土施镉超富集植物秸秆对镉胁迫牛膝菊光合特性的影响

通过在镉污染土壤中施用夏季生长的镉超富集植物红果黄鹌菜[Youngia erythrocarpa(Vaniot)Babcock et Stebbins]、三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)、少花龙葵(Solanum photeinocarpum Nakamura et Odashima)和豨莶(Siegesbeckia orientalis L.)的秸秆,再种植秋冬季节生长的镉胁迫超富集植物牛膝菊(Galinsoga parviflora Cav.),研究了不同镉超富集植物秸秆对镉胁迫后牛膝菊光合特性的影响。结果表明,在土壤中施用红果黄鹌菜秸秆后,镉胁迫牛膝菊叶片的净光合速率较未施用秸秆的提高了4.29%,地上部生物量增加了7.33%,而施用三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的则降低了镉胁迫牛膝菊叶片净光合速率和地上部生物量。同时,土壤中施用红果黄鹌菜秸秆的镉胁迫牛膝菊叶片水分利用效率、光能利用率、胞间CO_2浓度、气孔导度和叶片表面蒸汽压亏缺等光合参数均较未施用秸秆的有所提高,蒸腾速率则较未施用秸秆的降低,而施用三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的光合参数则高低不同,可能是红果黄鹌菜秸秆的化感物质能提高镉胁迫牛膝菊的光合能力、促进牛膝菊的生长所致,而三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的化感物质则抑制了镉胁迫牛膝菊的光合能力与生长。就光合色素含量而言,只有施用红果黄鹌菜秸秆的镉胁迫牛膝菊叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量较未施用秸秆的增加,分别较未施用秸秆的增加了5.97%、30.42%、10.94%和12.88%,施用三叶鬼针草、少花龙葵和豨莶秸秆的均低于未施用秸秆的。此外,土壤施用红果黄鹌菜秸秆的镉胁迫牛膝菊植株可溶性糖含量较未施用秸秆的增加。因此,在镉胁迫条件下,土壤施用红果黄鹌菜秸秆能够提高牛膝菊的光合能力,促进其生长,有利于牛膝菊修复镉污染的土壤。     

超积累植物壶瓶碎米荠的镉富集

通过野外调查和人工栽培试验,研究了壶瓶碎米荠(Cardamine hupingshanensis)植株的镉含量。在自然条件下,壶瓶碎米荠植株平均镉含量随着生长时间的推移而增加;地上部镉含量变化范围为189～3 800 mg/kg,地上部与地下部镉含量的比值为1.13,变化范围为0.83～1.42;富集系数的平均值为209.10,变化范围为42.28～913.50。在人工栽培条件下,壶瓶碎米荠地上部镉含量随土壤中镉浓度的增加而增加,当土壤中镉含量超过50.00mg/kg,生物产量开始降低。在相同的土壤条件下,大棚栽培条件下壶瓶碎米荠植株富集镉能力和生物产量均好于露天栽培条件。表明,壶瓶碎米荠是一种生物产量高、富集镉能力强的超积累新材料,在土壤镉污染修复方面具有比较好的应用前景。     

两种生态型富集植物及超富集植物的镉积累特性差异研究

通过盆栽试验,研究了镉污染条件下两种生态型(矿山和农田)的镉富集植物水田芥和猪殃殃、镉超富集植物牛膝菊和鬼针草的镉积累差异。结果表明,农田生态型水田芥、猪殃殃、牛膝菊和鬼针草的生物量、光合色素含量均大于矿山生态型。就镉含量而言,农田生态型水田芥的植株镉含量高于矿山生态型,但农田生态型猪殃殃、牛膝菊和鬼针草的植株镉含量低于矿山生态型。从镉积累量来看,农田生态型水田芥、矿山生态型猪殃殃和矿山生态型鬼针草的地上部分镉积累量均显著高于其各自的另一种生态型,而农田生态型水田芥、农田生态型猪殃殃和矿山生态型鬼针草均显著高于其各自的另一种生态型。矿山生态型牛膝菊与农田生态型的地上部分及整株镉积累量差异均不显著。因此,在选用富集植物或超富集植物进行土壤重金属污染修复时,应注意不同生态型的重金属积累差异。     

