3种水生植物对铅污染水体的抗性研究

通过盆栽试验,在静态模拟自然状况下的小型水体中设置3个铅污染水平,研究花叶芦竹、石菖蒲、水生鸢尾对不同浓度铅污染水体的净化能力及其抗性生理特征。结果表明:在不同浓度铅污染水体中,石菖蒲的长势最好,其株长和茎长均达到最高,可达61.17 cm和41.23 cm;花叶芦竹的根长则表现为最好,为21.23 cm。3种水生植物的根系活力表现为花叶芦竹石菖蒲水生鸢尾。在低浓度和高浓度铅污染水体中,石菖蒲的叶绿素a含量高于水生鸢尾和花叶芦竹,水生鸢尾的叶绿素b含量高于石菖蒲和花叶芦竹;在CK和低浓度铅污染水体中,3种水生植物的叶绿素a含量、叶绿素b含量和总叶绿素含量均表现为最高。花叶芦竹对铅污染水体的净化能力最强,净化能力随着铅浓度的增加也发生了下降。因此,花叶芦竹、石菖蒲和水生鸢尾3种水生植物对不同浓度铅污染水体均有一定的适应性和净化效果,表现为石菖蒲的适应性较强,花叶芦竹净化效果最好。     

凤尾蕨对铅污染土壤的修复机理研究

以景观植物凤尾蕨作为供试植物,研究其对土壤铅污染的修复效果,并通过分析凤尾蕨植物酶、土壤酶活性的变化,铅积累量的变化等探讨其可能的修复机理。结果表明:叶绿素、植物POD酶(过氧化物酶)、植物CAT酶(过氧化氢酶)一系列指标,在0～500 mg·L~(-1)时随着铅浓度的增加而上升,植物SOD酶(超氧化物歧化酶)在铅胁迫下呈下降趋势,表明凤尾蕨具有一定的耐铅性能;凤尾蕨可以吸收高浓度Pb,其地下部分与地上部分的铅积累量均随土壤铅浓度的升高而增加,地下部铅最大富集量82.578 mg·kg~(-1)、地上部铅最大富集量16.153 mg·kg~(-1),且地下部分和地上部分的富集系数均大于1,其中地下部最大富集系数达10.819,表明凤尾蕨具有将土壤中重金属富集在植物体内的能力;在低浓度Pb(0～500mg·L~(-1))处理时,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶三种酶活性相对于对照组有所增加,表明凤尾蕨根际微生物在低浓度铅污染情况下,可协同植株强化对重金属污染土壤的修复作用。     

冬季农田杂草荠菜对铅的生理响应及积累特性研究

为寻找新的铅超富集植物以弥补目前国内铅超富集植物的不足,通过盆栽试验,研究了荠菜[Capsella bursa-pastoris(L.)Medic]在不同铅浓度(0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 mg·kg~(-1))处理下的生长、生理及对铅的积累特性。结果表明,在所有铅处理条件下,荠菜均能正常生长,且未出现任何中毒症状。荠菜的株高、根长、叶长、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、地上部与根系生物量均随土壤铅浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,且几乎所有铅处理组的生长状况明显优于对照组。荠菜的地上部铅含量和铅积累量、根系铅含量和铅积累量、植株铅积累总量、富集系数、转运系数则随土壤铅浓度的增加而升高。在土壤铅浓度为1000 mg·kg~(-1)时,荠菜地上部、根系的铅含量分别为1 036.14、1 201.37 mg·kg~(-1),超过铅超富集植物临界值(1000 mg·kg~(-1))。地上部富集系数在土壤铅浓度高于600 mg·kg~(-1)时超过1,但转运系数均小于1。同时,荠菜的抗氧化酶活性(SOD、CAT)随土壤铅浓度的增加而升高,丙二醛(MDA)含量和活性氧自由基(H_2O_2、O_2~-)含量则处于较为稳定状态。因此,荠菜不仅有较强的铅富集能力与稳定的转运能力,而且具有较强的耐铅性,可作为一种新的铅富集植物应用于铅污染土壤修复。     

