土壤Cr~(6+)胁迫下耐性植物筛选研究

采用无二次污染的生态修复方法,对土壤重金属Cr~(6+)污染的修复问题进行研究。通过探索土壤重金属Cr~(6+)对2种经济作物和5种观赏性植物种子的萌发率、根芽长度、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的影响研究,找到在土壤Cr~(6+)污染条件下适应性强的耐性经济和观赏修复植物。结果表明:土壤在50 mg·kg~(-1) Cr~(6+)胁迫下最优修复植物为牵牛花和高羊茅;土壤中25 mg·kg~(-1) Cr~(6+)胁迫下,优选凤仙、牵牛花和高羊茅进行植物修复。     

羟基磷灰石对铅锌矿区土壤吸附Zn2+、Cd2+的影响

为探究羟基磷灰石(HAP)对矿区土壤重金属的固化效果,采用吸附试验,研究施加HAP的铅锌矿区土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的动力学吸附和等温吸附效果。结果表明:土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随Cd~(2+)、Zn~(2+)初始浓度的增加而增加;在酸性条件下,其吸附量随pH上升而上升;准二级动力学方程能很好地描述两者的吸附过程,土壤吸附能力随HAP的添加量增大而增强;在Zn—Cd共存体系中,当初始浓度为20mg/L时,土壤对Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附无明显差异,2种金属离子竞争力度小,随着初始浓度上升,竞争明显,对Zn~(2+)的最大吸附量能达到单一体系中的79%～87%,而Cd~(2+)的最大吸附量只有单一体系中的57%～72%,Zn~(2+)的竞争力优于Cd~(2+),Zn~(2+)对Cd~(2+)吸附产生严重的抑制。综上可知,HAP能提高矿区土壤的吸附性能,在Zn、Cd污染土壤中,更能提升土壤对Zn~(2+)的吸附固持能力。     

铅胁迫对紫穗槐光合作用及生理生化特征的影响

以紫穗槐幼苗为材料,通过盆栽试验,研究不同浓度(0、100、300、600 mg·kg~(-1))铅(Pb)胁迫条件下,紫穗槐叶片中的丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性等生理指标和光合作用参数以及叶绿素荧光参数对Pb胁迫的响应。结果表明:紫穗槐叶片中MDA含量和电解质外渗率随着Pb胁迫程度的增加呈升高趋势,Pb胁迫提高了紫穗槐叶片中抗氧化酶SOD、POD的活性;100 mg·kg~(-1)Pb胁迫处理下,紫穗槐净光合速率(Pn)显著高于对照组;Pb胁迫浓度达到300 mg·kg~(-1)时,紫穗槐抗氧化酶活性、相对叶绿素含量(SPAD值)显著升高;600 mg·kg~(-1)Pb胁迫下CAT活性开始有所降低,光合作用降低主要受非气孔限制因素的影响,对紫穗槐叶绿素荧光特性未造成严重损伤。说明紫穗槐对环境中Pb(600 mg·kg~(-1))污染的耐受能力较强。     

锶及柴油胁迫下3种杨树对土壤锶的富集特征

为探究杨树对土壤锶污染的修复能力,以白杨、俄罗斯杨和青杨为试材,在100 mg·kg~(-1)Sr~(2+),15mg·kg~(-1)柴油,15 mg·kg~(-1)柴油+100 mg·kg~(-1)Sr~(2+)条件下处理60 d,通过测定杨树的生长指标及各器官Sr~(2+)富集浓度,探讨比较不同种的杨树对土壤Sr~(2+)的富集特征和富集能力差异。结果表明,单一Sr~(2+)胁迫能够促进俄罗斯杨和青杨幼苗的生长,对白杨的生长表现出一定抑制效应;而柴油污染胁迫对杨树的生长均具有明显的抑制作用,其中白杨对柴油胁迫的耐受性优于俄罗斯杨和青杨。单独Sr~(2+)胁迫下3种杨树幼苗各器官Sr~(2+)富集为叶根茎,其中白杨的总富集浓度最高,达到2.369 mg·g~(-1)DW,青杨最低,为1.203 mg·g~(-1)DW。在柴油和Sr~(2+)的复合胁迫下,白杨、俄罗斯杨和青杨对Sr~(2+)的富集浓度明显减小,分别为1.344、1.145和0.604 mg·g~(-1)DW;但白杨和俄罗斯杨富集特征变化不大,青杨Sr~(2+)富集浓度最大的器官由叶变为根。此外,柴油的施加对3种杨树转运能力的影响具有显著差异,其中白杨的转运能力增强了15.76%,青杨显著降低了61.83%,说明杨树对土壤Sr~(2+)及其与柴油复合污染胁迫都有较好的耐受及Sr~(2+)富集能力,其中白杨更适合作为污染治理树种。本研究结果为锶及柴油污染土壤的植物修复提供了参考依据。     