土施富集植物秸秆对牛膝菊光合生理的影响

通过盆栽试验,研究了镉胁迫条件下(40 mg·kg-1)土壤施用镉富集植物(小飞蓬、豆瓣菜、碎米荠和旱莲草)秸秆对镉超富集植物牛膝菊光合生理的影响。结果表明:土壤施用镉富集植物小飞蓬和碎米荠秸秆能够提高镉超富集植物牛膝菊叶片的净光合速率和光能利用率,但施用镉富集植物豆瓣菜和旱莲草秸秆则降低。只有施用小飞蓬秸秆提高了牛膝菊叶片蒸腾速率,而施用碎米荠和旱莲草秸秆则提高了牛膝菊叶片水分利用效率。土壤施用小飞蓬、豆瓣菜、碎米荠和旱莲草秸秆均降低了牛膝菊叶片的胞间CO2浓度,但提高了牛膝菊的叶表面蒸汽压亏缺,而只有施用小飞蓬秸秆提高了牛膝菊叶片气孔导度。土壤施用小飞蓬、豆瓣菜和碎米荠秸秆均能提高牛膝菊叶片光合色素含量,四种富集植物秸秆均降低了牛膝菊茎杆和叶片的可溶性糖含量。因此,在镉胁迫条件下,土壤施用小飞蓬和碎米荠秸秆能够提高牛膝菊的光合能力,促进其生长。     

刈割对龙葵生长和富集镉的影响及其机理

通过盆栽实验,研究了25mg·kg-1镉胁迫下刈割对超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)再生长能力和富集镉效果的影响。结果表明留茬30cm轻度刈割,新芽再生速度较快,留茬15cm深度刈割处理的再生速度则相对较慢,二者差异显著,但相对于对照来说刈割处理都能显著提高龙葵的生物量和生长速率。通过对不同时期龙葵体内的镉积累量的比较,发现刈割能有效提高龙葵富集镉的能力。刈割是提高龙葵对镉污染土壤修复效率的一种策略。     

商陆对镉的富集特征

超积累植物的确证对成功实施重金属污染环境植物修复是必不可少的。对位于湖南省株洲冶炼厂厂区的植物进行了一系列的野外调查,以着力寻找镉的超积累植物。结果表明,商陆科Phytolaccaceae植物商陆Phytolacca acinosa对镉具有明显的富积特性,商陆在镉质量分数最高达106.0 mg.kg-1厂区土壤中依然生长良好,茎叶中镉质量分数高达63.8 mg.kg-1。盆栽条件下,商陆对生长介质中的镉具有很强的耐性和累积能力。当生长介质中镉质量分数为5.0 mg.kg-1时,其生物量与对照相比有所增加。随着生长介质中镉质量分数的升高,虽然其生物量与对照相比有所降低,但植株仍生长良好。其地上和地下部分镉的质量分数逐渐增加,生物富集系数则逐渐降低。当土壤中镉的质量分数达到200.0 mg.kg-1时,商陆仍能完成整个生命周期。此外,还利用吸收量系数对商陆对镉的去除能力和富集特征进行了评价,进一步验证了商陆的镉超积累特性。图3表5参12     