4种水生植物配置模式对铅污染的净化效应

通过盆栽试验,研究花叶芦竹、石菖蒲、水生鸢尾和美人蕉在不同配置模式下,其植物根系活力、叶绿素含量及对水体和土壤铅的净化效果。结果表明,在不同配置模式下,根系活力变化的大小依次为4种植物混种> 3种植物混种> 2种植物混种>单种植物。4种水生植物的叶绿素a、b和总叶绿素含量均表现为混种模式>单种模式。在4种水生植物的混种模式中,包含花叶芦竹和美人蕉的组合模式中水体铅含量和土壤铅含量较低。其中,花叶芦竹+石菖蒲+美人蕉混种模式中,水体和土壤铅含量分别为0.10和8.15 μg·mg^-1。花叶芦竹和美人蕉由于其根系的特点,使花叶芦竹的地上部分铅含量较高,而美人蕉的地下部分铅含量较高。且在与这2种水生植物混种的模式中,这种效应更加明显。综合考虑净化效果和经济因素,认为花叶芦竹+石菖蒲+美人蕉混种模式对铅污染的净化效果最好。     

野生曼陀罗生态学特性及镉铅携带量的研究

采用样线法对豫北某铅冶炼厂周边野生曼陀罗生态学特性及富集转运携带镉铅的能力进行调查。结果表明:冶炼厂周边土壤受到镉铅污染,镉的污染程度大于铅。随着与企业距离的减小,镉铅污染程度增加,且植物多样性减少,而曼陀罗能正常繁衍生长,未表现出明显毒害症状,其生物量甚至还有所增加;曼陀罗不同部位镉铅含量,其总体趋势为叶茎根,叶片镉、铅含量最高可达46.89、446.75 mg·kg~(-1),地上部镉铅平均转运系数均大于1,具有较强的转运能力;其单株最大镉铅携带量分别为3.84、44.54 mg,地上部平均携带镉铅量超过90%,堪比一些超富集植物。曼陀罗生物量大、抗逆性强,在修复镉铅污染土壤中具有优势。     

外源柠檬酸对3种观赏植物修复铅污染土壤的影响

【目的】探讨外源柠檬酸添加对3种观赏植物修复铅污染土壤的作用。【方法】采用盆栽试验,研究外源柠檬酸的添加对鸢尾(Iris tectorum Maxim.)、萱草(Hemerocallis fulva)和美人蕉(Canna indica L.) 3种观赏植物修复铅污染土壤的影响。【结果】(1)与对照相比,添加柠檬酸显著降低了土壤的p H值。(2)柠檬酸的添加显著改善了3种观赏植物的生长状况,增加3种植物的株高、根长、生长量,增加其根冠比,其最高值分别为1.43、0.92和4.95。(3)通过对比3种观赏植物地上部分和地下部分铅含量可知,柠檬酸的添加显著促进了3种观赏植物的地上部分铅积累量,与未添加柠檬酸相比,添加柠檬酸的地上部分铅含量与未添加柠檬酸差值范围分别为0.15～1.38、0.23～2.25和0.05～0.35 mg·kg~(-1)。(4)从地上部铅积累量和转运系数来看,3种观赏在有柠檬酸添加时,可显著增加其转运能力,但萱草由于自身的生长特性,富集效应较鸢尾和美人蕉差。【结论】3种观赏植物均可作为土壤铅污染修复植物使用,添加柠檬酸可有效提高3种观赏植物对铅污染土壤的修复效率。     

Cd胁迫对类芦生长及酶活性的影响

以类芦为材料,测定不同Cd胁迫浓度下类芦相关形态生理指标,探讨类芦在Cd污染矿区正常生长的响应机制。结果表明:低Cd浓度处理对类芦分蘖数、叶片数、株高、最大叶长有一定促进作用,随Cd浓度的增加,抑制作用逐渐增强;Cd胁迫对类芦根长和表面积有显著抑制作用,但对根平均直径(Cd≤100 mg·kg~(-1))和根体积(Cd≤50 mg·kg~(-1))有显著促进作用;Cd胁迫下类芦抗氧化酶活性下降,MDA含量升高,根系和地上部分生物量等指标均逐渐减小,阻碍了类芦的生长;不同Cd浓度胁迫下类芦根系及地上部分Cd含量逐渐增加,且转运系数大于1,对Cd具有一定富集能力。研究表明,Cd胁迫会抑制抗氧化酶活性等阻碍类芦正常生长,类芦通过调整生长格局、提高根系平均直径和表面积、刺激地上部分富集转运能力来适应Cd胁迫。     