基于主成分分析法的枫香耐铅性及土壤修复潜力研究

探究枫香(Liquidambar formosana Hance)对铅污染土壤的修复作用,为缓解土壤铅危害和枫香在重金属污染地推广种植提供科学参考,以1年生枫香幼苗为试材,设置6个Pb~(2+)浓度(分别为0,100,300,500,800,1 000 mg/kg)对各Pb~(2+)浓度环境下枫香幼苗的生理特性和积累特性进行研究,并采用主成分分析法对枫香的12个生理指标进行筛选以及耐性评价。结果表明,随着Pb~(2+)的增加,枫香幼苗叶片的生物量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)均呈上升—下降趋势,表现出"低促高抑";丙二醛(MAD)含量则呈上升趋势;叶绿素a和叶绿素b均呈下降趋势,但是叶绿素a的下降趋势不显著;净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、CO_2浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)均呈上升—下降趋势。枫香地下部分的铅含量地上部分的铅含量,转移系数在T2、T3时较大,富集系数与胁迫浓度呈负相关。主成分分析结果表明,提取的2个主成分积累贡献率高达92.462%,说明这2个主成分可以反映大部分信息,游离脯氨酸、净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率和SOD活性为简化后的6个指标。由主成分得分得出,枫香幼苗耐铅性高低排序为T3T4T2T1T5T6。综合表明,枫香幼苗对重金属铅具有一定的耐受能力、富集和转移能力,可为重金属污染较重的地区引种枫香和缓解土壤重金属污染作一定的理论依据。     

铜锌复合胁迫对芦竹生理生化特性、重金属富集和土壤酶活性的影响

以芦竹为供试植物,通过盆栽试验研究在铜、锌复合胁迫下,芦竹生理生化特性的变化,对铜锌吸收积累的规律和4种土壤酶活性的影响。结果表明,在较低复合浓度Cu2+为100mg/kg,Zn2+为100mg/kg时,芦竹植株开始出现伤害症状;随铜、锌复合浓度的增大,叶片中叶绿素含量不断下降,CAT和SOD活性先上升后下降,POD活性持续下降,MDA和脯氨酸含量及细胞质膜透性均随铜锌复合浓度的增加而上升;根部是重金属累积的主要部位,芦竹中重金属铜、锌含量的分布规律均为根(地下部分)茎、叶(地上部分),根和地上部分的Cu、Zn累积浓度随着Cu、Zn添加浓度的升高不断上升;低浓度Cu2+为100mg/kg,Zn2+为100mg/kg对土壤中蔗糖酶的活性有一定的促进作用,当复合浓度达到Cu2+为200mg/kg,Zn2+为200mg/kg后,蔗糖酶的活性随复合浓度的上升呈下降趋势,其余3种酶的活性始终随复合浓度的升高而降低。研究表明,芦竹对铜锌复合污染土壤具有一定耐受力。     