混种石竹科富集植物对树番茄幼苗镉积累的影响

通过盆栽试验,将树番茄(Cyphomandra betacea)幼苗与石竹科富集植物假繁缕(Pseudostellaria maximowicziana)、牛繁缕(Malachium aquaticum)和繁缕(Stellaria media)混种,研究了混种石竹科富集植物对树番茄幼苗镉积累的影响。结果表明:与单种相比,混种石竹科富集植物均不同程度减少了树番茄幼苗的生物量,降低了树番茄幼苗光合色素(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量及类胡萝卜素)含量。混种假繁缕和牛繁缕提高了树番茄幼苗地上部分镉含量,较单种分别提高了65.02%和25.61%;混种繁缕降低了树番茄幼苗地上部分镉含量,较单种降低了4.68%。混种树番茄后,3种石竹科富集植物的镉积累量大小顺序为繁缕假繁缕牛繁缕。混种繁缕可有效降低镉污染土壤上树番茄幼苗的镉积累。     

青葙对镉的超富集特征及累积动态研究

通过盆栽试验,研究了青葙(Celosia argentea Linn.)在0(对照)、1、5、10、15、20、25 mg·kg~(-1)七个浓度下对土壤Cd的耐受和富集特征,评价了青葙对CdCl_2、CdSO_4、CdCO_3、Cd(OH)_2、Cd S、Cd O和Cd(NO_3)_2等形态Cd的富集能力,并在Cd污染的水稻田土壤中测试了青葙体内Cd的动态累积过程。结果表明,青葙对Cd具有极强的耐受和富集能力,在土壤Cd处理浓度≤15 mg·kg~(-1)时,其生物量未出现显著下降(P0.05)。除对照外,青葙叶片Cd含量均高于100 mg·kg~(-1),并且转运系数和富集系数均大于1,符合Cd超富集植物的基本特征。实验同时发现,青葙不仅能大量富集水溶性Cd,对难溶性Cd也表现出很强的超富集能力,在外源添加Cd(OH)_2、CdS和CdO等难溶性Cd的土壤中,青葙叶片Cd含量分别达到134、102、90.20 mg·kg~(-1),表明青葙具有修复不同形态Cd污染土壤的性能。总体而言,青葙对Cd的累积量随时间增加而增大,但在第8~12周时,其地上部植株Cd的富集量增加不显著(P0.05),由此判断第8周是青葙收获的适宜时期。青葙收获期短这一特性,对于缩短修复周期,提高修复效率有重要的意义。由于青葙生长快速,具有较大的生物量,对Cd耐受和富集能力强,可以认为青葙是一种具有潜在应用价值的Cd超富集植物资源。     

土壤酸胁迫对2种植物生长及镉富集的影响

[目的]探讨土壤酸化对植物生长及镉(Cd)富集能力的影响。[方法]以多年生黑麦草和蒲公英为研究对象,采用盆栽试验设置pH为3.0、4.5和5.5的3个梯度土壤,研究土壤酸胁迫对2种植物种子萌发、植物生长生理和Cd富集能力的影响。[结果]当土壤pH为3.0时,多年生黑麦草和蒲公英种子不能正常萌发和生长,而较低浓度的酸胁迫(pH 5.5)对多年生黑麦草种子发芽指数具有促进作用。当土壤pH由5.5下降到4.5时,多年生黑麦草和蒲公英的株高显著降低,根系长度显著增加,生物量无显著变化,且生长良好,叶绿素含量显著增加,表明这2种植物在较高浓度的酸胁迫时仍保持较强的耐性。当土壤pH由5.5降低至4.5时,多年生黑麦草对Cd的富集能力显著降低,而蒲公英对Cd的富集能力显著增强。2种植物根部对Cd的富集能力大于地上部的富集能力。[结论]多年生黑麦草和蒲公英在土壤pH为4.5和5.5条件下仍然能够生长良好,但2种植物在酸胁迫下对Cd的富集能力表现出明显差异。     

