土培条件下东南景天对镉的耐性和富集特性的研究

[目的]探讨土培条件下东南景天矿山与非矿山生态型植物对Cd耐性和富集能力的差异。[方法]采用土培盆栽的方法,以向水稻土中加入不同量的镉作为处理,研究东南景天两种生态型植物在不同镉含量土壤中的生长反应以及体内镉含量与积累量变化。[结果]两种生态型植物对土壤中不同含量Cd的生长反应不同,矿山生态型对土壤Cd的耐受阈值为300 mg/kg,非矿山生态型为50 mg/kg。矿山生态型地上部最大Cd含量为893 mg/kg,根部最大Cd含量为344 mg/kg;而非矿山生态型地上部和根部最大Cd含量分别为124和212 mg/kg。矿山生态型地上部Cd含量大于根部Cd含量,而非矿山生态型根部Cd含量大于地上部。矿山生态型地上部Cd积累量最大值为151.67μg/株;而非矿山生态型为11.99μg/株。两种生态型植物相比较,在相同Cd处理水平下,矿山生态型地上部Cd含量和Cd积累量均显著高于非矿山生态型。[结论]矿山生态型东南景天对土壤Cd的耐受和富集能力显著大于非矿山生态型。从植物对土壤镉的耐性、地上部与根部Cd含量及其比值来看,矿山生态型东南景天是一种Cd超积累植物。     

两种生态型拟南芥对缺硼反应差异的初步研究

通过盆栽试验研究两种生态型拟南芥Arabidopsis thaliana对缺硼反应的差异,以期利用Internet拟南芥数据库的生物信息进行油菜硼高效基因的精细定位和克隆.结果表明,苗期和花期是拟南芥对缺硼反应的敏感时期;拟南芥生态型NW20和NW933对缺硼反应有明显差异;苗期缺硼,地上部生物量NW20和NW933分别为1.41g·pot-1和0.19g·pot-1,前者显著高于后者;花期缺硼,NW20能够部分结实,种子产量为0.27g·pot-1;NW933严重"花而不实",种子产量为0g·pot-1.以同一生态型苗期地上部生物量或结实期种子产量缺硼处理与施硼处理之比为硼效率系数.苗期NW20和NW933硼效率系数分别为0.51和0.10;结实期分别为0.38和0.前者也显著大于后者.NW20为硼高效生态型,NW933为硼低效生态型.     

野茼蒿对镉的富集及其镉耐性

通过盆栽试验研究了不同镉(Cd)浓度(0、30、60、90、120、150、180mg.kg-1)胁迫下野茼蒿(Crassocephalum crepidioides(Benth.)S.Moore)的生长及其对Cd的富集特征。结果表明,随着Cd添加水平的增大,处理组野茼蒿的主根长、株高、叶绿素含量、根和地上部生物量均呈降低趋势,且主根长、株高、根和地上部生物量均显著低于对照植株;当Cd添加水平不断提高,处理组野茼蒿根和地上部Cd浓度呈显著增加趋势,而累积总量呈先增加后下降的趋势,但仍显著高于对照植株。处理Cd浓度为180mg.kg-1时,野茼蒿地上部Cd浓度最高,为1288.12mg.kg-1;处理Cd浓度为60mg.kg-1时,野茼蒿地上部Cd累积量最高,为每盆4.28mg。当Cd浓度≤90mg.kg-1时,野茼蒿生长正常,未出现Cd中毒症状。野茼蒿地上部Cd富集系数和转移系数分别为3.48～21.71和1.12～2.31。因此,野茼蒿对Cd具有较强的耐受性和转运能力以及其地上部对Cd的累积能力,适合于Cd污染土壤的植物修复。     