施硒对紫云英生长、生理和硒积累特性的影响

通过盆栽试验,系统地研究了紫云英生长过程中对不同土壤硒浓度(0,0.125,1.25,2.5和5 mg kg~(-1))处理的生理生态响应以及不同土壤硒浓度处理下紫云英各部位硒的赋存形态,以期为紫云英的进一步综合开发利用提供科学理论依据。研究表明,随着土壤施硒浓度的升高,紫云英各项生长指标(株高、茎粗、根长、各部分鲜重和干重)呈先升后降趋势,土壤施硒浓度为0.125 mg kg~(-1)时,其各项生长指标达到最大值。随着土壤施硒浓度的增加,SOD活性、POD活性、可溶性蛋白和叶绿素含量均呈现先降后升再降的变化趋势;CAT活性呈先降后升的趋势;脯氨酸含量呈上升的趋势;可溶性糖含量则呈逐渐下降的趋势。随着施硒培养时间的延长,各处理组SOD活性和脯氨酸含量主要表现为先降后升再降的趋势;POD活性、可溶性糖、可溶性蛋白以及叶绿素含量主要表现为先升后降的趋势;CAT活性主要表现为先降后升的趋势。在土壤施硒浓度为0~5 mg kg~(-1)下,紫云英根部的硒含量为0.14~150.87 mg kg~(-1),地上部分硒含量为0.04~215.17 mg kg~(-1),其中,土壤施硒浓度≥2.5 mg kg~(-1)时,地上部分含硒量高于根部。硒在紫云英中主要以有机态(Se Met、Me Se Cys和Se Cys2)存在,占提取液总硒的81.43%~93.05%。综合研究结果认为,紫云英适合被开发为高硒材料,实际生产中以土壤施硒浓度为2.5 mg kg~(-1)为宜。     

铅胁迫对大叶黄杨铅积累量及叶片生理特性的影响

采用盆栽方法研究了大叶黄杨(Euonymusjaponicus)在单一铅胁迫下对各器官铅积累及叶片生理指标的影响.结果表明:随着土壤铅浓度的增高,大叶黄杨的生物量、叶片叶绿素含量和叶绿素a/b值逐渐下降;植物各器官铅积累量逐渐增加.铅在大叶黄杨体内分布的规律是:根>茎>叶;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在低浓度范围内呈现上升的趋势,表现出一定的适应能力;在高浓度处理水平时,3种酶活性呈现下降趋势,并都低于对照;叶片膜透性则表现出随胁迫强度的增加而上升.从生理指标反映出:在铅浓度300 mg/kg范围胁迫时,大叶黄杨具有较强的适应能力.     

过量Fe2+对水稻生长和某些生理性状的影响

通过溶液培养研究了不同浓度氧化亚铁 (Fe2+)胁迫对水稻的生长、叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明 ,高浓度的Fe2+ 胁迫明显抑制水稻地上部和根系的生长、降低下位叶片叶绿素含量。当介质中Fe2+浓度过高时 ,水稻植株体内过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)和硝酸还原酶 (NR)活性明显受抑。然而 ,低浓度Fe2+胁迫时 ,上述酶活性反而提高 ,这可能是水稻抵御亚铁毒害的一种适应性机制。     

不同施肥方式对海涂地黄花梨黄化叶片影响的研究

海涂黄花梨叶片黄化现象系植株铁素缺乏所致。试验表明,主干注射浓度为0.3%硫酸亚铁营养液,黄花梨叶片叶绿素含量10 d后由0.306 mg.g-1FW增加到0.812 mg.g-1FW,在较短时间内使黄花梨叶片达到复绿效果;叶面喷施0.3%硫酸亚铁营养液,10 d后黄花梨叶片叶绿素含量由0.306 mg.g-1FW增加到0.626 mg.g-1FW,叶片复绿效果明显,但20 d后叶绿素含量有所下降,新抽出叶片还有黄化症状;土壤施铁肥短期内效果并不明显。不同施肥方式下,黄花梨叶片活性铁含量变化趋势与叶绿素变化趋势基本一致,叶片中活性铁含量与叶绿素含量有很好的正相关关系,相关系数为0.887 3。     