土壤Pb污染修复植物的耐性及累积特性比较

为筛选Pb污染土壤修复植物,在文献调研的基础上,选择禾本科、豆科、菊科和茄科的12种植物作为研究对象,采用室内盆栽试验,进行不同质量浓度(0、500、1 000、1 500、2 000mg·kg~(-1))的Pb胁迫处理。通过分析植物根长、株高、生物量、地上部和地下部Pb含量,比较不同植物对Pb的耐性及累积特性。结果表明:随着Pb处理浓度的增加,12种植物的生物量均呈现下降的趋势且植物Pb积累表现出明显的根系茎叶的分异特性;通过耐Pb性综合评价,三叶草、黑麦草、早熟禾可作为铅锌矿区耐性栽培植物;在土壤Pb施加浓度为1 500 mg·kg~(-1)时,富集系数大于1的共有6种,依次为:早熟禾(3.46)三脉紫菀宽伞变种(3.34)黑麦草(2.32)狗牙根(1.78)黑心菊(1.72)辣椒276(1.26);转运系数大于1的共有3种,依次为:辣椒276(1.36)黑心菊(1.30)紫花苜蓿(1.23)。最后综合富集、转运系数及修复潜力指数,得出黑心菊在1 025mg·kg~(-1)时,其地上部铅积累量最高,为2.576mg·株~(-1),具有很好的铅修复潜力,可作为铅超富集植物的先锋物种。     

三种花卉对土壤铅的耐性及富集特征研究

为寻找铅污染土壤净化和景观化的材料,采用盆栽方法,研究了三种花卉在铅污染条件下对铅的富集及耐性特征。结果表明三种观赏花卉中金鱼草(Sprekelia formosissima(L.)Herb.)地上部吸收富集铅的量最大,积累铅能力最强,其次为紫罗兰(Matthiola incana),万寿菊(Tagetes erecta)吸收积累铅能力最弱;根部铅富集量最大的为万寿菊,其次为金鱼草,紫罗兰根部铅吸收积累能力最弱。在Pb浓度为1 000 mg·kg-1时,铅污染可以刺激紫罗兰和金鱼草生长,使其根部和地上部的生物量增加,这两种花卉对铅污染的抗性很强,可用作铅污染土壤的稳定修复植物。     

铅污染条件下小飞蓬的铅积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

为明确不同浓度铅胁迫对小飞蓬的生长及叶绿素荧光特性的影响程度,揭示小飞蓬对重金属铅耐性的生理机制,设置五个铅浓度梯度(0、200、500、1000、1500 mg·kg~(-1)),研究在不同铅胁迫条件下,小飞蓬的生物量(干重)、铅积累、叶绿素含量及叶绿素荧光特性的变化。结果表明:铅浓度为1500 mg·kg~(-1)时,小飞蓬的生物量(干重)、株高和叶绿素含量都受到显著的抑制(P0.05)。当铅浓度在1000 mg·kg~(-1)以下时,光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(q P)、电子传递速率(ETR)和有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)与对照组差异均不显著(P0.05);当铅浓度达到1500 mg·kg~(-1)时,Fv/Fm、q P、ETR、Fv′/Fm′与对照组差异性显著(P0.05),表明铅浓度小于1000 mg·kg~(-1)时,小飞蓬的反应中心光合活性未受到影响,有较强的适应能力。小飞蓬地上部与地下部的铅积累随铅浓度的增加而显著上升(P0.05),当铅浓度达到1000 mg·kg~(-1)时,地上部与地下部的铅积累量达到最大,分别为240.2 mg·kg~(-1)和333.5mg·kg~(-1),表明在铅污染区小飞蓬具有较强的铅积累能力。综上所述,小飞蓬在1000 mg·kg~(-1)以下的铅污染区有较强的适应能力,对铅污染土壤的修复也具有一定的应用潜力,因此可考虑将小飞蓬作为铅污染土壤修复的潜在物种。     

