镉锌交互作用及生态学效应研究进展

镉是环境中毒性、迁移性最强的重金属元素之一,锌是植物生长必需元素,近年来镉锌交互作用受到国内外土壤学和植物营养学界的关注。为探明Cd和Zn共存条件下的相互作用机制及影响因子,综述Cd与Zn在土壤中、植物吸收运输过程以及Cd与Zn在植物生长、生理代谢过程中的交互作用,并提出今后研究的方向,旨在为Cd、Zn复合污染土壤的治理提供科学依据。

     

重金属与植物N素营养之间的交互作用及其生态学效应

根据相关文献资料,论述了重金属与植物N素营养在土壤-植物系统间的交互作用及其广泛效应.一方面,重金属元素对植物N素营养的吸收、运输和代谢等产生一系列复杂的反应;另一方面,植物通过N代谢的调节而对重金属的吸收、运输和毒性产生适应和抗性.重金属与N素之间的交互作用对植物的生理代谢和遗传特征产生影响.合理利用二者之间的交互作用,将有助于通过N素调控防治或减轻重金属污染危害,为治理和修复重金属污染土壤提供理论基础.     

锌对小麦镉毒害的缓解效应

重金属镉可使小麦幼苗细胞膜透性增大,根系力下降,ＭＤＡ积累增加,ＳＯＤ,ＰＯＤ活性上升,且ＰＯＤ活性上升更为显著,这些主烨都与镉浓度正相关。     

硅对小麦吸收镉、锌的影响及其生理效应

通过小麦水培试验,利用ICP等化学分析方法,研究硅对小麦吸收镉、锌的影响及其生理效应。根据试验结果可见,当硅浓度在90mg/L和60mg/L时能分别有效地控制镉、锌污染,提高小麦根、叶的生物学产量。通过小麦生理试验研究表明,硅在一定浓度条件下能提高小麦的根系活力、增加小麦叶片的叶绿素含量、降低小麦膜透性和提高小麦细胞膜抗重金属镉、锌的能力;而较高或较低浓度的硅抗重金属镉、锌的能力稍弱,使小麦的生物学产量、叶绿素含量和根系活力降低但膜透性升高。     

干湿交替条件下磷镉交互作用在油菜上的生物学效应研究

采用温室土培盆栽方法,研究了干湿交替条件下磷镉交互作用对油菜的生物学效应。结果表明,Cd处理间和P处理间以及磷镉交互处理之间油菜地上部生物量差异都是显著的,油菜根部生物量P处理间差异显著,而Cd处理间和磷镉交互之间无显著性差异。P促进了油菜地上部生物量的积累,而Cd却阻碍了油菜地上部生物量的积累。油菜地上部和根部生物量最大值出现在Cd0P100处理,最小值出现在Cd30P0处理。Cd处理间油菜地上部和根部Cd浓度差异是显著的,而P处理间和磷镉交互之间差异不明显。随着施Cd量的增加油菜吸收Cd的总量增加,高P处理的油菜吸收Cd的总量也随着施P量的增加而增加。P处理间油菜地上部和根部P浓度有显著性差异,Cd处理间和磷镉交互处理之间油菜地上部P浓度差异都不显著,而油菜根部P浓度在Cd处理间和磷镉交互之间差异都显著,各处理地上部P浓度总是小于对应处理的根部P浓度。     

土壤镉、铅、锌污染的植物效应研究进展

综述了土壤Cd、Pb、Zn污染对植物产生影响的主要特征、复合效应及其效应机理的研究进展.土壤Cd、Pb、Zn含量超过一定限度对不同植物产生一定危害,主要表现为使植物褪绿、矮化、物候期延迟、生物产量降低,甚至死亡,直接影响农产品的产量和品质,过量的重金属含量可降低作物的质量.总结了一般土壤重金属Cd、Pb、Zn在植物体中富集的规律,为无公害作物的栽培提供依据.     

