香薷植物修复铜污染土壤的研究进展

土壤铜污染有自然来源和人为来源。铜污染土壤中有机质、Fe／Al氧化物对铜的专性吸附，是影响土壤中铜生物有效性的主要因素。近年来，我国原生植物修复材料如海州香薷、鸭跖草、酸模、紫花香薷在国内铜污染土壤的研究中得到广泛应用。其中．采用海州香薷开展铜污染土壤植物修复机理和修复技术的研究，已从实验室水培、盆栽试验的生长反应特性、耐及解铜毒的生理生化反应，进展到室外大田修复的示范工程及技术推广阶段。紫花香薷在重金属复合污染土壤上，也有修复前景。开展植物修复材料的产后处置研究，综合利用和深加工，增大植物修复材料价值，对加强植物修复工程的示范和推广步伐，有重要意义。     

蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景

重金属污染土壤的植物修复技术是绿色生物技术,该技术的应用受制于两个主要因素:超积累植物生物量小和土壤中重金属有效性低。本文在收集大量资料基础上,论述了蚯蚓与重金属的相互关系:重金属对蚯蚓的毒理效应和蚯蚓对重金属的忍耐力。根据在重金属污染土壤中,蚯蚓活动能提高植物生物量和土壤中的重金属的生物有效性,论证了在重金属污染土壤植物修复技术中引入蚯蚓的可行性,并指出引入蚯蚓的植物修复技术当前的研究热点及今后的研究方向。     

EDDS对海州香薷修复重金属复合污染土壤的田间效应

两年田间小区试验研究了加入易降解络合剂EDDS后污染土壤及修复植物海州香薷地上部Cu、Zn、Pb含量及地下水水质变化。结果显示,添加EDDS能在一定程度上提高海州香薷对Cu、Zn、Pb的吸收量,但是对地下水水质影响不大,符合国家III类地下水水质标准。EDDS强化海州香薷修复复合污染土壤有一定的应用前景,且对于地下水的潜在淋滤风险较小,但是在应用期间应注意对环境因素特别是降水及地下水的影响。     

修复植物香薷堆肥对缺铜土壤上冬小麦生长和铜吸收的初步研究

通过堆积腐解处理生长在Cu污染土壤上的修复植物-海州香薷,将其研制成堆肥,作为基肥施用于缺Cu土壤,以矫正作物缺Cu症状。盆栽试验研究了这种堆肥对冬小麦(TriticumaestivumL.)生长和Cu吸收的影响。结果表明,施用海州香薷堆肥可显著提高生长在缺Cu土壤上的小麦的株高、生物量和籽实千粒重。与CK相比,千粒重可提高58.9%,籽实产量提高近1倍;而在这种缺Cu土壤上单纯施加N、P、K化肥,反而降低小麦生物量和籽实千粒重。可见,将Cu污染土壤上生长的修复植物海州香薷制成堆肥,施用于缺Cu土壤是一种可实现修复植物资源化的有效途径。     

无色菌产酸对土壤溶液重金属浓度及海州香薷重金属吸收的影响

利用培养试验和盆栽试验研究了一株无色菌(Achromatium sp.)对复合污染土壤上Cu、Zn的溶出效果及其对海州香薷(Elsholtzia splendens)生长和Cu、Zn吸收性的影响.结果表明,菌株在培养试验(pH = 4.65)中的产酸效果较盆栽试验(7.3＜pH＜8.2)更佳;土壤溶液可溶性Cu与pH显著正相关,而可溶性Zn与pH显著负相关;和对照处理相比,无色菌处理提高海州香薷的生物量和地上部Cu浓度,显著(p＜0.05)提高海州香薷对污染土壤中Cu的去除潜力.     

