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）。     

Zn胁迫对黑麦草幼苗生长、生理生化及Zn吸收的影响

采用营养液培养法,研究了不同Zn浓度(0,0.25,0.50,1.00,2.00 mmol/L)对黑麦草幼苗生长、过氧化物酶活性、脯氨酸、根系活力及Zn吸收的影响。结果表明,低锌胁迫对黑麦草幼苗生长无抑制,过度锌胁迫(Zn≥2 mmol/L)将降低黑麦草地上部干质量。幼苗叶内游离脯氨酸含量随锌胁迫时间、锌浓度增加而增加。随Zn胁迫时间增加幼苗POD活性先降后升、根系活力先升后降,锌处理的植株地上部POD活性随锌浓度增加先降低,然后增加,而根系活力随锌浓度增加而增加。黑麦草幼苗地上部和根系Zn含量随Zn浓度的增加而增加,当Zn浓度为2.00 mmol/L时,地上部Zn含量最大值为775.0 mg/kg。     

不同Zn浓度对黑麦草根分泌物、根际Zn形态及植物Zn蓄集的影响

A glasshouse experiment was conducted using a root-bag technique to study the root exudates, rhizosphere Zn fractions, and Zn concentrations and accumulations of two ryegrass cultivars (Lolium perenne L. cvs. Airs and Tede) at different soil Zn levels (0, 2, 4, 8, and 16 mmol kg-1 soil). Results indicated that plant growth of the two cultivars was not adversely affected at soil Zn level≤8 mmol kg-1. Plants accumulated more Zn as soil Zn levels increased, and Zn concentrations of shoots were about 540 /μg g-1 in Aris and 583.9μg g-1 in Tede in response to 16 mmol Zn kg-1 soil. Zn ratios of shoots to roots across the soil Zn levels were higher in Tede than in Airs, corresponding with higher rhizosphere available Zn fractions (exchangeable, bound to manganese oxides, and bound to organic matter) in Airs than in Tede. Low-molecular-weight (LMW) organic acids (oxalic, tartaric, malic, and succinic acids) and amino acids (proline, threonine, glutamic acid, and aspartic acid, etc.) were detected in root exudates, and the concentrations of LMW organic acids and amino acids increased with addition of 4 mmol Zn kg-1 soil compared with zero Zn addition. Higher rhizosphere concentrations of oxalic acid, glutamic acid, alanine, phenylalanine, leucine, and proline in Tede than in Airs likely resulted in increased Zn uptake from the soil by Tede than by Airs. The results suggested that genotypic differences in Zn accumulations were mainly because of different root exudates and rhizosphere Zn fractions.     

微囊藻毒素（MC-LR）在黑麦草幼苗体内的积累及对其生长的影响

采用室内发芽试验方法,研究了不同浓度微囊藻毒素MC-LR对黑麦草种子发芽率、幼苗生长及幼苗体内抗氧化酶SOD、POD和CAT活性的影响,同时用液相色谱/质谱法（L/MS法）检测MC-LR在黑麦草幼苗体内的积累。结果显示,随着MC-LR处理浓度升高,黑麦草种子发芽率逐渐降低;MC-LR对黑麦草幼苗株高和干重无显著影响;但4mg·L-1MC-LR处理对幼苗根长和鲜重具有显著抑制作用。MC-LR处理提高了黑麦草幼苗体内SOD和POD活性,但高浓度MC-LR对两种酶活性又具有一定抑制作用。随着MC-LR处理浓度升高,MC-LR在幼苗体内积累含量和生物富集系数逐渐增大。黑麦草幼苗体内可积累MC-LR,这有可能通过食物链途径对食品安全造成一定潜在风险。     

