植物对重金属镉的吸收转运和累积机制

Cd是土壤污染的主要因素之一,痕量的Cd2 不仅对植物生长有毒害作用,同时对人体健康产生极大的危害.研究植物如何从土壤中吸收Cd2 ,并在整个植物体内运输和积累的机理,对开发植物修复技术及生态环境的恢复具有重要意义.近年研究表明:土壤微环境影响植物对Cd2 的吸收;植物根细胞壁通过选择性吸收可以吸附和固定土壤中的Cd2 ,其中大部分Cd2 被截留在细胞壁中,其余的则通过协助扩散或主动运输等方式透过细胞膜进入根细胞中;在根细胞中Cd部分累积在液泡中,部分则通过木质部运输到地上部分;茎叶部的大部分Cd2 通过络合作用被固定在液泡中,少量被截留在细胞壁和细胞质中.在植物结实期,Cd通过韧皮部进入籽实中,而籽粒中的Cd几乎不能运输到其他部分,主要通过食物链进入动物和人体中.本文综述了植物对Cd的吸收和运输机制方面的研究进展.     

硒肥对水稻生长及其重金属累积的影响

以大田水稻作为研究对象,分析了不同硒肥量对水稻生长特性及重金属(砷、铬、镉、铅)累积的影响,探讨了通过施硒降低重金属在水稻可食部分含量的可行性。结果发现:施用不同量硒肥(30、60和120 kg/hm2)对水稻分蘖数、株高、单株干物重和产量有促进作用,但差异不显著。施用120 kg/hm2硒肥显著增加了大米中的总硒、无机硒及有机硒的含量,并使有机硒比例增加了16.6%。施用120 kg/hm2硒肥有效抑制了水稻穗部铬和镉的累积量(53%和45%),而对铅无明显抑制作用。施用硒肥促进了硒向精米、糠中转移,同时有效降低了精米中镉、铬、铅的累积量。     

盐分胁迫下番茄盐分离子和重金属的分布特征

采用盆栽试验方法研究了不同盐分含量处理下番茄不同器官盐分离子（Na＋、K＋、Ca2＋）和重金属离子（Cd2＋、Pb2＋、Cr2＋、Zn2＋、Cu2＋、Ni2＋）的分布特征,探讨盐分离子对番茄不同器官吸收重金属离子的影响机制,为重金属污染盐渍土壤的农业可利用性评价提供科学依据。结果表明,番茄根、茎、叶和果实Na＋含量均随盐分含量增加而增加;番茄根K＋含量随盐分含量增加小幅上升,茎K＋含量则显著下降,叶K＋含量无显著变化;番茄各器官Ca2＋含量随盐分含量增加无明显变化。番茄根Cd、Pb、Cr、Zn和Cu含量以及番茄茎、叶Cd含量均随盐分含量增加而增加;番茄根Ni含量、番茄茎叶Pb、Cr、Ni、Zn和Cu含量以及番茄果实各重金属含量受盐分含量变化影响不大。因此,土壤盐分含量的增加对番茄根部吸收重金属（Ni除外）有促进作用。     