镉胁迫对10种鸢尾属植物生长及镉积累特征的影响

为研究鸢尾属植物对镉吸收特征的差异及鸢尾植物超微结构在镉胁迫下的变化,进行了10个鸢尾品种的盆栽试验研究,并分析了不同品种鸢尾在镉含量20 mg·kg-1下镉积累差异及4个品种鸢尾超微结构情况.结果 表明:(1)玉蝉花(Iris ensata Thunb.)的根系镉富集系数和植株镉积累总量最高,分别为1.02 μg·μg-1和60.6 μg.镉胁迫对株高、叶宽和叶片数有轻微抑制作用,而对地上及根系物质量有较强的抑制作用.其中,地上部鲜重和生物量的减少率分别为20.14％和15.60％,根系鲜重和生物量的减少率分别为12.54％和7.67％,由于物质量受镉胁迫影响较小,故适用于镉污染地区的修复植物.(2)蝴蝶花(Iris tectorum)根系富集系数和镉积累总量均较高,分别为0.14 μg.μg-1和19.01 μg;其叶宽和株高分别增加了2.47％和5.84％,其生长受到一定的促进作用,表明其具有很强的镉适应性,可用于作为镉污染地区的替代种植植物.(3)黄菖蒲(Iris pseudacorus)、守夜者(Iris night ruler)和胜利者(Iris nelson)镉积累总量较低,分别为17.62、15.90和11.80 μg,同时生长受到的影响较小,可用于镉污染地区的园林植物种植.(4)其他品种镉积累量极低,生长受到的抑制作用大,不适宜在镉污染地区种植.(5)镉胁迫可导致鸢尾属植物细胞变形、质壁分离,线粒体结构破碎、溶解,叶绿体肿胀、片层结构紊乱或溶解,而细胞核形态变化不明显.研究结果为鸢尾属植物改良重金属土壤提供了科学依据,同时为重金属污染地区的园林应用提供参考.     

铜和镉对水体修复植物西洋菜的生理影响

以不同质量浓度的铜和镉处理3d的西洋菜为实验材料,研究了短期培养条件下镉对西洋菜生长的影响。主要测定了抗氧化系统的几种酶,包括POD、CAT、SOD的活性以及可溶性蛋白、叶绿体色素质量分数的变化。结果表明,该植物对重金属镉比较敏感。水体中Cd2 质量浓度为0.05mg·L-1就可以使西洋菜利用光能的能力降低,细胞遭受一定程度的氧化伤害。该植物不适合应用于有重金属镉污染的富营养化水体的治理和生态修复;西洋菜适合应用于铜质量浓度极低的富营养化水体的治理和生态修复,水体Cu2 质量浓度为0.05mg·L-1左右不会对西洋菜的生长有抑制作用,而且此时西洋菜利用光能等的能力均有一定的提高。高质量浓度重金属铜存在的情况下也不适合利用该植物进行水体修复。     

金属抗性促生菌对玉米的生长和累积镉的影响

在LB培养基中添加不同浓度Cd2+后,促生菌Ⅳ8R3、Ⅱ2R3不仅能正常生长繁殖,而且具有较强吸附、积累Cd的能力。在不同Cd污染水平的土壤上,单独接种促生菌Ⅳ8R3或Ⅱ2R3均显著促进了第一季玉米的生长,但在Cd添加量为1 mg·kg-1或5 mg·kg-1的土壤上,同时接种Ⅳ8R3+Ⅱ2R3反而抑制了玉米的生长;然而,单独或同时接种促生菌Ⅳ8R3或Ⅱ2R3对第二季玉米的生长均没有产生显著影响。接种促生菌Ⅳ8R3、Ⅱ2R3在一定程度上可以升高土壤pH和降低土壤有效Cd含量,在Cd污染水平较高的土壤表现更     