Cd Zn处理对烤烟生长和烟株Cd含量的影响

烤烟(Nicotiana tabacumL.)吸Cd能力较强,人们通过吸烟可吸入大量的Cd,对健康造成一定的危害。本试验采用室内盆栽方法,研究了不同浓度Cd(0、1、3、5、10mg·kg-1)和Zn(0、100mg·kg-1)处理对烤烟生长以及体内Cd、Zn含量的影响。结果表明,在没有加Cd的处理,烤烟上部叶、中部叶和下部叶含有一定浓度的Cd,说明烤烟具有较强的吸收和累积Cd的能力。烤烟叶片叶绿素a、叶绿素b、生物量随土壤Cd加入量的增加而显著下降,但Cd加入量为1mg·kg-1的处理与对照相比差异不大;Zn处理可缓解Cd处理造成的毒害,增加烟株的生物量,减少了烟株不同部位Cd的浓度。Cd在烤烟体内各器官中的累积量随土壤Cd浓度的增高而增大,且体内各器官Cd含量次序为:叶>根>茎;在不同部位叶的含量顺序为:下叶>中叶>上叶。从结果中可以看出,Zn抑制了Cd对烤烟的作用,从而可以通过在土壤中施加适量锌肥的措施,来降低烤烟对Cd的吸收和烟叶中Cd含量,从而减少其危害。     

镉-豆磺隆复合污染对小麦生物学性状与品质的胁迫

采用盆栽试验,研究了黑土土壤镉-豆磺隆复合污染对小麦生物学性状与品质的影响。结果表明,不同浓度的镉、豆磺隆复合对小麦辽春10号(TriticumaestivumL)生物量的影响表现出协同作用,而且随着镉浓度的增加,小麦株高、地上部鲜重与干重以及根的鲜重与干重表现出下降的趋势,其中当镉的浓度达到100mg·kg-1时,小麦生长迟缓,植株矮小等中毒症状比较明显,地上部鲜重变化最大,相对于对照下降了83.1%,根鲜重下降了72.0%,地上部干重下降了69.7%,根干重下降了63.0%,株高下降40.1%。加入豆磺隆后这种趋势更加明显,不同浓度豆磺隆表现出的抑制程度为:30μg·kg-1>10μg·kg-1>0。小麦积累镉的量,随着镉浓度的增加而增加,反映其品质不断下降。其中根部镉浓度增加的幅度很大,由41.2mg·kg-1增加到438.2mg·kg-1;但当投加镉的浓度达到100mg·kg-1时,小麦积累镉的量呈现下降的趋势;高浓度豆磺隆处理的小麦积累镉的量,低于低浓度处理的情况。     

汞在胡萝卜和白萝卜可食部位的富集规律研究

采用温室土壤盆栽试验，研究了不同汞水平（0、0．5、1．0、1．5、2,0、3．0mg·kg^-1Hg）对根菜类蔬菜白萝卜和胡萝卜生物量和可食部位富集汞的影响。结果表明，不同浓度的汞处理对两种根菜类蔬菜地上部没有表现出明显的毒害抑制作用，白萝卜和胡萝卜可食部位生物量没有显著性差异，可食部位汞含量随着土壤中添加汞含量的增加而升高，二者呈显著的正相关；在土壤中添加3．0mg·kg^-1的外源汞时，胡萝卜可食部位汞含量超过食品卫生标准（0．01mg·kg^-1），其余浓度处理两种蔬菜可食部位汞含量低于食品卫生标准。以国家食品卫生标准为依据，通过拟合回归方程计算得出了两种蔬菜土壤汞的表观临界含量分别为：白萝卜5．1mg·kg^-1、胡萝卜3．1mg·kg^-1。两种根菜类蔬菜相比较，胡萝卜可食部位富集汞的能力较强：两种蔬菜根际土壤中DTPA—Hg的浓度不到1μg·kg^-1，百分含量不足1％。     