植物重金属转运蛋白及其在植物修复中的应用

植物修复技术已成为解决土壤重金属污染的一个绿色环保方法。利用基因工程和分子生物学技术,已经鉴定出一系列与重金属转运相关的蛋白及基因,包括ZIP家族、ABC载体、有机汞裂解酶基因merB、Hg离子还原酶基因merA和金属S蛋白基因MT等。本文着重从细胞、亚细胞水平上综述了一系列重金属转运蛋白的相关分子生物学研究进展及其在植物修复上的应用。     

螯合剂在重金属污染土壤植物修复中的应用研究进展

重金属污染土壤的植物提取修复强化途径主要有2种,一是提高植物生物量,二是提高植物体内重金属含量。从螯合剂的作用机理,常用螯合剂种类,不同种类螯合剂对土壤中目标重金属的活化效果,以及螯合剂诱导下植物对目标重金属的吸收和积累效应,螯合剂使用对生态环境造成的负面影响等方面综述了重金属污染土壤螯合诱导强化植物提取修复技术的研究进展,同时对植物修复后的评价以及螯合诱导植物修复技术今后的发展方向进行了探讨。     

螯合诱导植物修复技术在重金属污染土壤中的应用

通过向土壤中施加螫合剂促进植物对重金属的吸收是目前一项比较有发展前景的土壤修复技术.本文综合介绍了近年来EDTA等多种螯合剂在植物修复重金属污染土壤中的应用,同时介绍了一种新型易降解的螯合剂EDDS的研究进展,最后对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究重点进行了展望.     

土壤改良剂在放射性污染植物修复中的研究与应用进展

土壤污染和退化问题日益突出,土壤改良剂的研究和应用在现代农业生产中越显重要。本文介绍了土壤改良剂的种类以及在植物固定技术和植物萃取技术方面的作用;总结了不同类型改良剂在放射性污染土壤改良中的应用和对植物修复效果的影响;并从吸附与离子交换、螯合与络合等方面阐述了土壤改良剂的主要修复机制。分析了常用改良剂在土壤放射性污染修复的研究现状和植物修复中的应用潜力,及其主要修复机制和存在问题,为将来开展深入研究提供有益的借鉴。     

螯合剂在污染土壤植物修复中的应用

向土壤中施加螯合剂可有效提高植物修复效率。根据螯合剂的作用原理，文章着重阐述了螯合剂施用后对污染土壤中重金属的活化、植物吸收和体内转移的影响，并对使用螯合剂的环境风险和今后的研究方向作了简要的讨论。     

内生细菌强化重金属污染土壤植物修复研究进展

近年来,植物修复因其独特的优势备受推崇,尤其是当前植物内生细菌的应用为植物修复重金属污染土壤提供了有效的新方案.在植物修复过程中,耐重金属的内生细菌利用与植物的共生互惠关系,通过自身的抗性系统缓解重金属的毒性,促进植物对其迁移,并通过溶磷、固氮等途径改善植物营养以及分泌植物激素、铁载体、特异性酶、抗生素等作用,促进植物在逆境条件下的生长和对重金属的富集.本文综述了近年来国内外关于重金属抗性植物内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属的抗性以及影响重金属在植物体内吸收、转运和积累的作用机制,系统分析了内生细菌促进植物修复重金属污染土壤的机理,并进一步讨论了植物内生细菌在重金属污染土壤植物修复工程中的应用前景与研究方向.     

根际促生菌及其在污染土壤植物修复中的应用

植物对重金属吸收、转运和积累以及植物生物学特征使其成为修复重金属污染土壤的重要手段之一。然而,由于植物对重金属的耐受性有限而限制其广泛实际应用,因而探讨植物修复技术强化措施就显得尤为重要。随着自然资源的开发和技术的发展,微生物调控使植物修复技术变得更为可行和更有价值。回顾近年来新兴的微生物调控技术,植物根际促生菌资源因其对环境无污染,可利用自身的抗性系统减缓重金属对植物的毒性,促进植物的生长和影响重金属的迁移等优势,在修复过程中发挥着重要作用。目前,国内外就植物根际促生菌的筛选、鉴定和应用价值等方面已经做了大量的相关研究。本文综述了根际促生菌-植物相互作用的机制及其促进植物修复重金属污染土壤的作用原理。     