有机肥对镉锌污染土壤的改良效应

通过对苗期玉米的盆栽试验,探讨了在镉、锌污染土壤上施入不同量的有机肥并配合淋洗措施后土壤中镉、锌的形态转化、迁移规律和对植物生长的影响及改良效果。结果表明：施入有机肥后土壤中有效态镉、锌的含量明显降低,通过络合淋洗后土壤中镉、锌的总量减少显著,因而能够显著减轻Ｃｄ２＋、Ｚｎ２＋对植物的毒害程度。土壤Ｃｄ２＋为０—１００ｍｇ／ｋｇ时,施用猪粪４５０—６７５ｔ／ｈｍ２,玉米受毒害程度明显降低;土壤中Ｚｎ２＋的浓度为５００ｍｇ／ｋｇ时,增施猪粪２２５—４５０ｔ／ｈｍ２,玉米中锌的含量接近正常值。随有机肥施入量的增加玉米生物量增加也较显著,故在镉、锌污染的土壤上增施有机肥是一种十分有效的改良方法和途径。     

土壤镉的活性与黑麦草的镉锌累积

本文研究了盆栽四种镉负荷水平(0,0.5,2,8mg/kg)下土壤镉的活性与黑麦草镉、锌吸收的关系。结果表明:黑麦草吸镉量随镉负荷水平提高而升高,生长于红壤、黄棕壤上黑麦草其锌含量随镉含量的增加而减少,而黄潮土上的黑麦草则吸镉愈多,吸锌亦愈多,黑麦草的镉/锌比与土壤镉的负荷水平及黑麦草镉含量呈显著正相关;可用1N NH_4 N0_3、0.005M DTPA和0.1N HCl提取的镉反映土壤镐的有效性。     

作物籽实中Cd与Zn的交互作用及其机理的研究

本文根据两个地区（沈阳张土污灌区和沈阳十里河地区）和两类作物（玉米和大豆）籽实中Ｃｄ，Ｚｎ含量的调查分析，论证了Ｃｄ－Ｚｎ之间的交互作用因作物种类而异。在玉米籽实中，Ｃｄ－Ｚｎ之间表现为相互抑制作用；而在大豆籽实中，Ｃｄ－Ｚｎ之间表现为协同作用。     

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。     

镉锌处理麦苗对中华稻蝗（Oxya chinensis）体内锌、镉水平及生化指标的影响

为了研究Cd、Zn污染对中华稻蝗生理生化的影响,选用不同浓度Ｃｄ、Ｚｎ溶液（Ｃｄ ０＋Ｚｎ ０,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ０,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ５０,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ １００,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ２００）ｍｇ·Ｌ－１培养麦苗饲喂中华稻蝗（Ｏｘｙａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）进行慢性染毒,测定麦苗和虫体（４龄若虫）中Ｃｄ与Ｚｎ蓄积量、虫体中丙二醛（ＭＤＡ）含量、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）及谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＰｘ）活性和总抗氧化能力（Ｔ－Ａｏｃ）。研究结果显示,在Ｃｄ浓度恒定的情况下,随Ｚｎ处理浓度的增大,麦苗和虫体中Ｚｎ含量显著上升,（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ２００）ｍｇ·Ｌ－１处理组麦苗和虫体Ｚｎ含量分别为对照组的２．０３和１．６３倍;Ｃｄ含量呈先升高后降低趋势,在（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ １００）ｍｇ·Ｌ－１处理组达到最高值,分别为１０．４０、４．３５ μｇ·ｇ－１,（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ２００）ｍｇ·Ｌ－１处理组下降到７．３６、３．３５ μｇ·ｇ－１。在Ｃｄ和Ｚｎ联合作用下,随着Ｚｎ浓度的增加,中华稻蝗体内的ＭＤＡ含量升高。ＳＯＤ表现出先升高、后降低的趋势。与对照组相比,Ｃｄ单一处理组ＧＰｘ活性增加,随着Ｚｎ的加入,其ＧＰｘ活性降低。Ｔ－Ａｏｃ在（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ １００）ｍｇ·Ｌ－１处理组活性最高。研究结果表明,低浓度Ｚｎ的加入可以增加中华稻蝗对Ｃｄ的富集,Ｃd和Zn的联合作用能够引起中华稻蝗脂质过氧化损伤。     

