秆则提高了荠菜地上部分镉含量(较未覆盖分别提高了18.61%和12.87%)。然而,覆盖4种耐性植物的荠菜根系、地上部分及整株镉积累量均低于未覆盖。[结论]在盆栽条件下,覆盖镉耐性植物(扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前)秸秆不能提高荠菜对镉污染土壤的修复能力。     

土施超富集植物秸秆对镉污染条件下葡萄生长及镉含量的影响

通过盆栽试验,研究了在镉污染条件下,土施3种镉超富集植物(龙葵、野茼蒿、三叶鬼针草)秸秆对葡萄生长及镉含量的影响。结果表明:幼苗试验中,土施龙葵、野茼蒿和三叶鬼针草秸秆后葡萄幼苗生物量、光合作用强度、抗氧化酶活性和代谢物质含量均增加,且葡萄幼苗地上部分镉含量减少,较未施用分别减少了37.63%、18.31%和22.25%。结果树试验中,土施龙葵、野茼蒿和三叶鬼针草秸秆后葡萄果实镉含量均减少且提高了果实品质,其中果实镉含量较未施用分别减少了22.11%、14.07%和19.25%。因此,土施龙葵、野茼蒿和三叶鬼针草秸秆能促进葡萄的生长和降低其镉含量,有利于镉污染果园中葡萄的正常生长及安全生产,其中土施龙葵秸秆效果最佳。     

土壤覆盖耐性植物秸秆对树番茄幼苗生长及镉积累的影响

通过盆栽试验,研究了在镉污染条件下,土壤覆盖镉耐性植物(马唐、邻近风轮菜、车前、扬子毛茛)秸秆对树番茄幼苗生长及镉积累的影响。结果表明:与未覆盖相比,土壤覆盖四种耐性植物秸秆均提高了树番茄根系、茎杆、叶片、地上部分及整株生物量,也提高了树番茄光合色素含量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性。土壤覆盖马唐、邻近风轮菜和扬子毛茛秸秆提高了树番茄地上部分的镉含量,分别比未覆盖提高了80.74%、58.09%和28.31%,只有土壤覆盖车前秸秆的树番茄地上部分镉含量低于未覆盖(较未覆盖降低了12.25%)。此外,土壤覆盖马唐、邻近风轮菜和扬子毛茛秸秆提高了树番茄的镉转运系数,但车前秸秆降低了其转运系数。因此,土壤覆盖车前秸秆能够促进树番茄幼苗的生长,降低其地上部分镉含量,有利于镉污染果园中树番茄的正常生长及安全生产。     

喷施脱落酸对镉富集植物繁缕生长及其镉积累的影响

盆栽试验研究了镉胁迫条件下喷施脱落酸(ABA)对富集植物繁缕(Stellaria media)生长及镉积累的影响。结果表明,喷施ABA提高了繁缕生物量及光合色素含量。随ABA喷施浓度的增加,繁缕的生物量及光合色素含量呈增加的趋势,但繁缕的镉含量、镉积累量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量呈先增后降的趋势,最大值出现在ABA浓度为15 mg L-1,此时,繁缕根系、地上部分及整株镉积累量均达到最大值,分别为94.54、235.93和330.47μg plant-1,较各自对照分别增加了19.07%(P0.05)、49.45%(P0.05)和39.28%(P0.05)。喷施ABA能够促进繁缕的生长,提高繁缕对镉的富集能力,以15 mg L-1的ABA浓度为最佳。     

外源赤霉素对富集植物繁缕生长及镉积累的影响

为了强化镉富集植物繁缕对镉污染土壤的修复效率,采用盆栽试验,研究了喷施不同浓度赤霉素(GA_3)对繁缕生长及镉积累的影响。结果表明,繁缕的生物量随GA_3浓度的增加而增加,但光合色素含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、镉含量及镉积累量均呈先增后降的趋势。在GA_3浓度为10 mg L~(-1)时,繁缕地上部分及整株镉积累量均达到最大值,分别为244.86、348.97μg plant~(-1),较各自对照分别增加了31.20%(P0.05)和25.51%(P0.05)。因此,采用繁缕修复镉污染土壤时,以10 mg L~(-1)的GA_3提高繁缕的修复效率最佳,可作为植物修复的强化措施。     