不同价态硒缓解小油菜镉胁迫的生理机制

【目的】 硒有利于提高植物对环境胁迫的抗性,缓解植物受到的非生物胁迫。研究不同价态硒对小油菜缓解重金属镉胁迫的影响,可为治理农田土壤重金属镉污染提供参考。 【方法】 采用盆栽试验,选取三种价态硒,分别为硒代甲硫氨酸 Se (–2)、亚硒酸钠 Se (+4) 和硒酸钠 Se (+6),硒浓度均为 1 mg/kg,设置镉胁迫浓度 0、低浓度镉 (2 mg/kg) 和高浓度镉 (5 mg/kg),共计 12 个处理,采用原子吸收光谱法测定植物的镉含量,分析调查了对小油菜生长及生理特性的影响。 【结果】 未加外源镉时,与对照 (CK₀) 相比,各价态 Se 均能显著促进小油菜生长,且 Se (–2) 处理对小油菜生物量、株高、根长的促进效果优于无机硒 Se (+4) 和 Se (+6) 处理;低浓度镉胁迫下,与对照 (CK₂) 相比,经 Se (–2) 和 Se (+4) 处理后,小油菜地上部镉含量分别降低 13% 和 5%,而 Se (+6) 处理却增加了 25%;在高镉胁迫下,与对照 (CK₅) 相比,经 Se (–2) 和 Se (+4) 处理后,小油菜根部及地上部镉含量降幅可达 13%～41%,而 Se (+6) 处理后,小油菜根部及地上部镉含量分别增加了 38% 和 17%。当存在镉胁迫时,施用 Se (–2) 和 Se (+4) 处理可有效提高植物体内超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 和过氧化氢酶 (CAT) 等酶的活性,增加小油菜叶片内抗坏血酸 (AsA) 和还原型谷胱甘肽 (GSH) 的含量,但Se (+6) 降低了其抗氧化酶的活性,减少了小油菜叶片中 AsA、GSH 的含量。 【结论】 在镉胁迫下,Se (–2) 在促进小油菜生长、抑制镉在小油菜体内的积累及增强小油菜生理特性方面的作用均优于 Se (+4) 和 Se (+6)。因此,Se (–2) 处理最能有效缓解小油菜镉胁迫,Se (+4) 次之,Se (+6) 却增加了镉对小油菜的胁迫作用。      

紫甘薯对硒的吸收和累积特征

以紫甘薯为试验材料,采用盆栽试验的方法研究了基施硒酸钠[Se(VI)]和亚硒酸钠[Se(IV)]条件下,紫甘薯对外源硒的吸收累积规律,并比较了施用两种不同价态硒的紫甘薯富硒效果。结果表明:两种硒源均可显著提高紫甘薯各器官含硒量,且紫甘薯含硒量均随施硒量的增加而增大。当土壤施硒量为Se 8 mg/kg时,施用硒酸钠、亚硒酸钠收获期薯块的硒含量(干基)分别达到6.69、0.88 mg/kg。紫甘薯生育期40 d时各器官硒含量叶茎薯块,130 d时硒含量叶薯块茎。当硒酸钠施用量为Se 4 mg/kg时,紫甘薯薯块中的硒累积量最高达923.81μg/株,硒在紫甘薯块根中的分配率可达67%~70%,硒酸钠处理下,紫甘薯对硒的吸收利用率远远高于亚硒酸钠处理。综合紫甘薯含硒量和施硒量对生长的影响结果分析,施用硒酸钠和亚硒酸钠均能增加紫甘薯薯块的硒含量,紫甘薯对硒酸钠敏感性高于亚硒酸钠,生产过程中应充分考虑施用硒酸钠对作物造成的毒害。     

不同供硒水平对水稻硒的吸收和累积特性研究

以"南粳9108"为材料,在巢湖流域研究田间条件下不同供硒水平(Se0、20、40和60 g/hm2)以及等量硒肥二次施用对水稻产量和硒吸收、累积、转运及分配的影响.结果表明:一次性施用不同浓度硒肥对水稻有增产作用,但是增产效果甚微;施用硒肥能够显著促进水稻茎、叶和穗的硒含量,但随着时间的推移,茎、叶和穗的含硒量均出现...     

丛枝菌根真菌缓解土壤过量微量元素和重金属对植物毒害的研究进展

土壤中过量的植物所需微量元素和重金属污染均会抑制植物的生长代谢，导致植物生物量降低，引起植物的生理病害甚至死亡。丛枝菌根真菌（AMF）能够促进植物生长，提高植物养分吸收能力，同时在提高植物重金属耐受性方面有着重要作用。本文基于土壤金属污染现状，概述了AMF的作用机制，分析了铁（Fe）、硼（B）、镍（Ni）、锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、铬（Cr）、汞（Hg）胁迫条件下AMF缓解植物毒害的主要机制，总结了AMF缓解不同金属对植物毒害机制的差异，以期为AMF缓解土壤过量微量元素和重金属对植物毒害的进一步研究提供理论参考。     