基于耦合模型的重金属污染土壤植物修复效益空间差异分析

在污染土壤生态修复的同时须兼顾其经济、社会效益,以提高其修复综合效益并推动修复工作的顺利开展。以贵溪市为研究区域,使用耦合模型对污染土地植物修复效益进行空间差异评价并筛选适宜的修复植物类型。研究结果显示:研究区域重金属污染土壤植物修复综合效益存在较大空间差异,其中水泉区重金属污染土壤植物修复效益最低为0.173 6,苏门区重金属污染土壤植物修复效益最高为0.835 4;九牛岗区和庞源区效益相近,效益值小于0.4,属于效益较低区块;在种植植物类型上看,混合种植的树木和乔灌木植物,能产生较好的效益,单纯种植一种植物类型,总体效益低;建议将高效益的苏门区植物类型和种植方式进行推广,并采用红叶石楠和栾树间套种植方式。     

南京栖霞重金属污染区植物富集重金属效应及其根际微生物特性分析

以南京栖霞重金属污染区5种植物及其根际土壤为研究对象,对植物富集重金属特征以及重金属含量与根际土壤细菌数量、土壤酶活性等的相关性进行了调查分析。结果发现,植物根际重金属污染物以Zn和Cd为主;重金属污染地区的植物有较强的吸收重金属能力,龙葵和茼草具备了超积累植物的基本特征;植物根际细菌和Pb抗性细菌的数量达到了107CFU g-1土;根际土壤酶活性未受到重金属的毒害或受到的毒害很小;植物体中重金属含量与土壤重金属含量及其存在状态、土壤酶、土壤重金属抗性细菌有显著的正相关性。根际土壤细菌尤其是具有重金属抗性的活性细菌可能会促进土壤重金属的活化,由此促进植物体对重金属的吸收和转运。     

复垦基质重金属污染的植物修复试验研究

该文研究了粉煤灰加酒糟和粉煤灰加污泥两种基质对甘蓝、小白菜和油菜生长的影响,并通过计算吸收系数、转运系数和吸收模量讨论了甘蓝、小白菜和油菜对基质中重金属Cd、Cu、Zn的修复情况.结果表明:甘蓝、小白菜和油菜3种作物的吸收系数、转运系数和吸收量系数均随着时间的延长而增大,说明作物生长后期对重金属Cd、Cu、Zn的修复要好于前期;从不同作物对重金属Cd、Cu、Zn的修复情况看,甘蓝、小白菜和油菜对Cd具有良好的修复效果,其中小白菜对Cd的修复能力强于甘蓝和油菜,油菜对基质中重金属Cu具有一定的修复潜力,而甘蓝对Zn的吸收要好于小白菜和油菜;由于吸收模量考虑了作物地上部的生物积累量,也考虑了根层中重金属的总量,从而能从对重金属的实际修复效果方面更好地评价植株的吸收能力,是衡量植物修复重金属能力的一个理想指标.     

Community structure of arbuscular mycorrhizal fungi associated with Robinia pseudoacacia in uncontaminated and heavy metal contaminated soils

The significance of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in soil remediation has been widely recognized because of their ability to promote plant growth and increase phytoremediation efficiency in heavy metal (HM) polluted soils by improving plant nutrient absorption and by influencing the fate of the metals in the plant and soil. However, the symbiotic functions of AMF in remediation of polluted soils depend on plant–fungus–soil combinations and are greatly influenced by environmental conditions. To better understand the adaptation of plants and the related mycorrhizae to extreme environmental conditions, AMF colonization, spore density and community structure were analyzed in roots or rhizosphere soils of Robinia pseudoacacia. Mycorrhization was compared between uncontaminated soil and heavy metal contaminated soil from a lead–zinc mining region of northwest China. Samples were analyzed by restriction fragment length polymorphism (RFLP) screening with AMF-specific primers (NS31 and AM1), and sequencing of rRNA small subunit (SSU). The phylogenetic analysis revealed 28 AMF group types, including six AMF families: Glomeraceae, Claroideoglomeraceae, Diversisporaceae, Acaulosporaceae, Pacisporaceae, and Gigasporaceae. Of all AMF group types, six (21%) were detected based on spore samples alone, four (14%) based on root samples alone, and five (18%) based on samples from root, soil and spore. Glo9 (Rhizophagus intraradices), Glo17 (Funneliformis mosseae) and Acau3 (Acaulospora sp.) were the three most abundant AMF group types in the current study. Soil Pb and Zn concentrations, pH, organic matter content, and phosphorus levels all showed significant correlations with the AMF species compositions in root and soil samples. Overall, the uncontaminated sites had higher species diversity than sites with heavy metal contamination. The study highlights the effects of different soil chemical parameters on AMF colonization, spore density and community structure in contaminated and uncontaminated sites. The tolerant AMF species isolated and identified from this study have potential for application in phytoremediation of heavy metal contaminated areas.     