不同磷浓度处理暗棕壤对Zn2+吸附解吸行为的研究

通过等温吸附试验,研究不同磷含量处理暗棕壤对Zn2+的吸附解吸行为,结果表明:(1)随平衡液中Zn2+浓度的增加,3种处理暗棕壤对Zn2+的吸附作用均表现为:低浓度下(0～100 mg/L),吸附量增加迅速,随着浓度升高(100～150 mg/L),吸附量变缓并渐趋平衡,含磷量高的土壤吸附Zn2+的量较高。(2)Freundlich、Langmuir和Temkin方程均能很好描述Zn2+在3种不同磷含量暗棕壤上的吸附等温线,拟合效果依次为Freundlich>Langmuir>Temkin。经参数计算,较高磷含量有利于提高暗棕壤的最大吸附量和土壤对Zn2+的缓冲容量,而磷含量不同对Zn2+在暗棕壤上的吸附力没有太大影响。(3)3种不同磷含量处理暗棕壤吸附量与解吸量关系图形状相似,呈高度线性相关,均表现为暗棕壤对Zn2+的解吸量随吸附量的增加而增加,磷含量较高土壤有利于Zn2+的固定且不易解吸。     

芦苇 菖蒲和水葱对水体中Cd富集能力的研究

通过对芦苇、菖蒲和水葱在6种Cd浓度（0.5、1.0、5.0、15.0、30.0、60.0 mg.L^-1）处理条件下的水培实验,测定分析了3种湿地植物及其不同生长部位对于Cd的富集能力。结果表明,3种湿地植物在不同Cd处理浓度条件下的Cd的富集能力表现出明显的差异性。植株地上和地下部分富集的Cd含量均随着水培溶液中Cd处理浓度的增加而增加,呈现出显著的正相关关系。菖蒲对水体中的Cd具有最强的富集能力,而芦苇对Cd的富集能力最弱。高浓度的Cd处理会显著促进3种湿地植物对Cd的吸收和富集,低浓度条件对植物的Cd富集能力没有明显影响。3种湿地植物地下部分对水体中Cd的富集能力显著大于地上部分,均达到1倍以上。水葱、菖蒲、芦苇均能够有效吸收水体中的Cd,对Cd的去除最高分别可达10 074.17、14 759.33 mg.kg^-1和4 620.00 mg.kg^-1,均可作为植物修复重金属污染水体的遴选物种,用于重金属Cd污染水体的生物修复。     

黑麦草幼苗对镉耐性能力及吸收积累和细胞分布特点研究

通过盆栽试验研究了镉（Cd）胁迫下黑麦草（LoliumperenneL.）幼苗的耐性能力（包括生长反应和生理生化特性）以及对Cd的吸收、积累、分布特征。结果表明,当Cd浓度为10mg.kg-1时,黑麦草的生长和发育没有受到明显抑制（P〉0.05）,当Cd浓度为20、60、100mg.kg-1时,黑麦草生物量、叶绿素含量、根系活性都显著降低（P〈0.05）;超氧阴离子（O2-.）、MDA含量显著增加（P〈0.05）;SOD、POD活性先增加后降低。黑麦草体内Cd积累量随着Cd浓度增加而显著增加（P〈0.05）;Cd在亚细胞内积累量：F1（细胞壁）〉F3（可溶部分）〉F2（细胞器）。黑麦草在Cd浓度为10、20mg.kg-1时,富集系数〉1.0,对Cd有较强的富集能力,转移系数〈1,富集的Cd主要累积在根部,表明黑麦草能够有效富集土壤中的Cd,且富集的Cd主要积累在根部。     