高羊茅和黑麦草对污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特征

以潮褐土为供试土壤,通过模拟试验研究了高羊茅(Festuca arundinacea)和黑麦草(Lolium multif lorum)对复合污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特点。结果表明,在土壤Cd,Pb,Zn复合污染处理条件下,高羊茅Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.76,19.77,418.18 mg/kg,地下部分别为129.82,256.66,354.66 mg/kg;黑麦草Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.57,26.13,467.18 mg/kg,地下部分别为114.53,155.98,513 48 mg/kg。通过方差分析,这两种草坪草的重金属富集量没有显著差异,并且富集规律呈现较为一致的特点。地上部的富集量和土壤重金属含量的离子冲量呈显著的线性相关。这两种草坪草对其重金属的富集能力顺序为:Zn>Cd>Pb,其中对Zn的吸收呈现富集植物的特性规律,当土壤Zn含量>400 mg/kg时,其转运系数>1,地上部对Zn的富集能力很强,可作为Zn污染土壤的修复植物。通过偏相关和多元回归分析表明,这两种草坪草在土壤Cd,Pb,Zn复合污染条件下均未产生复合效应。     

铝胁迫对黑麦草根系抗氧化酶活性和丙二醛含量的诱导特征研究

以多花黑麦草(Lolium multiflorum)为试材,通过水培试验方法,研究不同浓度梯度铝胁迫对黑麦草幼苗根系抗氧化酶活性和丙二醛含量的诱导特征,从而揭示黑麦草根系耐铝机制。结果表明:(1)在整个试验过程中,SOD、POD、CAT活性变化规律相一致。当铝浓度介于0~50 mg L-1范围内,SOD、POD、CAT在整个实验过程中活性显著增加(P<0.05),高于对照,并在50 mg L-1铝浓度处理下,活性达到最大;当铝浓度为100 mg L-1时,SOD、POD、CAT在铝处理时间≤8 h时活性显著增加(P<0.05),高于对照,在铝处理时间>8 h时活性明显降低(P<0.05),低于对照;当铝浓度介于100~500 mg L-1范围内,SOD、POD、CAT在整个实验过程中活性先升高(≤8 h)后降低(>8 h),均明显低于对照(P<0.05)。(2)MDA含量变化趋势同SOD、POD、CAT活性变化趋势正好相反。当铝浓度介于0~50 mg L-1范围内,MDA在整个实验过程中含量显著降低(P<0.05),低于对照,并在50 mg L-1铝浓度处理下,含量达到最小;当铝浓度为100 mg L-1时,MDA在铝处理时间≤8 h时含量显著降低(P<0.05),低于对照,在铝处理时间>8 h时含量明显升高(P<0.05),高于对照;当铝浓度介于100~500 mgL-1范围内,MDA在整个实验过程中含量先降低(≤8 h)后升高(>8 h),均明显高于对照(P<0.05)。研究结果表明黑麦草根系在短时间内对铝胁迫有一定的耐性,并且耐受范围随着铝处理时间的延长而变小。     

Cd Zn交互作用对金针菇富集重金属的影响

以金针菇为试验材料,在基质中分别单独添加和同时添加不同浓度的Cd、Zn,采用栽培袋接种培养法研究了食用菌富集Cd、Zn以及Cd、Zn交互作用对食用菌累积重金属的影响。结果表明,低浓度的Cd（〈1mg·kg^-1）、Zn（〈600mg·kg^-1）能够促进金针菇的生长,但是高浓度的Cd、Zn对金针菇生长会产生抑制作用。随着栽培基质中Cd、Zn处理浓度的增高,金针菇子实体中的Cd、Zn浓度也随之增加。Cd—Zn之间表现为互相拈抗作用,金针菇子实体内的Cd含量随着培养基质中Zn浓度的增加而显著降低（P〈0．05）,Cd浓度降低比例与Zn／Cd比值之间呈显著的正相关（P〈0．01）。在Zn处理浓度为600mg·kg^-1,Cd处理浓度分别为1mg·kg^-1和10时,与不加Zn相比,金针菇子实体Cd含量分别降低29％和11％。Cd对Zn也表现出一定的拮抗作用,但是除在Zn为0和Cd为10mg·kg^-1处理时拈抗作用显著（P〈0．05）外,其余处理没有达到显著水平。而在10mg·kg^-1 Cd和600mg·kg^-1 Zn处理条件下,金针菇生物量显著下降,可能是由于Cd—Zn协同作用,造成毒害作用的结果。     