土壤镉污染对水稻孕穗期植株生长及镉积累的影响

为了明确Cd对水稻孕穗期植株生长的影响及其在植株体内的积累分配特征,以水稻品种中优169为试材,通过盆栽试验,研究了土壤不同含量Cd对水稻孕穗期植株根系活力、干物质量以及Cd积累和分配的影响。结果表明:水稻孕穗期根系活力和器官干物质量均随土壤Cd含量的提高而降低,当Cd含量为5 mg/kg时,水稻根系活力和器官干物质量均受到明显抑制;随着Cd含量的提高,水稻根系和地上部的Cd含量以及积累量均明显增加;1 mg/kg的Cd处理下水稻根系Cd富集系数和分配比例下降,而转运系数以及地上部的富集系数和分配比例增加;5 mg/kg的Cd处理下水稻根系和地上部的Cd富集系数、转运系数以及地上部的Cd分配比例下降,而根系的Cd分配比例增加。较高程度的Cd污染,抑制了孕穗期水稻的生长。Cd污染增加了水稻各部位对Cd的积累,但高Cd污染时Cd向水稻地上部迁移与分配的能力会降低。     

氯肥施用时期对烤烟生长期间氯积累规律的影响

采用田间试验，研究了烤烟生长期间氯肥施用时期对烟株氯积累规律以及烤后烟叶化学成分的影响。结果表明，与基施氯肥相比，团棵期浇施氯肥推迟了烟株对氯的吸收，烟株前期对氯吸收缓慢，吸收高峰推迟出现, 减少了下部叶的氯含量、积累量和氯分布量，提高了中部叶的氯含量、积累量和分布量；到采收结束时，两处理整株烟株氯含量、积累量和积累速率差异不明显；两处理烤后烟叶总植物碱含量、总氯含量和钾/氯比等化学成分均在优质烟适宜范围内。在团棵期浇施氯肥更符合烤烟生长发育规律，对下部烟叶氯含量影响更有利。     

外源镉在刺儿菜中的富集及对其生长的影响

针对古浪县土门镇部分工业区出现的土壤镉污染,选择对当地适应性强的刺儿菜为试材,基质中添加外源镉进行盆栽试验,测定植株的生物量、镉累积量、提取率等,研究刺儿菜植株对重金属镉的富集特性。结果表明:刺儿菜对镉具有一定的富集性,土壤镉浓度为15μg/g时其转移系数和富集系数最大,分别为5.14、2.76。刺儿菜可用于镉污染小于15μg/g的地区进行土壤修复。     

喷施褪黑素对萝卜生长及镉积累的影响

【目的】研究喷施褪黑素对蔬菜生长及镉积累的影响。【方法】采用盆栽试验,研究了镉胁迫下,通过喷施不同浓度褪黑素(0,50,100,150,200μmol/L)对萝卜的生长及镉积累情况的影响。【结果】外源褪黑素处理促进了萝卜的生长,增加了萝卜的生物量。同时,外源褪黑素也提高了萝卜叶片的抗氧化酶(POD、CAT和SOD)活性,增加了萝卜叶片的可溶性蛋白含量和叶绿素含量,且随着褪黑素浓度的增加,这些指标均呈现先增加后降低的趋势,最大值均出现在褪黑素浓度为100μmol/L。在不同浓度褪黑素的处理中,50μmol/L和200μmol/L的褪黑素提高了萝卜根系、块根、叶片和可食用部分的镉含量,而100μmol/L和150μmol/L的褪黑素则降低了萝卜这些器官的镉含量。当褪黑素浓度为100μmol/L时,萝卜根系、块根、叶片和可食用部分的镉含量分别较对照的降低幅度最大,分别降低了7.81%、20.00%、27.45%和31.43%。【结论】褪黑素能够促进镉胁迫下萝卜的生长,且中等浓度的褪黑素能够降低萝卜对镉的积累。在所设褪黑素浓度中,以100μmol/L的处理效果最佳。     

镉胁迫对3种植物生长及镉吸收和积累的影响

[目的]研究镉胁迫对作物生长及富集特性的影响,探寻更适宜修复镉污染的植物.[方法]设计水培试验,以德高小白菜、新陆早42号棉花、野生龙葵为供试材料,人工模拟不同浓度镉胁迫条件,测定不同浓度镉胁迫下3种植物生长、镉吸收与积累.[结果](1)镉胁迫下,棉花株高生长显著受到抑制;随镉胁迫浓度的增加,龙葵及棉花生物量下降尤为显...     