三江并流区水库消落带5种草本根系形态及抗拉特性

为揭示三江并流区水库消落带5种草本植物在浅层土壤中的根系形态及抗拉力学特性,筛选消落带优势固土草本,以澜沧江黄登水库消落带的花叶芦竹(Arundo donax var.versicolor)、风车草(Cyperus alternifolius L.)、美人蕉(Canna indica L.)、菖蒲(Acorus calamus L.)和芦苇(Phragmites communis Trin.)为对象,分析了根系形态,并进行室内单根拉伸试验。结果表明:(1)5种草本根系都发育良好,花叶芦竹和风车草根系的所有形态指标都位居前二,根系较为发达; 5种草本直径大于1 mm的根系长度、表面积和体积在各自总根系中占比最大,且除芦苇外,其余4种草本直径大于2 mm的根系体积占比最大,达到58.53%～92.86%。(2)5种草本根系的平均抗拉力、抗拉强度以花叶芦竹(33.04 N,34.33 MPa)最大,美人蕉(10.26 N,7.54 MPa)最小,根系抗拉力、抗拉强度分别随直径增大呈幂函数增大、减小。(3)5种草本根系平均极限延伸率以菖蒲(24.28%)最大,美人蕉(8.20%)最小; 平均杨氏模量以花叶芦竹(313.44 MPa)最大,菖蒲(70.47 MPa)最小,根系杨氏模量与直径呈幂函数负相关。综上,5种草本都适应了研究区环境,均可作为黄登水库消落带植被重建的候选物种; 直径大于1 mm的根系是5种草本根系的主体,直径大于2 mm的根系整体上对体积贡献最大; 花叶芦竹不仅根系发达,且其抵抗拉伸作用的能力最强,固土能力最强,是黄登水库消落带水土保持的优势草本。研究结果可适当推广到三江并流区和其他水库消落带。     

麻疯树对镉胁迫的生理耐性及富集特征研究

研究了不同Cd浓度（0、10、25、50、100、200mg.kg-1）对麻疯树的生理指标和Cd积累特征的影响。结果表明,在土壤中的Cd≤50mg.kg-1时,麻疯树的生长未受到明显影响（P〉0.05）,当Cd≥100mg.kg-1时,其生长受到明显抑制（P〈0.05）;同时,麻疯树叶中叶绿素含量随土壤中Cd浓度的增加而下降,而其体内Cd含量则呈增加趋势,且表现根〉茎〉叶的富集特征;麻疯树叶中的SOD、POD活性随Cd浓度的增加呈先升高后降低趋势,而CAT活性仅在Cd为200mg.kg-1时显著增加,麻疯树叶中的MDA、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白、酸溶性巯基和谷胱甘肽含量随Cd浓度的增大呈增加趋势,这可在一定程度上缓解金属Cd对麻疯树的毒害。因此,麻疯树在重金属镉污染土壤修复方面具有一定的应用潜能。     

单一重金属胁迫对灯心草生长及生理生化指标的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度处理水平的Cu、Cd、Pb、Zn、As五种重金属单一胁迫对灯心草生长及其生理生化特性的的影响。结果表明:种植灯心草土壤中的Cd、Pb、Cu三种重金属临界值可分别设定为10mg kg-1、100 mg kg-1、100mg kg-1。灯心草不适合在Zn污染的土壤中种植,土壤中As临界值尚需作进一步的研究来确定。各单一重金属胁迫对灯心草叶绿素的合成均有很大程度的抑制作用,剂量-效应关系明显。灯心草三种保护酶对于不同浓度处理水平重金属胁迫的响应不同:在土壤环境质量低浓度设置范围内三种酶有较好的协同效应能共同抵御重金属胁迫造成的膜伤害,表现出较强的自我调节能力。而在高浓度处理水平时,三种酶活性呈现不同的变化趋势。灯心草生理生化指标对重金属胁迫的响应存在元素种类之间的差异。各单一重金属对灯心草生长抑制及生理毒害效应大小排序为:Zn>As>Cu>Pb>Cd。     