改良剂对柴油污染土壤中黑麦草生理代谢的调节

开展了土壤柴油污染的单因素盆栽实验和柴油污染盐渍化土壤中添加锯末-硝酸铵-磷酸二氢钾的三因素正交盆栽实验,对黑麦草幼苗抗氧化酶活性和叶绿素含量进行了分析,探究了柴油污染土壤中黑麦草幼苗的生理变化与调节。结果表明,土壤柴油污染显著减小了黑麦草幼苗生物量,与对照相比,叶SOD活性在柴油浓度0.3%和0.9%时显著降低,POD和CAT活性在0.6%和0.9%柴油浓度下显著降低;根SOD活性在0.9%柴油浓度下显著增大,POD活性在0.6%和0.9%柴油浓度下显著下降。受柴油污染的盐渍化土壤,施加锯末体积分数为10%时,黑麦草幼苗叶POD和CAT活性显著增强,叶绿素a和叶绿素b含量显著增加;施氮量为0.3 g·kg~(-1)土时,黑麦草幼苗叶绿素a和叶绿素b含量显著增加。可见,土壤受柴油污染时,添加锯末和硝酸铵可有效调节黑麦草幼苗的生理代谢。     

重金属富集植物车前草对镍的响应

不同肥力土壤上重金属镍对车前草生长及生物量的影响研究表明:车前草对重金属镍有忍耐作用,土壤中镍含量达到近150mg/kg时,车前草仍然能正常生长,生物量并未显著下降;车前草在镍污染处理水平相同条件下,生物量与土壤中氮的含量呈正相关(P<0.01);车前草地上部干重与土壤中含镍浓度呈负相关(P<0.01);车前草根系含镍浓度与土壤中含镍浓度呈正相关(P<0.01)。土壤肥力较低时,车前草对土壤镍的富集率较高(6.17%)。车前草适合镍中等污染土壤的修复。     

外源有机酸对蚯蚓Zn积累的影响及毒性研究

为研究外源有机酸是否会增加土壤动物蚯蚓对重金属的吸收,从而加剧重金属对土壤生态系统的危害,采用溶液法,以锌为目标污染物,研究添加有机酸(乙酸、草酸、柠檬酸和EDTA)后,重金属对蚯蚓的毒害效应。结果表明,有机酸能有效缓解Zn对蚯蚓的毒性,缓解强弱顺序为EDTA柠檬酸草酸乙酸,主要表现为蚯蚓死亡率降低。暴露在Zn浓度为5,10,15 mg/L的溶液中时,死亡率分别为20%,55%,83.75%,随着有机酸浓度增加,蚯蚓死亡率下降越显著;抗氧化酶(SOD、CAT)和丙二醛(MDA)含量下降,不同的有机酸对蚯蚓SOD、CAT活性的影响不一,MDA含量则有明显的下降趋势,甚至接近于对照水平。这主要是由于有机酸抑制了蚯蚓对Zn的富集,有机酸的络合作用改变了Zn的亚细胞分布,E(胞残渣)组分的比例下降,而H(热稳定组分)组分上升,从而降低了重金属所引起的毒害。因此,有机酸在控制重金属的生物可利用性方面具有重要作用。     

