外源有机酸对两种生态型东南景天吸收和积累锌的影响

通过溶液培养试验,比较研究了外源有机酸对两种生态型东南景天生长和锌吸收与积累的影响。结果表明,外加柠檬酸或草酸能明显增强非超积累生态型东南景天的耐锌毒能力,叶片、茎和根系的生物量均有增加;而对锌超积累生态型东南景天的生长没有显著性影响。外加柠檬酸、草酸或柠檬酸+草酸,锌超积累生态型根系Zn含量显著增加,但叶片和茎组织中Zn含量无明显变化;而非超积累生态型叶片、茎和根系Zn含量均显著增加,尤其是根系Zn含量,与单独Zn处理相比外源有机酸处理增加4～5倍。同样,外加柠檬酸、草酸或柠檬酸+草酸明显提高Zn在非超积累生态型根系和地上部的积累量,且对地上部Zn积累量的促进程度大于根部;柠檬酸的促进作用又比草酸及2种酸混合处理高1倍。然而,有机酸处理对Zn超积累生态型根系Zn积累量有所增加,但对叶片和茎中Zn积累量无影响。叶片和茎中水溶态Zn含量也受外源有机酸的影响,2种生态型叶片、茎中水溶态Zn含量均受有机酸处理而提高。Zn超积累生态型叶片和茎中水溶态Zn含量占总Zn含量比例也受有机酸处理而增大,但非超积累生态型则显著降低。上述结果表明,柠檬酸和草酸可能作为其Zn吸收的配基,促进根系对Zn吸收与积累,叶片和茎中的Zn可能与可溶性有机化合物或无机盐结合。     

硫对超积累植物东南景天生长和镉累积的影响

通过营养液培养试验研究了不同硫镉水平对超积累东南景天生长和镉累积的影响。结果表明,不同处理下东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量均以叶片>茎>根,且以Cd100>Cd10,显示出东南景天对镉的超积累特性。供硫1.5~2.25 mmol/L显著提高超积累东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量及整株镉累积总量。超积累东南景天地上部分(叶片 茎)镉累积量/地下部分(根)镉累积量的比值(S/R)远大于1,表明东南景天植株体内可能存在"增硫诱导镉需求"现象,而从植物修复角度来说,利用增硫手段提高超积累东南景天生长和地上部镉的积累能力具有重要的应用价值。超积累东南景天Cd的吸收速率和转运速率随营养液中硫(S)浓度的增加而增加,二者可分别用对数方程和直线方程来描述。     

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。     

养分调控对超积累植物伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响

采用四因素三水平正交设计温室盆栽试验研究了N、P、K三因素不同水平对Zn、Cd超积累植物伴矿景天的生长及地上部Zn、Cd吸收性的影响。结果表明,增施N肥是伴矿景天地上部干重增加的主要因素,高N配施低P(200 mg/kg N,60 mg/kg P,不施K)处理的伴矿景天地上部干重达最大值31.2 g/盆(1.5 kg土/盆),是不施肥处理的3.15倍。增施K肥是提高伴矿景天地上部重金属尤其是Cd浓度和吸收量的主要影响因子,高量K处理比不施K处理地上部Cd浓度增加28.1%;低量施P也可提高伴矿景天的Zn吸取修复效率。综合考虑伴矿景天生物量及其对Zn、Cd的吸取效率,本试验条件下低量N、P肥配施高量K肥为最佳施肥处理(N1P1K2),种植伴矿景天一季对Zn、Cd的吸取量分别为11.2 mg/kg±0.1 mg/kg和0.12 mg/kg±0.02 mg/kg。     