普陀山苔草对铅锌的富集特性及生理响应研究

【目的】野外调查发现普陀山苔草可能是一种铅富集植物,为了进一步确定普陀山苔草的铅锌富集特性。【方法】利用控制性盆栽试验研究铅锌单一及交互因素对普陀山苔草的生长、生理代谢及铅锌积累的影响。【结果】普陀山苔草对铅具有较强的富集能力,同时锌元素对普陀山苔草吸收铅具有协同作用。试验表明在铅浓度为600 mg/L、锌浓度为125 mg/L和250 mg/L时,其地上部分铅含量分别为3 299.92、3 212.76 mg/kg,铅转运系数和富集系数均大于1,其吸收铅的能力达到超富集。在铅浓度≤600 mg/L、锌浓度≤125 mg/L的单一及交互处理下,普陀山苔草的株高、根长、生物量较对照(P0Z0)显著增加(P0.05)。当锌浓度为125 mg/L时,可减缓普陀山苔草叶片质膜透性和丙二醛增加的趋势。此外,在铅浓度为600 mg/L、锌浓度为125 mg/L时,普陀山苔草生物量和根系活力增至最大,而叶片质膜透性减至处理中最小。【结论】普陀山苔草是一种特定条件下的铅超富集植物,且在铅浓度为600 mg/L、锌浓度为125 mg/L时,最适宜于普陀山苔草的生长、代谢及铅的富集。因此,可将其用于铅污染土壤和铅锌矿山的修复和治理。     

两种AMF对巨菌草根际土壤Cd生物可利用性以及Cd积累的影响

利用盆栽巨菌草(Pennisetum sp.)实验,研究了不同土壤镉(Cd)浓度(T0:空白;T1:5 mg·kg~(-1);T2:10 mg·kg~(-1);T3:15 mg·kg~(-1))条件下,接种两种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)[摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,Fm)和根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri)]后土壤中Cd的生物有效性、巨菌草生物量、巨菌草Cd积累量等的变化。结果表明:与不施加菌剂(CK)相比,接种AMF显著降低了土壤中Cd的生物可利用性,在5、10、15 mg·kg~(-1)处理下,接种Fm和Ri后可交换态Cd分别降低了18.65%、20.51%、6.53%和12.54%、16.64%、6.66%;在10、15 mg·kg~(-1)处理下,接种Fm和Ri,植物地上部分生物量分别增加了20.98%、36.94%和36.54%、43.88%,地下部分生物量增加了14.31%、21.79%和25.78%、12.83%。接种AMF显著提高了巨菌草对Cd的吸收能力,其中在5 mg·kg~(-1)处理下接种Ri,巨菌草的重金属富集系数(BCF)最高,达到0.77,由于植物地上、地下部分Cd的含量均增加,巨菌草的Cd转移系数(TF)并没有显著变化。     

铅镉复合污染对不同品种蕹菜生长和重金属累积特性的影响

通过盆栽试验,研究铅镉复合污染胁迫下11个蕹菜品种在生物量、铅镉吸收量及其对铅镉转运系数等的品种间差异。结果显示:不同品种蕹菜的生物量受重金属铅镉复合污染胁迫的影响不同,其中品种K1、K2、K4和K9的地上可食部分生物量被抑制,抑制率在11.8%~44.1%,而其他7个蕹菜品种地上可食部分生物量均有所提高,促进率在11.2%~72.6%。在铅镉复合污染胁迫下,地上可食部分生物量依然较高的蕹菜品种有K2、K3、K6、K7、K8、K10和K11;吸收Pb、Cd能力均较高的蕹菜品种有K4、K7和K8,吸收Pb、Cd能力均较低的蕹菜品种有K2和K11。所有品种蕹菜对重金属Cd的转运系数平均值为60%,而对Pb的转运系数平均值为26%,说明Cd由蕹菜根部转运到其地上可食部分的能力更强,对蕹菜的毒害作用更强。研究还表明,不同品种蕹菜在重金属铅镉复合污染胁迫下其生物量、铅镉累积量和转运系数存在差异性,以产量高、铅镉吸附量低为原则,蕹菜品种K2青梗大叶空心菜和K11半青白空心菜是栽培在重金属铅镉复合污染土地上相对较好的选择。     