钠盐胁迫对苹果树体内钠累积的影响

钠盐胁迫严重制约着甘肃中东部地区苹果的生产。本研究以甘肃省秦安县大田生长的‘金冠’苹果为试材,用正常果树和盐碱胁迫果树对比方法,研究了自然条件下钠盐胁迫对果树整个生育期体内各器官（根系、枝条、叶片、花、果实）钠含量的影响。结果表明：钠盐胁迫下,果树根系内Na+含量为1800mg/kg,是正常果树的2倍;苹果花内Na+含量为700mg/kg,是正常果树的1.4倍;在整个生育期,果树枝条内Na+含量变化在800~1400mg/kg,大约是正常果树的2~4倍;叶片内钠含量变化在1700~2500mg/kg之间,是正常果树的3.4~8.5倍;果实钠含量在1200~1500 mg/kg之间,是正常果树的2.1~12倍。本研究科学地提出苹果花期属于钠盐潜在胁迫期。     

茶苗对重金属Pb Cu Cd和Cr的吸收累积规律

通过盆栽实验,从动态角度研究了在不同培养期内,Pb、Cu、Cd和Cr4种重金属在茶树中的累积规律。结果表明,茶树不同部位对4种重金属的累积量存在很大差异,重金属的分布顺序为根〉茎〉叶;4种重金属大部分被茶树根系固定,在其体内的迁移性较低,在茶叶中积累的顺序为：Cr〉Cu〉Cd〉Pb。茶叶中重金属累积量和重金属添加量、培养时间都存在显著的正相关关系。4种重金属元素中,Cr的累积速率常数最大,Cd最小。茶树对重金属的吸收与土壤pH值和土壤有效态重金属含量显著相关。本研究可为人们科学认识茶叶中重金属的残留问题、健康风险及其污染控制提供理论依据。     

水稻子粒硒累积机制研究

采用溶液培养方法研究了富硒与非富硒两品种水稻（秀水48和丙9652）对硒的转运差异及其子粒硒积累机制。结果表明,水稻子粒灌浆开始后停止供硒,其根系硒浓度随着时间的推移而表现下降的趋势。秀水48根系硒含量下降幅度大于丙9652;秀水48根系中硒更加容易转运出去。剑叶是水稻的功能叶,在水稻整个生育期内剑叶中硒含量逐渐下降。秀水48剑叶硒含量下降幅度大于丙9652,两者差异显著。从硒的积累量看,秀水48剑叶硒积累量下降幅度大于丙9652,剑叶硒的转移将有助于硒在水稻子粒中的积累。     

株洲霞湾港域乡土植物及其根际土壤重金属蓄积特性

通过采样调查,对株洲霞湾港域9种乡土植物及其根际土壤的重金属含量进行研究,并对比分析植物对Cu、Cd、Pb、Zn的吸收、转运和富集特征.结果表明:该港域土壤中Cd、Pb、Zn的含量均超过国家土壤环境质量三级标准,存在严重的复合污染.采集的9种植物均对污染表现出一定的耐受性,且不同植物对重金属的吸收和转运表现出较大差异性,根据其生物富集系数和转运系数,大致可分为三类.广玉兰、何首乌、珊瑚树和野芋为富集型植物,适合种植于港堤附近的农田边、厂区;小叶女贞为根部囤积型植物,黄独、蓖麻、小构树和薏米为规避型植物,适合种植于荒地等利用价值低的地区.     

华北农田小麦-玉米轮作体系下土壤重金属积累特征研究

通过文献查阅和采样分析,建立华北农田小麦-玉米轮作体系下土壤重金属输入、输出数据库,分析不同重金属输入源所占比例;通过模型计算不同情景下土壤中不同重金属元素累积速率和累积速率的频率分布,分析土壤不同重金属的积累特征。结果表明,本轮作体系和条件下,Cu、Zn、Cd、Ni、Pb、Cr 6种重金属元素的主要输入源为畜禽粪便有机肥,其占总输入量的比例分别是:86.1%、83.8%、76.6%、72.5%、64.3%和46.3%;Hg、As的主要输入源为磷肥,其分别占总输入量的比例是52.6%和49.5%;大气沉降也是农田土壤中Hg的重要输入源之一。华北农田小麦-玉米轮作体系秸秆还田和地下水灌溉条件下土壤重金属元素累积速率的中位值分别为:Cd0.00238mg·kg-1·a-1,As 0.0298mg·kg-1·a-1,Hg 0.001 09 mg·kg-1·a-1,Pb 0.050 7mg·kg-1·a-1,Cr0.0502 mg·kg-1·a-1,Cu 0.110 mg·kg-1·a-1,Zn0.348mg·kg-1·a-1,Ni0.0393 mg·kg-1·a-1。根据我国土壤环境质量II级标准(GB 15618—1995),本体系和条件下土壤中Cd、Cr、Ni最易超标,在农田土壤重金属污染防治中应重点关注。     