东南景天提取污染土壤中锌的潜力研究

通过盆栽实验研究了两种生态型东南景天提取污染土壤中锌的能力,结果表明,超积累生态型东南景天具有很强的忍耐土壤中高浓度锌、铅和镉的能力,并能从土壤中吸收和转移大量锌到地上部,超积累生态型东南景天地上部的Zn含量为7062～9558mg／kg,非超积累生态型为256～407mg／kg,超积累生态型东南景天地上部的Zn总积累是非超积累生态型的4l～62倍。矿山土壤添加稻草后,促进了超积累生态型东南景天的生长,地上部生物量显著提高,且锌含量也明显增加。种植超积累生态型东南景天后土壤乙酸铵提取态锌有上升趋势,和种植前比较,在矿山土壤和污染土壤上分别增加了4．3％和9．4％,种植超积累生态型东南景天后土壤交换态锌和有机结合态锌明显增加,残渣态锌减少,而对非生态型,种植前后土壤中锌的化学形态没有什么变化。添加菜籽饼和稻草对两种土壤中Zn的化学形态转化均没有显著性影响,其原因有待进一步研究。这些研究结果表明,超积累生态型东南景天具有较强的修复锌污染土壤的潜力。     

可溶性磷肥对重金属复合污染土壤东南景天提取锌/镉及其养分积累的影响

施肥能显著提高植物产量,改变土壤环境中元素的生物有效性,已成为植物修复过程中必要的强化措施。针对长期自然老化的重金属复合污染土壤,采用盆栽试验研究了KH2PO4、Ca(H2PO4)2、NaH2PO4和NH4H2PO4在P2O5 0～352 mg/kg时,对东南景天（Sedum alfredii H.）地上部锌（Zn）、镉（Cd）积累和养分元素吸收的影响。结果表明,外源施入磷酸二氢盐促进了东南景天生长,P2O5 352 mg/kg显著增加了地上部干物质重;地上部磷（P）含量显著增加,Zn含量随着P浓度的增加而显著升高,而Cd含量显著下降。磷肥降低了植物地上部氮（N）、中量元素钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）和微量元素锰（Mn）、铁（Fe）、铜（Cu）的含量,对钾（K）含量的影响不显著,地上部总碳（C）含量随P浓度增加而升高。一季收获后,东南景天地上部对Zn的提取量在施P2O5 88和352 mg/kg时显著增加,Cd提取量仅在高浓度时显著升高。KH2PO4和NH4H2PO4两种磷肥在施P2O5 352 mg/kg时对东南景天提取土壤Zn、Cd的效果最为明显,可在实际修复应用中使用。因此,合理磷酸盐施用能增加植物对C的生物固定,提高东南景天对Zn/Cd复合污染土壤的修复效率,缩短修复周期。     

超积累植物东南景天根际土壤酶活性研究

通过野外调查和盆栽试验研究了超积累植物东南景天根际土壤酶活性变化及其与重金属有效态的关系。研究结果表明,在矿山土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤上,种植超积累生态型东南景天后,根际土壤有效态Zn分别比非根际减少了14.3%,7.9%和47.4%,有效态Cd分别比非根际减少25.1%,21.9%和20%。在铅锌矿区,东南景天生长地段土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶、脱氢酶活性高于其它植物生长地段。在矿山土壤和重度污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤酶活性明显高于非根际土壤,同时也高于非超积累生态型根际土壤。Pb、Zn、Cd、Cu4种重金属对东南景天根际土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性均有抑制作用,而Pb对磷酸酶有一定的刺激作用。东南景天根际土壤脱氢酶、酸性磷酸酶活性与重金属有效态含量呈极显著相关。     