生菜对镉胁迫的生理响应及体内镉的累积分布

为了揭示生菜对镉毒害的响应,采用种子发芽和营养液基质栽培试验,从种子萌发、生理特性及镉的累积、分布等方面研究镉胁迫对生菜的影响。结果表明,镉胁迫显著降低种子发芽势,1 mg·L~(-1)镉胁迫显著提高发芽率,而其他浓度显著降低发芽率。基质栽培试验中,50、100 mg·L~(-1)镉对生菜生物量有显著促进作用,不同浓度镉对根冠比无显著影响;低浓度(5 mg·L~(-1))镉显著促进叶绿素总量和叶绿色a含量;高浓度镉(10~200 mg·L~(-1))胁迫显著降低叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b含量。镉浓度为5 mg·L~(-1)时,丙二醛(MDA)含量显著增加,随着镉浓度进一步提高,除20 mg·L~(-1)时MDA出现显著下降外,其他处理与对照无显著差异;随着镉浓度增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低,过氧化氢酶(CAT)活性先升高后下降,过氧化物酶(POD)活性逐渐升高。生菜地下部分和地上部分镉含量均随镉浓度的升高而显著增加;且在同一镉浓度下,地下部分镉含量显著高于地上部分;随镉浓度的升高,地上部分的生物富集系数逐渐下降,而地下部分呈现先升高后下降的趋势,转运系数则显著下降。随着添加镉浓度的增加,地下部分亚细胞中各部分镉含量呈现指数累积趋势,而地上部分亚细胞中镉含量呈直线累积趋势;同一镉浓度下,地上部分亚细胞中的镉含量远低于地下部分;地下部分镉在亚细胞中的分布特征为细胞壁可溶组分细胞器,地上部分为细胞壁、可溶组分细胞器。因此,地下部分(根系)的滞留作用和细胞壁的固持是生菜应对镉胁迫的重要机制。     

小酸模对不同浓度铅、锌的富集与转移

通过人工盆栽试验,研究在不同浓度铅、锌胁迫下,小酸模对铅、锌的富集与转移。结果表明,在单一浓度铅、锌胁迫和铅锌混合胁迫条件下,小酸模地上部分对铅的富集系数为0.04~0.13,地下部分对铅的富集系数为0.07~0.22,对铅的转移系数为0.11~1.08。小酸模地上部分对锌的富集系数为0.32~4.23,地下部分对锌的富集系数为0.15~2.25,对锌的转移系数为1.41~2.62。小酸模在一定浓度的锌、铅锌胁迫下,对锌的富集系数、转移系数均大于1,地上部分对锌的富集量最大可达4 201.40 mg/kg。小酸模对锌有较强的富集和转移能力,接近锌的超富集植物,可作为治理和修复铅锌污染土壤的修复植物。     

天竺葵对土壤中铅的吸收和耐性研究

采用温室盆栽培苗和室内原子吸收法,研究天竺葵在铅污染土壤中对铅的吸收和耐性牲以及铅在其体内分布规律.结果表明,天竺葵是一种对铅有较高耐性的植物.随着土壤中铅浓度增加,与对照相比,生物量在铅浓度增加1 000mg/kg 时,才有显著下降,但对铅的吸收量较低,当土壤中铅浓度增加1 500mg/kg时仅吸收169.5mg/kg;地上部分吸收量远小于地下部分的吸收量,转移系数小于0.5.可以利用其对铅的高抗性以达到增加土地的利用价值,恢复铅污染土壤的生态作用.     