水稻镉高积累品种对镉的富集特性

【目的】研究了水稻Cd高积累品种对Cd的富集特性,并探讨其对Cd污染土壤的修复潜力,为Cd污染农田修复提供理论依据。【方法】以前期筛选出的Cd高积累品种泸17-T2171（Lu17-T2171）和武金4B（Wujin4B）为试验材料,普通品种泸恢17（Luhui17）为对照,采用土培试验,分析其在不同Cd处理条件下分蘖期和扬花期的Cd含量、积累量等变化特征,并探讨其对不同Cd污染程度土壤的净化能力差异。【结果】（1）随着Cd处理浓度的升高,Cd高积累品种的生物量逐渐增加,与对照相比（Cd0）,Lu17-T2171生物量在分蘖期和扬花期Cd50条件下分别增加了33.96%和19.51%,Wujin4B分别增加了54.71%和15.22%。（2）高积累品种在分蘖期对Cd的吸收能力较强,特别是在Cd50条件下,Lu17-T2171地上部和根部Cd含量分别达到87.24和400.59 mg•kg-1,分别为Luhui17的2.38和2.86倍;Wujin4B地上部和根部Cd含量分别达到102.26和384.77 mg•kg-1,分别为Luhui17的2.79和2.86倍。两类水稻品种对Cd的富集系数均随着Cd处理浓度的增加而下降,且高积累品种富集系数明显大于普通品种。（3）高积累品种在扬花期对Cd的积累能力较强,在Cd50条件下,Lu17-T2171地上部和根部Cd积累量分别达到1 847.20和892.06 μg/pot,分别为Luhui17的2.91和2.74倍;Wujin4B地上部和根部Cd积累量分别达到1 895.37和783.42 μg/pot,分别为Luhui17的2.98和2.41倍,且高积累品种扬花期迁移率明显大于普通品种。（4）高积累品种的全株和地上部净化率明显高于普通品种。在Cd50条件下,Lu17-T2171扬花期整株和地上部净化率分别达到5.07%和3.42%,分别为Luhui17的2.86和2.90倍,Wujin4B整株和地上部净化率分别达到4.96%和3.51%,分别为Luhui17的2.79和2.98倍。【结论】在高Cd处理条件下,水稻Cd高积累品种对Cd有较强的吸收和富集能力,可作为农田Cd污染潜在的修复材料。     

水培条件下东南景天对镉的耐性与富集特性研究

[目的]探讨不同生态型东南景天对Cd的耐性和富集能力的差异。[方法]通过水培试验,研究东南景天矿山和非矿山2种生态型植物在不同cd供应水平下的生长情况以及体内Cd含量的变化。[结果]非矿山生态型东南景天忍耐环境Cd胁迫的临界浓度是100μmoL／L,而矿山生态型东南景天是400μmol／L。随着供Cd水平的提高,2种生态型植物各部分的Cd含量均呈升高的趋势。非矿山生态型东南景天叶和茎中的最大cd含量分别为493和934mg／kg（DW）,而矿山生态型东南景天叶和茎中的最大Cd含量分别为4933和3874mg／kg（DW）。在相同供Cd水平下,非矿山生态型东南景天各部分的Cd含量大小次序为根〉茎〉叶;而矿山生态型东南景天各部分的Cd含量大小次序为叶〉茎〉根。[结论]水培条件下,东南景天矿山生态型比非矿山生态型具有更强的忍耐、吸收和向地上部转运Cd的能力。     

镉在虾夷扇贝的沉积及对GPx、GST的影响

为了解海洋重金属污染物镉(Cd)在虾夷扇贝体内鳃、消化腺组织中的沉积规律及对其抗氧化防御系统的影响,将虾夷扇贝置于不同Cd浓度污染的水环境中,观察其镉的累积及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)的变化规律。结果显示,鳃、消化腺中最大Cd沉积分别出现在10d,0.2mg·L-1胁迫组(鳃,134.20μg·g-1)和14d,0.1mg·L-1胁迫组(消化腺,109.20μg·L-1),两组织Cd的浓度累积均随胁迫浓度的增加而升高;鳃、消化腺组织GSH-Px活性随胁迫浓度的升高、胁迫时间的延长均呈现先升高后降低的趋势,且后者GSH-Px活性显著高于前者;鳃、消化腺组织GST活性在胁迫浓度为中低浓度时(0.05mg·L-1、0.1mg·L-1),呈现先升高后下降趋势,但高浓度胁迫下(0.2mg·L-1),均在短时间内表现出明显的抑制。不同浓度的Cd随时间及胁迫浓度的增加可在虾夷扇贝体内出现明显累积,GPx、GST可作为虾夷扇贝Cd污染的生物标志物。     

镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选

 【目的】苋菜在中国的分布很广,品种资源丰富。通过筛选耐镉苋菜品种,发掘镉污染土壤植物修复资源。【方法】采用溶液培养方法,从来自不同生态区域的23个苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）中筛选出具有镉超富集能力的品种;采用赤红壤、黄棕壤、菜园土进行盆栽试验,研究苋菜在土壤Cd浓度分别为5、10、25 mg?kg-1时,对镉污染土壤的修复潜力。【结果】在溶液Cd浓度3 mg?L-1条件下培养,苋菜品种天星米地上部镉含量高达260 mg?kg-1。在土壤Cd浓度 25 mg?kg-1条件下,苋菜天星米地上部镉浓度高达212 mg?kg-1,富集系数达到8.5,地上部净化率达3.8%,各镉处理水平总生物量以及地上部生物量均未显著降低。【结论】苋菜天星米基本具备了镉超富集植物的特征,可用于镉污染土壤的生物修复。     

圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia）对重金属镉胁迫的响应及镉吸收效果研究

以圆叶决明2228(Chamaecrista rotundifolia)为材料,采用土培法,研究重金属镉对圆叶决明2228保护酶(SOD和POD)、生长(生物量、株高、SPAD值和含水量等)的影响,同时分析圆叶决明对镉的吸收效果.结果表明,重金属镉胁迫下圆叶决明2228保护酶活性均随着镉处理浓度的升高呈先升后降的趋势,其中20 mg·kg-1镉胁迫下SOD酶活性最强,50 mg·kg-1镉胁迫下POD酶活性最强;镉对圆叶决明的生长抑制表现为抑制植物的生长,降低株高和生物量,但与叶绿素相关的SPAD值无显著变化.通过镉含量分析可知,圆叶决明2228吸收的镉量均未超过镉临界指标含量,因此该植物不是镉超富集植物,但生物富集系数大于1,为镉耐性植物.由于圆叶决明生长过程中生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属镉,圆叶决明2228具有修复轻度镉污染土壤的潜能.     

顺天降镉剂对降低稻米中镉含量的效果研究

通过叶面喷施顺天降镉剂,分别采用田间小区试验和大田对比试验,研究其对降低稻米中镉含量的效果。试验结果表明,通过叶面喷施顺天降镉剂的水稻精米中镉含量明显降低,小区对比试验早稻降低27.3%,晚稻降低40.3%;大田示范早稻春优84和晚稻五优华占分别下降12.1%和18.6%。通过对晚稻小区的测产,喷施顺天降镉剂还可以小幅度增加水稻产量,增幅为7.1%。     

镉对烟草的胁迫与烟叶控镉措施研究进展

由于烟草易富集镉,并且卷烟烟叶中的镉在抽吸时可随主流烟气进入人体,进而危害吸食者健康。因此,烟草中的镉研究越来越受到大家的关注。综述了烟草中镉的来源,镉对烟草生长发育、生理生化、烟叶品质的影响以及烟草镉防治的相关措施等近年来的研究进展,以期为烟草中镉研究提供理论参考。     

镉胁迫对不同基因型水稻生长和镉吸收的影响

采用盆栽试验,以水稻不育系、恢复系以及水稻品种为研究对象,探索了在土壤中不同浓度镉胁迫下水稻各生长期状况以及镉的吸收特性.结果表明:镉胁迫促进了川33B水稻的分蘖;低浓度镉胁迫促进S527与Lemont水稻分蘖,高浓度则抑制分蘖;分蘖期对镉胁迫不敏感的品系为Ⅱ-32B.同一基因型水稻在不同镉浓度胁迫下,株高和穗长差异均不显著.低浓度镉胁迫能提高水稻有效穗的形成和增加千粒重,高浓度则起抑制作用.除不育系Ⅱ-32B外,供试的其余品系水稻籽粒和秸秆中镉含量均随土壤镉浓度增加而升高.恢复系T3028和水稻品种岗优725的籽粒富集镉的能力较强,不育系川33B籽粒不易富集镉.不同基因型水稻耐受镉的浓度约为0.3 mg/kg.     