磷含量和秸秆添加量对褐土锌吸附—解吸的影响

采用室内培养的方法,通过人为添加不同量的玉米秸秆和磷,研究不同含量磷和作物秸秆对土壤锌吸附—解吸的影响,以探讨磷—锌在土壤中的交互作用机制。结果表明:低锌(Zn10:添加Zn2+浓度为10 mg L-1)条件下,土壤对Zn2+的吸附量随土壤速效磷含量的增加而逐渐降低,表明在石灰性土壤中,随磷含量的增加提高了土壤锌的有效性;而Zn2+的解吸量随土壤中磷含量的增加先升高后降低,添加Zn2+浓度为80 mg L-1(Zn80)条件下,土壤对Zn2+的吸附量明显大于Zn10条件下。土壤中添加不同秸秆量对不同浓度Zn2+吸附时,低锌(Zn10)处理下,在相同磷含量情况下,土壤对Zn2+的吸附量随秸秆添加量的增加而减少,而土壤对Zn2+的解吸量随秸秆量的增加而增加。在不同磷水平下,不同秸秆添加量对Zn2+的吸附趋势差异较大。高锌(Zn80)处理下,土壤对Zn2+的吸附量在不同秸秆量处理下趋势大致相同,且Zn2+吸附量随磷含量的提高先升高后降低;在同一磷水平下,土壤对Zn2+的吸附趋势和Zn10时相似。利用KNO3进行解吸Zn2+时,不添加秸秆和低量秸秆处理变化趋势相同,均在添加磷量为360 mg kg-1时解吸量达到最大,分别为363.5 mg kg-1、424 mg kg-1,而高量秸秆处理下,Zn2+解吸量随磷含量的增加先升高后降低。     

黑土锌有效度的物理化学研究法

锌是动植物必需微量元素同时亦是污染土壤的重金属元素,研究黑土中锌形态及其有效度对保护黑土农业生态环境具有重要意义。以黑土13年长期定位试验为研究对象,采用物理化学研究法,分析评价黑土Zn形态转化及锌有效度。结果表明,长期不施肥黑土有效锌(DTPA-Zn)含量可达1.96 mg kg-1,长期施肥可显著增加黑土交换态Zn和无定型氧化铁结合态Zn含量,从而显著提高黑土有效Zn含量,可增至3.3 mg kg-1,对土壤全Zn未有明显增加;配施有机肥可显著增加矿物态Zn以外其他各形态Zn含量,土壤有效锌含量随有机肥施用量增加而逐渐增加,最高可达14.5 mg kg-1。长期施肥使土壤酸化从而降低了黑土对Zn2+的吸附强度和容量,且其吸附的Zn2+更易解吸出来,配施一定量有机肥处理虽未能减缓土壤酸化,可在一定程度上增加土壤对Zn2+的吸附强度与容量,但其吸附的Zn2+更难以解吸。总体黑土有效锌含量相对较高,对Zn2+吸附强度和容量均较高,但随着施肥引起土壤酸化而降低其对Zn2+吸附强度和容量。     

柠檬酸对茶园紫色土微团聚体竞争吸附Zn、Cd影响

采用批量培养和平衡吸附法,选取原土及微团聚体颗粒组为对象,研究Zn(II)、Cd(II)单一存在、二元竞争及竞争体系中加入柠檬酸(0.1,1,10mmol/L)等3种处理的等温吸附特性及影响。结果表明:(1)以专性吸附方式为主的多层吸附随Zn~(2+)、Cd~(2+)强度增加逐渐饱和,吸附能力以0.002mm最优、0.05~0.002mm和原土次之,0.25~0.05mm和2~0.25mm结合能力稍差,不同条件下Cd较Zn更易积累。吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(Zn:R2=0.960~0.997;Cd:R2=0.957~0.995)拟合结果优于Langmiur方程(Zn:R2=0.952~0.995;Cd:R2=0.913~0.991)。最大吸附量与有机质含量具有显著相关性。(2)单一处理Zn、Cd的固持效果明显、共存处理时Zn、Cd竞争行为表现为彼此削弱,Zn对Cd的吸附具有更强抑制作用。(3)添加不同浓度柠檬酸后Zn、Cd吸附水平介于单一及共存处理之间呈动态变化(Zn、Cd接近),0.1~1mmol/L利于Zn、Cd固持,增至10mmol/L后加速淋洗,仅0.002mm粒径富集量持续提升。表明柠檬酸作为一种调节剂,能适度保持土壤Zn供给并弱化Cd迁移活性,缓解茶园土壤复合污染。