重金属铅、镉在白榆中分布规律和累积特性研究

研究了重金属铅、镉在白榆中分布和积累,了解其对重金属镉、铅的耐性和抗性,为重金属严重污染地区的造林提供技术依据。通过盆栽试验,探讨了白榆在铅、镉单一及复合处理条件下,对铅、镉元素的吸收累积特性。结果表明:在铅、镉单一及复合处理下,铅、镉元素在白榆各器官中分布规律均表现为:根>茎>叶;在铅、镉单一处理下,转运系数均随处理浓度增加而降低;铅、镉在其地上部分、地下部分的富集系数随处理浓度增加而呈先增后减的趋势;在复合污染下,镉对叶、茎累积铅具有协同作用,对根累积铅无明显影响,铅对根、茎、叶累积镉具有拮抗作用。白榆对铅、镉元素不符合超富集植物条件,但对铅、镉元素表现出一种耐性,因此,白榆适用于铅、镉污染区的种植和绿化。     

棉杆炭对镉污染土壤小白菜生长及镉迁移的影响

为探索生物质炭对污染土壤-作物体系中镉迁移的钝化效果,本研究以小白菜为对象,采用盆栽试验,在土壤Cd2+水平为0、1、6、12mg/kg和棉杆炭添加量分别为0、10、20、50g/kg处理下,测定土壤pH值、小白菜株高、生物量及小白菜地上部分和地下部分中镉的含量,探究施加棉杆炭对土壤-小白菜体系中镉迁移的影响。结果表明,棉杆炭添加可短期内极显著提高土壤的pH值(P 0.01)。在不同镉污染土壤中,添加棉杆炭可以显著增加小白菜的生物量(P 0.05),尤其是10g/kg棉杆炭添加处理,极显著增加了小白菜的生物量(P 0.01)。添加棉杆炭能够有效提高小白菜的成活率,对株高影响不显著(P0.05)。在1mg/kg土壤镉污染中,转运系数大于1,随棉杆炭量的增加,小白菜地上部分富集系数逐渐减少,地下部分的富集系数逐渐增加,说明镉从植物地下部分向地上部分转移量不断降低。在6mg/kg土壤镉污染浓度下,当棉杆炭添加量为10g/kg时,转运系数大于1,而当棉杆炭添加量大于10g/kg后,转运系数小于1,说明植物地下部分镉含量大于地上部分,棉杆炭的添加有效阻控了镉向植物地上部分的迁移。     

25 种观赏植物的重金属富集特性研究

采用10科25种观赏植物进行重金属富集特性试验,它们均能够在受到轻度污染的Cd-Pb-Cu土壤上正常生长.富集系数大多与土壤重金属质量分数显著相关,与各器官生物量不相关,生物量大的植物也有可能富集更多的重金属.凤尾蕨、肾蕨和万寿菊地上部及地下部Cd富集系数均大于1,紫苏地上部及地下部Pb富集系数均大于1,小蚌兰地上部及地下部Cu富集系数大于1,表现出较强的重金属富集能力.地上部富集系数大于1,同时生物量大的观赏植物地上部能积累更多重金属,用于污染修复更具有潜在优势.     

不同土壤铅含量条件下三裂叶豚草生长及铅富集特征

随着道路交通的快速发展,公路两侧土壤铅含量通常显著高于土壤背景值。三裂叶豚草(Ambrosia trifida L.)是入侵我国北方地区的重要杂草,其在公路两侧通常形成单优种群呈集群分布,但关于土壤铅含量对三裂叶豚草生长发育的影响尚不清楚。采用盆栽试验,设置土壤铅含量分别为背景值(CK),100,250,500,1000mg·kg~(-1)共5个处理,分析土壤中不同的铅含量对三裂叶豚草生长及铅富集特性的影响。结果表明,随着土壤铅含量的升高,三裂叶豚草根系和地上部分的铅含量均增加,而且随着生长发育三裂叶豚草组织中铅含量不断上升。但三裂叶豚草铅转运系数低,根系铅含量要显著高于地上部分铅含量,根系富集系数高于地上部分富集系数。三裂叶豚草生物量随着土壤铅含量的增加先升高后降低。低浓度的铅促进三裂叶豚草生长、根冠比增加和叶绿素含量提高。土壤铅含量为250mg·kg~(-1)时,三裂叶豚草生物量最大。但土壤铅含量继续增加,三裂叶豚草生物量下降,叶绿素含量降低。可见,在一定浓度范围内土壤铅能够促进三裂叶豚草生长,三裂叶豚草通过将铅积累在根系中以适应土壤铅含量的增加,公路两侧高铅含量的土壤斑块将有助于三裂叶豚草的分布和扩散。