含Cd磷肥不同施用量对水稻产量及Cd累积的影响

采用2年大田试验,研究低镉(Cd)磷肥不同施用量对水稻产量及地上部Cd累积的影响。结果表明,施低Cd磷肥显著增加水稻稻谷和稻秆产量,但不同施磷量间稻谷产量差异不显著。随施磷量的增加,稻谷Cd含量呈先增加后下降的趋势,但均在国家粮食卫生控制标准0.2 mg·kg-1规定内。当施磷(P2O5)量为63 kg·hm-2时,稻谷Cd含量及稻谷、茎叶和地上部Cd累积量最高,显著高于对照;但施磷量增至252 kg·hm-2时,稻谷Cd含量与对照相当,而茎叶Cd含量显著下降。水稻对磷肥中Cd的吸收率随施磷量的增加而显著下降。当施磷量低于81 kg·hm-2时,水稻地上部对磷肥中Cd的吸收率超过100%。指数回归方程表明,随磷肥进入土壤的Cd含量基本被水稻地上部完全吸收时的磷肥施用量早、晚稻分别为116.6、174.6 kg·hm-2。因此,生产上按当前适宜施磷量施用,既能兼顾水稻产量,又能保障稻谷和土壤生态安全。     

不同程度镉污染对棉花生长和镉富集特征的影响

【目的】研究不同程度镉污染土壤下棉花生长和镉富集的特征。【方法】采用盆栽模拟方法,添加外源镉,分析棉花种植后土壤pH和镉含量的变化,以及镉胁迫对棉花生长和镉积累量的影响。【结果】棉花根系具有酸化作用,使其根际土壤pH下降,随镉胁迫浓度的增加,酸化受到抑制,土壤有效态镉含量随之显著降低。棉花株高和地上部生物量随镉浓度增加逐渐降低,根系则相反。棉花各器官镉含量、转移系数与积累量随镉浓度的增加显著升高。在不同镉胁迫下,棉花根系镉富集系数均>1。在10 mg/kg镉胁迫下茎、叶和蕾富集系数分别达到0.98、0.33和0.63;镉富集量分别为74.01、39.5和98.623 μg/盆,表现出较强的积累能力。【结论】在镉胁迫下棉花根系生物量增加,地上部生物量降低,随镉浓度的增加,棉花镉积累量增大,在5和10 mg/kg镉胁迫下棉花地上部镉积累量显著高于地下部。     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉(Cd)的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米(可食部位)对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系.结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁>可溶性部分>细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762-2005对大米中Cd的限最标准(≤0.2 mg·kg~(-1)),水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0mg·kg~(-1)(博优225)、3.1 mg·kg~(-1)(矮糯).因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险.     

赤泥对Ｃｄ污染稻田水稻生长及吸收累积Ｃｄ的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

耐镉菌株对土壤镉形态及土壤微生物群落结构的影响

通过传统的分离方法和室内培养实验,从污染土壤中筛选和分离耐镉菌株并分析耐镉菌株对土壤镉形态及微生物群落结构的影响。从浙江省富阳市电镀厂污染土壤中分离得到具有强活化作用的耐镉菌株m6,形态学观察和16S rDNA序列分析可知,m6与Arthrobacter的16S rDNA序列具有99%的同源性,其在系统发育地位上属于Bacteria,Actinobacteria,Actinobacteridae,Actinomycetales,Micrococcineae,Arthrobacter。研究表明耐镉菌株m6可使土壤中水溶态镉增加2倍多,可交换态镉增加16%。Biolog-ECO法的结果表明,接种耐镉菌株培养后土壤的AWCD值提高14%~146%,而且土壤微生物对31种碳源中的糖及衍生物、胺类碳源和多聚物类利用程度增加;磷脂脂肪酸法(PLFA)分析结果表明,与不接种菌株m6相比,接种土壤的脂肪酸总量增加了23.65%,代表真菌的特征脂肪酸(如18:2ω6,9、16:1ω5c、18:1ω9c)明显增加,但土壤的G^-/G⁺比值与对照相比降低38.6%,而且土壤中代表放线菌的特征脂肪酸(如l0Me 16:0、l0Me 17:0和10Me 18:0)的多样性有所降低。