氮对超积累植物东南景天生长和镉积累的影响

通过水培试验,研究了氮素水平对超积累植物东南景天植株生长和镉吸收积累的影响。结果表明,在一定范围内供氮（4.0-16.0 mm ol/L）能明显促进东南景天的生长,随着氮素水平的升高,地上部和根系的生物量也提高,在供氮水平为16.0 mm ol/L时达到最大值,而当供氮水平≥32.0 mm ol/L时,东南景天的生长受到严重的抑制,其地上部和根系的生物量开始下降,各项根系形态的指标（包括根系长度、根系表面积、根系直径、根系体积）均有所降低。氮对东南景天体内镉积累有一定的促进作用,随着氮素用量的增加,体内镉含量逐渐升高,与生物量不同,镉含量在氮水平32.0 mm ol/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,有利于东南景天的生长和镉吸收,为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供科学依据。     

3种植物对红壤中镉的富集特性研究

重金属超富集植物是重金属污染土壤植物修复的基础,研究了3种重金属富集植物羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对重金属Cd的吸收积累规律,为植物修复Cd污染的农田和生态环境建设提供科学依据。采用盆栽方法,在不同浓度（0、20、35、50、65、80mg·kg^-1）Cd处理下,分别测定3种植物地上部与根部Cd的含量,计算了地上部Cd迁移量、根系耐性指数、富集系数,研究了土壤中Cd添加量与植物富集Cd量的相关性。结果表明,随着土壤中Cd离子浓度的升高,3种植物地上部和根系中的Cd含量也在增加,相关系数都大于0．99;综合地上部与根部Cd含量,地上部Cd迁移量,根系耐性指数和富集系数,3种植物对Cd的富集能力的相对顺序为：羽叶鬼针草〉美洲商陆〉紫叶芥菜。羽叶鬼针草、美洲商陆种植在Cd处理浓度为65mg·kg^-1的土壤中和紫叶芥菜种植在Cd处理浓度为80mg·kg^-1的土壤中栽培时,3种植物地上部与根部的Cd含量均超过了100mg·kg^-1,达到了Cd超富集量的标准。羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对Cd有很强的耐受性和富集性,可以作为先锋植物去修复被Cd污染的土壤。     

不同富集植物与小麦间作对镉吸收转运的影响

为探究不同富集植物与小麦间作对镉（Cd）吸收转运的影响,分析单间作种植模式下植物的Cd吸收转运差异,设置了小麦分别与龙葵、苋菜、黑麦草的单间作盆栽试验。结果表明,相对于单作小麦,与龙葵、苋菜间作的小麦地上部Cd含量分别显著增加1.35、1.34倍,根部分别显著增加46.3%、25.9%,与黑麦草间作的小麦地上部Cd含量显著增加1.30倍;另外,与龙葵间作的小麦地上部Cd累积量增加1.13倍,与苋菜和黑麦草间作的小麦各部分Cd累积量显著降低。     

花卉植物硫华菊的镉积累特性研究

为从花卉中筛选镉超富集植物用于镉污染土壤的修复,采用土壤高浓度镉污染法从5种花卉植物中筛选出具有镉富集植物基本特征的花卉植物硫华菊,并通过盆栽试验和小区试验,进一步研究硫华菊的镉积累特性。结果表明:随土壤镉浓度的增加,硫华菊的生物量、光合色素含量及可溶性蛋白含量均呈先增后降的趋势,SOD活性、POD活性呈增加的趋势,但CAT活性则呈降低的趋势。镉在硫华菊各个器官中的分布大小顺序为:根系茎秆地上部分叶片。硫华菊根系、茎秆、叶片及地上部镉含量随土壤镉浓度的增加呈增加的趋势,且在土壤镉浓度大于10mg/kg时,硫华菊地上部分镉含量均超过镉超富集植物临界值(100mg/kg)。不同浓度镉处理的硫华菊地上部分镉富集系数(BCF)均大于1,但转运系数(TF)均小于1。硫华菊根系、茎秆、叶片及地上部分镉积累量随土壤镉浓度的增加均呈先增后降的趋势,地上部分镉积累量最大值为479.34μg/株(土壤镉浓度为100mg/kg)。小区试验研究表明,在土壤镉浓度为2.04~2.89mg/kg时,硫华菊地上部分镉积累量为4.54~5.60mg/m~2。因此,硫华菊是一种镉富集植物,且修复能力较强,可有效地修复镉污染土壤。     

秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响。结果表明,秸秆还田显著提高了2种镉污染土壤的pH值。镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量,秸秆还田后2周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%~33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显。模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量影响不明显。镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%。还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量。     

褪黑素对大头菜幼苗生长及镉积累的影响

通过盆栽试验,研究了Cd污染条件下,不同浓度褪黑素喷施对大头菜幼苗生长及Cd积累的影响。结果表明,浓度50、100和150μmol/L的褪黑素增加了大头菜幼苗的根长、根系体积、株高、块根直径和块根长度,也增加了其根系、块根、地上部分及可食用部分的生物量,而浓度为200μmol/L的褪黑素则降低了大头菜幼苗的这些指标。不同浓度的褪黑素处理均提高了大头菜幼苗的光合色素(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量及类胡萝卜素)含量及抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性,并降低了大头菜幼苗根系、块根、地上部分和可食用部分的Cd含量。随着褪黑素浓度的增加,大头菜幼苗各器官的Cd含量呈降低的趋势。因此,喷施褪黑素能够促进大头菜幼苗生长,降低其对Cd的积累。     

被孢霉对土壤养分有效性和秸秆降解的影响

腐生真菌被孢霉在富含有机质的土壤中丰度很高,为土壤碳及养分转化的关键微生物成员。然而目前关于土著被孢霉在秸秆分解过程中对土壤养分有效性影响的研究较少。采用常规平板稀释法从长期施用有机肥的红壤和砂姜黑土中分离真菌菌株,将分离得到的菌株序列与基因库（GenBank）中的序列进行比较,鉴定出了两株被孢霉菌株,即高山被孢霉（Mortierella alpina）和长孢被孢霉（Mortierella elongata）。通过设置盆栽试验,每盆土接种10 g菌剂,研究两株被孢霉对秸秆降解过程中土壤养分有效性和细菌群落的影响。结果表明,在红壤中,与未接种对照相比,接种高山被孢霉处理的土壤有效磷含量提高了29.0%,长孢被孢霉处理下土壤有效氮含量和β-葡萄糖苷酶活性分别提高了15.5%和81.3%。在砂姜黑土中,与对照相比,被孢霉菌株显著提高了土壤可溶性有机碳,速效氮和有效磷的含量以及β-葡萄糖苷酶和磷酸酶的活性。两株被孢霉在红壤中抑制了秸秆的降解,并显著改变细菌群落组成。而在砂姜黑土中,被孢霉菌株促进了秸秆降解,且对细菌群落结构影响不大。在红壤中,苍白杆菌属（Ochrobactrum）、无色杆菌属（...     

外源H2O2对镉胁迫下酸枣幼苗生长及生理特性的缓解效应

通过温室盆栽土培试验,研究不同浓度(0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.3 mmol/L)的外源H_2O_2处理对0.05 mmol/L Cd胁迫下酸枣幼苗生长、光合系统和荧光特性等的影响。结果表明:(1)Cd胁迫下,酸枣幼苗生长受到抑制,经H_2O_2处理后,酸枣幼苗对镉抗性系数、光合绿素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均升高,过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量和胞间CO_2浓度(C_i)则出现不同程度的下降;(2)低浓度H_2O_2(≤0.08 mmol/L)处理后,酸枣叶片和根系内抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)]活性增强,叶片内1,5—二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1,1—二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1,6—二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性最高显著上升38.24%,42.15%,84.08%,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化;(3)酸枣叶片内PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)在H_2O_2处理下最大分别提高37.52%,135.95%,53.10%和98.36%,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)分别降低34.13%,35.15%,30.26%,35.52,32.30%和53.43%,缓解效果显著,但随着外源H_2O_2喷施浓度的增加,缓解效应有下降趋势。综合分析发现,H_2O_2对酸枣镉毒的缓解作用与其改善酸枣光合作用、维持抗氧化系统高活性和提高PSⅡ光化学效率等多种生理过程有关。其中以0.08 mmol/L H_2O_2提高酸枣的修复效率最佳,可作为植物修复的强化措施。     