硫对超积累东南景天镉累积、亚细胞分布和化学形态的影响

采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了硫对超积累东南景天镉累积、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,增硫处理（S2和S3）显著提高超积累东南景天根、茎和叶的镉含量、累积量及整株累积总量。镉在超积累东南景天根、茎和叶中的含量和分配比例为F1（细胞壁）F3（可溶性部分）F2（细胞器与膜）,细胞壁（F1）是Cd在超积累东南景天细胞内的主要结合位点;超积累东南景天根、茎和叶F1、F2、F3组分中的镉含量随着硫水平的增加而增加,但分配比例变化不一致;超积累东南景天植物体内镉形态以氯化钠提取态（FNacl）、醋酸提取态（FHAc）和水提取态（FW）占优势。增施硫处理,提高超积累东南景天根FNacl、FHAc和FW提取态镉含量和分配比例,降低FE和FHCl提取态镉含量和分配比例;茎FNacl和FHAc提取态镉含量和分配比例增加,FW、FE和FHCl提取态镉分配比例降低;叶FNacl、FHAc和FW提取态镉的含量增加,但对其分配比例影响不大。     

锌胁迫对重金属富集植物黑麦草养分吸收和锌积累的影响

采用土培根袋试验研究了锌胁迫对重金属富积累植物黑麦草4个品种生长，N、P、K养分及Zn吸收积累的影响。结果表明，Zn在一定范围内（0～520mg／kg）促进了黑麦草生长，RTI（根系耐性指数）≥1.0（0～520mg／kg Zn^2＋）。在Zn^2＋≤260mg／kg（根系）或Zn^2＋≤520mg／kg（地上部）时，黑麦草吸收N、P、K并未受到抑制。植株地上部和根系最大N、P、K含量大多出现在生物量最大或次高的260，520mg／kg Zn^2＋处理中。黑麦草植株Zn含量随Zn胁迫的增加而增加，以泰德植株Zn含量和对Zn的转运率最高（其植株Zn地上部最大含量为583.9mg／kg DW，加Zn处理的S／R〉1）。     

铜对伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响

利用植物生长室水培试验和温室土培盆栽试验相结合,研究了Cu对Zn、Cd超积累植物伴矿景天生长及Zn、Cd吸收性的影响。水培试验结果显示,0.31～50μmol/L Cu处理14天对伴矿景天生长及对Zn、Cd吸收性没有显著影响;但100μmol/L Cu处理显著抑制植物生长,降低地上部Zn、Cd及根中Cd浓度,对根中Zn浓度变化没有显著影响。盆栽试验结果发现,在土壤Cu仅为3.61 mg/kg时伴矿景天生长不良,外加Cu显著促进其生长并随Cu浓度升高效应增加;但施用3 mmol/kgEDDS和再次外加250 mg/kg Cu处理使伴矿景天因体内Cu积累量过高而导致明显毒害,地上部Cu最高达1 068 mg/kg。可见低量Cu处理可促进伴矿景天生长,利于植物对土壤Zn、Cd的吸取修复,但土壤中Cu浓度过高将抑制Zn、Cd超积累植物的生长,降低其Zn、Cd吸收能力,在利用该Zn、Cd超积累植物修复高Cu的Zn和Cd污染土壤时应采取适当措施降低Cu毒害效应。     

Nitrogen fertilizer enhances zinc and cadmium uptake by hyperaccumulator Sedum alfredii Hance

Journal of Soils and Sediments - Nitrogen (N) fertilization is known to have a substantial effect on heavy metal uptake in plants. However, the impact of N fertilization on plant growth and heavy...     

Zinc and Lead Accumulation by Two Contrasting Ecotypes of Sedum alfredii Hance at Different Zinc/Lead Complex Levels

The old mined ecotype (OME) was more tolerant to high zinc (Zn) and lead (Pb) levels than the nonmined ecotype (NME) of Sedum alfredii H. The greatest stem values of Zn and Pb of the OME at Zn/Pb of 2.0/0.1 mM reached 19.9 and 0.460 g kg^?1 respectively, which was 15 times greater for Zn but similar for Pb as compared with the MNE. The greatest leaf values of Zn and Pb for the OME were about 67 and 400 times more than for the NME. At Zn/Pb level of 1.0/0.2 mM, the OME shoots achieved the maximum Zn and Pb accumulation. No antagonistic effect of Zn and Pb was noted in the OME grown below tolerable metal levels, and Zn addition could enhance Pb uptake by the roots. The extraordinary ability to tolerate and accumulate both Zn and Pb by the mined ecotype of Sedum alfredii H. could be valuable for phytoremediation of multimetal‐contaminated soils.     