Cd~(2+)胁迫下多年生黑麦草的生长与生理响应

为检验多年生黑麦草对重金属Cd2+的修复潜力,本文研究了多年生黑麦草对重金属Cd2+的积累特性和生长、生理响应,采用水培法对多年生黑麦草进行0、5、10、20mg·L-1重金属Cd2+胁迫,测定了地上部和地下部的生物量、Cd浓度。结果表明,处理6d后,多年生黑麦草的生长受Cd2+显著抑制,地下部、地上部的Cd2+浓度均随着处理浓度的增加而显著升高,多年生黑麦草对Cd2+具有超量积累能力。5mg·L-1Cd2+处理6d后,多年生黑麦草的地下部、地上部生物量和根冠比分别较对照显著下降了36.83%、12.17%和27.59%,叶片的净光合速率在5mg·L-1Cd2+处理6d后较对照显著下降了23.38%,而其他的气体交换参数、光合色素含量和PSⅡ最大、潜在光化学效率均未受到Cd2+的影响;当光合有效辐射超过580μmol·m-2·s-1时,5mg·L-1Cd2+处理下的实际光化学效率和相对电子传递速率均显著低于对照,Cd2+对多年生黑麦草光反应系统电子传递的抑制程度随着光合有效辐射的升高而增加;当辐射强度达到1 465μmol·m-2·s-1时,相对电子传递速率较对照显著下降了15.46%。5mg·L-1Cd2+胁迫下,多年生黑麦草叶片PSⅡ调节性能量耗散始终显著高于对照,减轻了过多激发能对光合机构的伤害。5mg·L-1Cd2+胁迫下,多年生黑麦草叶片和根系的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性被抑制,过氧化氢酶的活性被促进,丙二醛的含量显著提高。净光合速率、相对电子传递速率及SOD、APX活性可做为检验Cd2+对多年生黑麦草毒害的生理指标。本研究得到的结论可为在草坪草中选育重金属污染的修复植物提供参考。     

黑麦草生长及根系形态对土壤Cd，Pb与石油污染的响应

[目的] 研究不同污染条件下黑麦草生理指标的动态变化,为植物修复污染土壤提供初步理论基础。[方法] 通过室内试验模拟不同类型的土壤污染。设置4个处理,未污染土壤+黑麦草（SH）、重金属污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺和50 mg/kg Cd²⁺）+黑麦草（SGH）、石油污染土壤（1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPH）、石油和重金属复合污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺,50 mg/kg Cd²⁺和1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPGH）,采用WINRHIZO根系分析系统测量根系形态指标,用分光光度计测量叶片色素指标,研究不同类型土壤污染对黑麦草生长的影响。[结果] 3种不同类型的污染土壤均不同程度地刺激了黑麦草根系的生长。与未污染处理相比,在20 d时,石油重金属复合处理下的黑麦草根系的根长、根表面积、根体积、根直径分别增加了88.10%,148.60%,221.90%,32.20%。与未污染相比,随着培养时间的增加各污染处理的地下生物量呈现出先增加后减少的趋势,地上生物量均低于未污染处理,且在第10,40,80 d时,复合污染处理的地上生物量最小,较未污染处理分别降低了34.68%,45.42%,58.05%。80 d时,重金属污染处理、石油污染处理和石油重金属复合污染处理的黑麦草叶绿素含量显著低于未污染处理,分别降低了26.84%,44.82%和47.02%。[结论] 不同污染物都可以促进黑麦草根系形态发育,降低黑麦草的生物量及色素含量;石油重金属复合处理对黑麦草的生长影响最大,石油污染处理次之。基于不同污染物对黑麦草根系形态及生长影响的差异,在今后植物修复土壤污染过程中,可添加一些生长调节物质来缓解污染对植物的毒害作用,提高植物生物量及增强相关生理功能,提升污染土壤修复效果。     

Maturity Effects on Mineral Concentration and Uptake in Annual Ryegrass

ABSTRACT

Annual ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) provides livestock feed and captures nutrients from fields receiving manure application. The objective of this study was to determine relationships among maturity and yield, mineral uptake, and mineral concentration. Primary spring growth of ‘Marshall’ ryegrass was harvested every 7 d to 56 d maturity and was fertilized with swine effluent containing 254 and 161 kg nitrogen (N) and 42 and 26 kg phosphorus (P) ha^?1 for two years. Yield increased linearly to a maximum of 13.6 mg ha^?1 after 49 d in 2001 and 8.0 mg ha^?1 after 56 d in 2002. Mineral uptake was highly correlated (r > 0.95) with yield and attained a maximum single harvest of 192 kg N ha^?1 and 32 kg P ha^?1 (mean of two years). Concentration of all minerals except calcium (Ca) declined as ryegrass matured. Low magnesium (Mg) concentration (< 2 g kg^?1 dry matter) increases the risk of hypomagnesemic grass tetany.     