铜对西洋菜生长影响的研究

为了研究西洋菜是否可以应用于有重金属铜污染的富营养化地表水体的治理和生态修复中,以不同浓度的铜处理3d的西洋菜为实验材料,研究了在短期的培养条件下铜对西洋菜生长的影响。主要测定了抗氧化系统的几种酶,包括POD、CAT、SOD的活性以及可溶性蛋白、叶绿体色素含量的变化。研究表明,浓度为0.05mg·L^-1左右的Cu^2＋对西洋菜的生长有一定的促进作用,此时西洋菜利用光能等的能力均有一定的提高;浓度为0.5～5mg·L^-1的Cu^2＋对西洋菜的生长造成一定的环境胁迫,此时西洋菜保护酶活性明显提高;浓度大于5mg·L^-1的Cu^2＋对西洋菜造成严重的过氧化损伤,此时保护酶的调节能力降低。西洋菜对铜的耐受能力不高,只适合应用于铜浓度极低的富营养化水体的治理和生态修复。     

不同砧穗组合对豆瓣菜扦插苗生理特性及硒积累的影响

采用盆栽试验,分别以青菜、油菜、萝卜、蔊菜、青花菜为砧木,豆瓣菜为接穗,在土壤硒浓度为10 mg·kg^-1的条件下研究了不同砧木对豆瓣菜扦插苗生长、色素积累、保护酶活性和富硒能力的影响。结果表明,与未嫁接的豆瓣菜扦插苗相比,以油菜、萝卜、青花菜为砧木嫁接后可以显著提高豆瓣菜扦插苗各部位的生物量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量;以蔊菜为砧木嫁接后不仅使豆瓣菜扦插苗的生物量处于较低水平,对其SOD、POD、CAT活性的抑制作用也最明显;虽然以青菜为砧木嫁接后显著提高了豆瓣菜扦插苗的光合色素含量,及SOD、CAT活性,但其根、茎、叶的生物量均显著低于对照。另外,以青花菜为砧木的嫁接处理在显著提高豆瓣菜扦插苗CAT活性和可溶性蛋白含量的同时,有效降低了丙二醛含量,对豆瓣菜的耐硒能力具有显著的增强效果。5种砧木对豆瓣菜扦插苗硒积累的影响存在明显差异,其中以萝卜为砧木的嫁接处理使豆瓣菜扦插苗各部分的硒含量和地上部分的硒积累量达到最大,可为富硒蔬菜的栽培、选育提供参考。     

外源水杨酸对镉污染下酸枣幼苗生长及镉积累的影响

【目的】研究根际浇灌水杨酸对镉污染下酸枣幼苗生长和镉积累的影响。【方法】通过盆栽试验,研究根际浇灌不同浓度水杨酸(0、50、100、150、200μmol/L)对镉污染(5 mg/kg)下酸枣幼苗生物量、光合色素含量、抗氧化酶活性、镉积累及土壤酶活性的影响。【结果】根际浇灌水杨酸提高了酸枣幼苗根系土壤有效态镉含量和过氧化氢酶活性;显著降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,且随水杨酸浓度的升高2种酶活性均呈下降趋势,最大降幅分别为34.2%和45.3%。水杨酸处理显著提高了酸枣幼苗根系和地上部分镉含量,最高增幅分别为32.7%和48.0%。同时,随着水杨酸浓度的升高,酸枣根系及地上部分生物量、叶绿素含量、类胡萝素含量及抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性均呈下降趋势,最大降幅分别为16.2%、30.0%、37.3%、31.4%、24.6%、38.0%和29.8%。【结论】镉污染下,根际浇灌水杨酸促进了酸枣幼苗对镉的吸收与转运,抑制了植株的生长,加重了镉对酸枣幼苗的毒害,且高浓度水杨酸的毒害作用强于低浓度。