广东大宝山矿区植物对重金属的富集特征

对大宝山矿区自然定居和人工种植的13种优势植物根际土壤污染状况及其对重金属的富集特征进行研究.结果表明,大宝山矿区土壤受重金属Cd、Pb、Zn、Cu污染,其中以Cd、Cu的污染最为严重.在调查的13种优势植物中,铺地黍地上部分的Pb含量达到1 214.00 mg/kg,泡桐叶中Cu含量达到1 024.80mg/kg,超过了Pb和Cu超富集植物含量的临界值(1 000 mg/kg);其运转系数分别为1.77.13.74,都大于1.0,符合超富集植物的标准,表明铺地黍可能是Pb的超富集植物,泡桐可能是Cu的超富集植物.除铺地綦、泡桐外,其他11种优势植物的重金属吸收能力没有达到超富集植物的标准,但它们能在此区域定居,表现出对重金属有较强的耐性,其中象草、纤毛鸭嘴草、芒萁、五节芒、马尾松对重金属复合污染胁迫的耐性较强,可作为大宝山矿植被重建的先锋物种.     

蚯蚓对土壤中重金属的富集作用研究

通过向供试土壤中添加CuSO4、ZnSO4、Pb（Ac）2、HgCl2以模拟受污土壤,研究接种于其中的微小双胸蚯蚓对重金属的富集作用。以不加重金属盐类为对照,分别研究了不同培养时间和不同重金属浓度对富集量的影响。结果表明,蚯蚓对各种重金属的富集量随着培养时间的增加而变化,且对不同重金属最大富集量的出现时间也不相同。在第2周时蚯蚓对Cu、Pb富集量达到最大,而对Zn的富集量在第4周时达到最大。与Cu、Zn、Pb的富集量相比,蚯蚓对Hg没有明显的富集作用,且对Hg的最大富集量时间不明显。在其耐受浓度范围内,蚯蚓对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加,且蚯蚓对重金属的吸收顺序为：Zn〉Cu〉Pb〉Hg,说明了微小双胸蚯蚓对Cu、Zn、Pb、Hg4种元素有一定的忍耐和富集能力,但其对重金属的忍耐和富集能力是有选择性的,说明不同重金属表现出的毒性是不一样的。研究结果初步推断,影响蚯蚓对重金属富集作用的主要原因可能是体内酶的作用,不同重金属可以从多方面干扰了动物机体内的生理生化功能。     

大型真菌重金属富集能力与机制研究进展

部分大型真菌有媲美甚至超过超累积植物的重金属富集能力,如蛹虫草(Cordyceps militaris)对Zn富集浓度可达20 000mg·kg-1以上,因而在污染环境的生态修复方面有着重要的应用前景。本文综述了近年报道的部分大型真菌的重金属富集能力,分析了不同生长时期、生长部位对重金属的富集特性,并对不同品种做了对比分析。大型真菌对自身重金属富集能力的调控有多种机制,包括胞外聚合物沉淀、细胞壁吸附和细胞内吸收,进入细胞的重金属可通过螯合、转运或引起氧化胁迫应激等途径来降低对细胞的毒害。基于大型真菌重金属富集能力强的优势,本文提出了拓展应用的方向及对目前存在问题的若干对策,从而为国内这一方向的发展提供参考。     