万寿菊生物熏蒸对连作苹果幼苗和土壤微生物的影响

以苹果(平邑甜茶)幼苗为试验材料,盆栽条件下以万寿菊植株风干粉末拌土熏蒸老苹果园土壤,为环境友好型熏蒸措施防控苹果连作障碍提供理论依据。试验设置老龄苹果园土壤对照(未作处理,CK)、覆膜(未拌入万寿菊,F)、万寿菊1.5 g kg~(-1)+覆膜(1.5T+F)、万寿菊6.0 g kg~(-1)+覆膜(6.0T+F)、万寿菊15.0 g kg~(-1)+覆膜(15.0T+F)。结果表明,与对照相比,万寿菊生物熏蒸处理能显著提高连作土壤中平邑甜茶幼苗的生物量,促进根系生长,提高土壤酶活性,土壤真菌减少、细菌增多。6.0 g kg~(-1)处理的效果最明显,幼苗地上部及根系干重分别为对照的8.1倍、13.1倍,根表面积及根体积分别增加了333.0%、548.4%;脲酶、磷酸酶活性分别较对照高103.6%、77.6%,蔗糖酶活性高出200.4%,过氧化氢酶活性升高64.6%;土壤细菌/真菌比值为219.9,是对照的5.6倍;真菌多样性、均匀度和丰富度指数均降低,优势度指数增加;层出镰孢菌基因拷贝数较对照降低57.9%。主成分分析(PCA)结果显示,万寿菊生物熏蒸处理对连作土壤真菌群落多样性有显著影响,能够显著减少层出镰孢菌的数量。综上,连作土壤中添加6.0 g kg~(-1)万寿菊进行生物熏蒸可提高连作平邑甜茶幼苗生物量,改善连作土壤环境,有效缓解平邑甜茶的连作障碍。     

青葙修复镉污染土壤的田间试验研究

为探索氯化铵与柠檬酸和青葙(Celosia argentea L.)联合修复重金属Cd污染土壤的方法,通过田间试验,研究了氯化铵与柠檬酸对青葙生长和吸收富集Cd的影响、根际土与非根际土之间的差异,以及对土壤Cd含量和形态的影响。结果表明,种植青葙并施加氯化铵(C+AC)处理能显著促进青葙地上部干重的提高,比只种植青葙(C)处理增产53.03%;种植青葙并施加柠檬酸(C+CA)处理能提高青葙对Cd的吸收富集能力,地上部Cd含量比C处理提高16.64%;而C+AC处理对青葙地上部Cd积累量的促进效果最佳,比C处理提高69.49%;青葙的种植均显著降低根际土Cd的酸溶态含量,C、C+AC和C+CA处理的降低幅度分别为10.31%,15.00%和12.67%,显著大于非根际土;C+CA处理的土壤Cd含量降率最大,为5.33%,而不种植青葙,不施加药剂(CK)处理为1.43%,只有C+CA处理的26.83%。因此,青葙植物提取对Cd的降低仍起关键作用,且施加柠檬酸对表层土壤Cd的修复性能最好。     

直流电场与添加剂强化东南景天修复镉污染土壤

通过盆栽试验,研究交换直流电场(电压梯度1.0 V cm-1、通电时间6 h d-1)和添加剂(15 g kg-1猪粪堆肥、10 g kg-1腐殖酸肥或5 mmol kg-1乙二胺四乙酸二钠(EDTA)对超积累植物——东南景天修复镉污染土壤的影响。结果表明,施加直流电场和添加剂均显著(p0.05)提高土壤有效态镉含量,促进东南景天对镉的吸收转运。在电场作用下,东南景天地上部镉含量提高26.6%~47.5%;在添加剂(猪粪堆肥、腐殖酸肥、EDTA)作用下,东南景天地上部镉含量分别提高22.9%~33.1%、14.3%~29.4%和6.1%~12.0%。双向切换电场方向能有效控制土壤pH的剧烈变化,施加直流电场对东南景天地上部生物量无显著影响。施加15 g kg-1猪粪堆肥和10 g kg-1腐殖酸肥显著提高东南景天地上部生物量,增幅分别为40.3%~43.7%和16.3%~18.2%,但是,添加5 mmol kg-1EDTA却显著抑制东南景天的生长,东南景天地上部生物量减少7.3%~7.5%。综合东南景天地上部镉含量和生物量,在猪粪堆肥―交换直流电场和腐殖酸肥―交换直流电场的联合作用下,东南景天地上部镉积累量分别提高了135%和100%,因此,猪粪堆肥和腐殖酸肥联合交换直流电场可显著促进东南景天对镉的吸收积累,提高东南景天修复镉污染土壤的效率。