Cd/Zn 及Cd /Zn/Ni复合污染对胡萝卜生长吸收特征的影响

利用盆栽试验对胡萝卜在不同浓度Cd/Zn及Cd/Zn/Ni复合作用下的重金属吸收效应进行了研究。结果表明,在Cd/Zn/Ni和Cd/Zn复合污染条件下,胡萝卜茎叶和块茎干重与对照土壤比较均受到显著影响（P＜0.05）,尤其是含Ni组合,在Ni浓度达到250 mg·kg-1后,胡萝卜块茎和茎叶生物量都锐降（P＜0.01）。对比不同剂量下两组合富集系数（EF）和转运系数（TF）的结果发现,含Ni组合中, Cd、Zn、Ni 3种重金属在不同迁移界面以及不同浓度水平时的活性不同：在土壤-胡萝卜块茎迁移界面,当土壤中Cd、Zn、Ni浓度分别在0.35～1.8、50～300 mg·kg-1以及60～250 mg·kg-1之间时,活性大小为Cd〉Zn〉Ni;当其浓度分别达到3.5 mg·kg-1（Cd）、600 mg·kg-1（Zn）以及500 mg·kg-1（Ni）时,活性大小变为 Zn〉 Ni 〉Cd ;而在胡萝卜块茎－茎叶界面,Cd的活性在任何浓度水平下始终最大,当Zn、Ni浓度分别在50～180 mg·kg-1以及 60～170 mg·kg-1之间时,活性大小为Zn＞Ni ,但在此浓度之后Ni的作用突显,活性大小变为Ni＞Zn。非含Ni组合中,在两迁移界面和不同浓度水平下,两种重金属的迁移能力始终为Cd＞Zn。此外,在碱性较高的绿洲灌淤土中,Cd、Zn、Ni之间的交互作用表     

Uptake and Distribution of Nitrogen in Perennial Ryegrass: Effect of Additional Applications at Vegetative Growth

Abstract

Nitrogen (N) fertilization rate, form, and timing in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) vary according to the purpose of the grass. Double or triple spring N applications are required in forage production of perennial ryegrass. Whereas in perennial ryegrass grown for seed production the effect of more than one application has not received much attention. The hypothesis is that in perennial ryegrass grown for seed production the utilization of applied N depends on the current N status. Perennial ryegrass was grown in a hydroponic system with two N rates: low‐N (0.2 mM) and high‐N (6.0 mM). After 47 days of growth, additional N was applied as double‐labeled ¹⁵NO₃ ^{? 15}NH₄ ⁺ on four successive occasions in order to distinguish between the recoveries of the initial N applications and the additional N applied. Growth parameters and N content were analyzed on five harvesting occasions. Additional N applications to plants with low N status were primarily used to increase both N content in all organs as well as shoot number. By contrast, in high‐N treatments, the additional N supplied was primarily used to increase total‐N content in leaves. In all treatments, leaves were the preferable storage organs for N, however, the results from the high‐N treatments suggest a shift to pseudo‐stems as the preferable storage organ when additional N was supplied. It is suggested that the current N concentration in perennial ryegrass determines the potential of the plants to utilize additional applied N.     

Pb2+胁迫下黑麦草对外源有机酸的响应机制

为探讨根系分泌有机酸对植株吸收富集Pb2+的影响,土壤Pb2+含量为500mg/kg的条件下,设计外源有机酸类型为草酸、冰乙酸、丙二酸、酒石酸和苹果酸,其浓度均为1,3,5,6,7mmol/kg。在模拟日光温室中采用盆栽根袋法对黑麦草生长发育指标,根际与非根际土壤理化性质及黑麦草吸收富集效果进行分析。研究得出,外源有机酸能够在一定程度上促进黑麦草地上部分和根系干物质量的增加,黑麦草根系对Pb2+的吸收富集效果大于地上部分,有机酸的加入活化了土壤中的Pb2+,促进了植株对Pb2+的吸收富集。黑麦草根际土壤pH、Eh值和Pb2+残留量均小于非根际。酒石酸、苹果酸和丙二酸既不影响黑麦草植株生长,又可有效增加其对Pb2+的吸收富集,主要是增加地上部分对Pb2+的吸收富集;冰乙酸可显著活化土壤中的Pb2+。