丛枝菌根真菌在植物修复重金属污染土壤中的作用

菌根是真菌与植物根系所建立的互惠共生体,其中以丛枝菌根(AM)真菌在自然界中分布最广。在重金属污染条件下,AM真菌可以减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制,提出菌根技术在重金属植物修复中应在通过广泛调查、筛选超积累植物的基础上,不断探索植物-菌根体系修复问题,以促进重金属污染土壤的生物修复。     

铜胁迫对海州香薷和紫花香薷根系形态及铜富集的影响

通过水培试验,研究了在不同Cu浓度处理条件下海州香薷和紫花香薷根系形态和植物各器官铜含量、累积量间的差异。结果表明:低浓度Cu处理(<50μmol/L)对海州香薷的生长有一定的促进作用,植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根均略有升高。但随着Cu浓度(100～500μmol/L)增加,表现出一定的负效应,海州香薷在500μmol/LCu处理时植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根明显受到抑制,与对照相比差异达显著或者极显著水平。紫花香薷在50μmol/LCu处理时根系生长就受到严重抑制,而当浓度再增加时,根系形态的各项指标则无明显变化。海州香薷地上部铜含量明显高于紫花香薷。     

Copper Uptake and Tolerance in Two Contrasting Ecotypes of Elsholtzia argyi

Abstract

Information is desired on plant species that have a great potential in phytoremediation of copper (Cu) contaminated soils. Two contrasting ecotypes of Elsholtzia argyi were comparatively studied using nutrient solution culture for their growth response and uptake, distribution, and translocation of Cu. The results show that the ecotype from an old mined area (Sanmen-ecotype) had greater tolerance to Cu than that from the nonmined area (Jiuxi-ecotype) based on dry matter yield at different Cu supply levels. Inhibited root and leaf growth was noted at the external Cu levels > 50 µmol L^?1 for the Sanmen-ecotype, and at the Cu supply levels > 5 µmol L^?1 for the Jiuxi-ecotype. Stem growth was most sensitive to Cu toxicity in E. argyi, and was inhibited at the Cu levels ≥ 2.5 µmol L^?1 for Jiuxi-ecotype and ≥ 25 µmol L^?1 for Sanmen-ecotype. Root Cu concentrations were higher in Sanmen-ecotype than in Jiuxi-ecotype, but leaf, especially stem Cu concentrations were much lower in the former than in the latter. Furthermore, Jiuxi-ecotype was much more efficient than Sanmen-ecotype in the translocation of Cu from root to the shoot, and it had higher ratios of stem/root and leaf/root Cu concentration. At the Cu supply levels higher than 10 µmol L^?1, root concentrations of potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), manganese (Mn), and zinc (Zn) considerably decreased in Jiuxi-ecotype, but were not affected or even increased in Sanmen-ecotype. Zinc concentrations in the stems, particularly in the leaves of Sanmen-ecotype increased by 3 folds, but were hardly changed in Juixi-ecotype when grown at the Cu levels higher than 10 µmol L^?1. These results indicate that the Sanmen-ecotype of E. argyi is a Cu-tolerant ecotype, and its tolerance to high Cu levels was mainly related to its extraordinary capability to restrict Cu uptake, especially Cu translocation from root to the shoot, probably by competitive uptake and translocation of Zn.     

重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。