Heavy Metal Accumulation in Plants on Mn Mine Tailings

The Xiangtan Manganese （Mn） Mine in the middle of Hunan Province, China, has been mined since 1913 with mine tailings including excavated wastes, wastewater, and smelting wastes. A survey was conducted on the Mn mine tailing soils and eight plants on the Mn mine tailings. The concentrations of soil Mn, Pb, and Cd and the metal-enrichment traits of these eight plants were analyzed simultaneously. Exceptionally high concentrations of these three metals were found in the soils, especially on the tailing dam. Each plant investigated in this study accumulated the three heavy metals, but no hyperaccumulator of these metals was found. However, analysis indicated that Poa pratensis Linn., Gnaphalium affine D. Don, Pteris vittata L., Conyza canadensis （L.） Cronq., and Phytolacca acinosa Roxb. possessed specially good metalenrichment and metal-tolerant traits. P. pratensis, G. affine, and P. vittata were Pb-tolerant plants; and C. canadensis, P. pratensis, and G. affine were Cd-tolerant plants. P acinosa had a great tolerance to Mn, and it was a valuable plant for on-site phytoremediation. Phragmites communis Trin. was found to have high metal tolerance and economic benefit as a raw material for paper and should be considered for soil remediation. G. affine and C. canadensis had excessive accumulation of Mn and could be useful in phytoremediation. However, although P. pratensis was a good accumulator, it was not a suitable plant for soil remediation because its biomass was too little.     

金川尾矿库土壤与植物重金属富集特征

以金川公司老尾矿库主要造林树种柠条锦鸡儿为植物材料,以尾矿库主要重金属元素Ni、Cu为研究对象,对金川公司尾矿区柠条种植地的土壤和柠条中重金属富集状况进行研究。结果表明,尾矿库土壤极端贫瘠、重金属含量高,其中Cu、Ni的含量超过国家土壤三级标准,是一类被重金属复合污染的土壤;在不同的栽植措施下柠条不同部位吸收重金属的能力差异较大,柠条中Ni含量地上部分大于地下部分,Cu含量地上部分小于地下部分,而且对Ni的转运能力较对Cu转运能力强;柠条根系对Cu的滞留率在80%以上,而对Ni的滞留效应相对较弱。综合分析结果表明,柠条能吸收富集Ni和Cu,并具有一定的耐性。基于其具有生物量大、生长速度快的特点,作为镍铜尾矿库的修复植物有较好的应用前景。     

蓖麻(Ricinus communist L.)对锰矿区土壤中重金属累积特性的研究

为探讨蓖麻(Ricinus communist L.)对锰矿区土壤生态修复及能源化利用潜力,将不同品种蓖麻湘蓖1号和淄蓖7号播种在锰尾矿库土壤上,进入生殖生长阶段时采收全株,测定栽植土壤及植株根、茎、叶中5种重金属元素含量。结果显示:土壤中Mn平均含量最高达7 884.96 mg·kg-1,超过国家规定的土壤环境质量Ⅱ级标准6.5倍;湘蓖1号不同器官的Mn浓度从高至低为根叶茎,淄蓖7号不同器官Mn含量叶茎根,其叶中Mn平均浓度最高为765.43 mg·kg-1,较湘蓖1号叶中的平均含量高出79.53%,Pb、Cu、Cr含量及叶/根比值均大于湘蓖1号;植株体内重金属含量与土壤中重金属浓度的相关分析表明,重金属的积累量和转移量,受到土壤中几种重金属元素的共同影响。结果说明:2个品种的蓖麻均可以作为锰矿区能源化修复利用,对重金属的吸收和转运在品种间存在差异,淄蓖7号地上部分对重金属的迁移能力强于湘蓖1号。     

不同萝卜品种对5种重金属响应规律研究

为探究萝卜对土壤中镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)和铬(Cr)5种重金属的累积特性,采用温室盆栽试验,通过测定9个不同萝卜品种不同部位的重金属含量,结合重金属富集系数和转移系数以及单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法综合评价萝卜对上述5种重金属的响应规律。结果表明,萝卜地下部对5种重金属富集能力依次为Cd>Pb>Cr>Hg>As,并较易发生重金属的向上转移,地上部较地下部更易累积重金属;萝卜品种和重金属种类均可显著影响重金属累积,且二者交互作用明显。研究发现春不老是一种高产且重金属低累积的萝卜品种。本研究结果为萝卜安全生产及消费提供了指导。