可生物降解螯合剂GLDA和磷素活化剂促进东南景天提取土壤重金属的潜力

植物提取是重金属污染土壤的植物修复技术中去除重金属最具前途的方式之一。为了进一步提高植物对重金属的提取效率,向土壤施加螯合剂增加土壤重金属的可溶性,促进植物对重金属的吸收和积累,该技术被称为螯合诱导植物提取技术。EDTA（乙二胺四乙酸）由于其较强的络合能力,是目前常用和研究较多的螫合剂。但EDTA在环境中不易被生物降解,施入土壤的EDTA有着较长的残留效应,因此施用EDTA存在潜在的环境风险。     

镉硫交互对东南景天抗氧化酶活性的影响

通过营养液培养试验研究不同硫镉水平对超积累东南景天抗氧化酶活性的影响。结果表明,在增施镉水平下东南景天叶片的MDA含量随着硫水平增加显著降低,Cd0水平下S2处理显著降低MDA含量达12.4%。相反,东南景天叶片的MDA含量随着镉水平的提高显著增加18.4%～137.7%。镉硫交互对超积累东南景天叶片抗氧化酶活性有显著影响。超积累东南景天叶片SOD活性随着硫、镉水平的增加而增加,以S3〉S2〉S1,Cd100〉Cd10〉Cd0。增施硫显著提高Cd10和Cd100水平下东南景天叶片POD活性。在S1,S2水平下,增加Cd水平东南景天叶片POD活性显著增加,POD活性以Cd10〉Cd100〉Cd0。超积累东南景天叶片CAT活性随着硫水平增加而增加8.9%～21.3%,CAT活性随着Cd水平的增加而显著增加,增幅以S1和S2水平下较大。随着S,Cd水平的增加东南景天叶片的APX活性显著增加。镉硫交互对4种抗氧化酶的效应以APX〉CAT〉POD〉SOD。     

Arbuscular mycorrhizal fungi induce differential Cd and P acquisition by Alfred stonecrop (Sedum alfredii Hance) and upland kangkong (Ipomoea aquatica Forsk.) in an intercropping system

A greenhouse pot experiment was conducted to study cadmium (Cd) and phosphorous (P) acquisition of upland kangkong (Ipomoea aquatica Forsk.) intercropped with Alfred stonecrop (Sedum alfredii Hance) in a Cd-contaminated soil inoculated with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. There were four treatments, including monoculture of kangkong (control), intercropping with stonecrop (IS), and intercropping with stonecrop plus inoculation with Glomus caledonium (IS + Gc) or Glomus versiforme (IS + Gv). Both kangkong and stonecrop plants were harvested at week 8 after seeding or cutting. Compared with the control, IS tended to decrease Cd and P acquisition by neighboring kangkong via competition for phytoavailable Cd and P. The inoculation of Gc, but not Gv, significantly elevated Cd acquisition by stonecrop, and hence resulted in significantly lower Cd acquisition by kangkong and the subsequent Cd concentrations in both roots and shoots of kangkong. Both Gc and Gv significantly increased mycorrhizal colonization rates in stonecrop roots, as well as acid phosphatase activities and available P concentrations in the soil. However, only Gc significantly elevated P acquisition and shoot biomass of the host plant (stonecrop), while Gv significantly increased P acquisition and shoot biomass of neighboring kangkong rather than of stonecrop, causing a significant dilution effect on kangkong shoot Cd concentration. In addition, both Gc and Gv inoculation significantly decreased soil DTPA-extractable (phytoavailable) Cd concentrations by elevating soil pH. The results showed that Gc and Gv played totally different roles in the intercropping system for vegetable production and phytoremediation of Cd-contaminated soils.