锌硒对油菜吸收和累积镉的影响

在模拟污染条件下研究了锌和硒对油菜吸收累积镉的影响.结果表明:当土壤中锌的加入量不超过160 mg/kg时,油菜根系和叶片中镉的含量都有降低,但当高浓度的锌(240 mg/kg)加到土壤中时油菜根系和叶片中镉含量反而增加,只有重污染土壤(Cd含量为12 mg/kg)是个例外,在这种情形下高浓度锌的加入引起叶片镉含量的降低;对污染相对较轻的土壤(Cd含量小于和等于8 mg/kg),硒的加入能抑制油菜根系对镉的吸收,但对于重污染土壤(Cd含量为12 mg/kg)加硒提高了油菜根系的镉含量,然而对所有试验土壤加硒处理都一致性地降低油菜叶片中镉的含量.     

铁营养状况对黄瓜幼苗吸收转运镉和锌的影响

用营养液培养的方法,研究不同铁营养状况对黄瓜幼苗吸收和转运镉、锌的影响。结果表明:不供铁处理的黄瓜不同部位(根、茎、叶)镉含量与供铁处理差异显著,以茎中最为明显,茎中镉含量分别是供铁50、100、200μmol·L-1处理的2.9、2.8、2.4倍,不供铁处理显著增加了黄瓜各部位镉的含量;不供铁处理也显著提高了黄瓜根和叶片中锌的含量,但对茎中锌的含量没有产生显著影响。黄瓜根系吸收镉和锌的总量与吸收铁的总量表现出显著的负相关关系。随着铁供应浓度的升高,镉在根中的分配增加,与缺铁相比,供铁200μmol·L-1处理根中分配系数上升43%,而茎、叶中分别下降59%和44%,其对锌的分配则无显著影响。与供铁相比,不供铁明显促进黄瓜根、茎、叶对镉的吸收,提高镉在黄瓜地上部的分配及由根向茎转运镉的能力。     

石灰性褐土中磷锌镉相互作用对其有效性的影响

采用室内培养的方法,研究了石灰性褐土中磷、锌、镉相互作用对土壤中磷、锌、镉有效性的影响。结果表明:(1)磷锌共同培养时,施锌提高了土壤速效磷含量,且随培养时间的延长而降低。在相同锌浓度处理下,土壤中的有效锌含量随施磷量的增加而增加,不同锌浓度处理下,有效锌含量随土壤培养时间的延长而显著降低。(2)磷镉共同培养时,施镉对土壤速效磷含量影响不明显;施磷降低了有效镉含量,但效果不显著;且都随时间的延长而降低。(3)锌镉共同培养时,在培养的前30d,土壤中有效锌含量随施镉浓度增加而降低,但在30d后,有效锌含量有增加的趋势。土壤中有效镉含量在不同锌-镉处理下随培养时间变化有较大差异:在Cd3处理下,加入高浓度锌后显著降低土壤有效镉含量;Cd30处理下,在培养前30d,锌的施入对土壤中有效镉含量影响不明显,但30d以后,土壤有效镉含量随施入锌浓度的增加而显著降低。说明两者的竞争机制随时间的延长发生变化,且施锌能明显降低镉的毒性。     

氮锌交互作用对黄棕壤锌形态的影响

选用南方牧场土壤，在盆栽条件下，研究了氮锌交互作用对土壤中锌形态和生物有效性的影响。结果表明：(1)随施氮[(NH4)2SO4]水平增加土壤pH显著降低。在不施锌或低量施氮条件下，施氮对速效锌影响不大；施锌条件下，高水平施氮显著提高了土壤速效锌含量。(2)随施锌水平增加，交换态锌、松结有机态锌、氧化锰结合态锌、无定形氧化铁结合态锌、紧结有机态锌所占比例明显增加，晶形氧化铁结合态锌及残留态锌所占比例明显下降：随施氮水平增加，土壤中交换态锌所占比例显著增加，松结有机态锌亦呈增加趋势。氮锌配施对土壤中交换态锌含量有协同效应，从而提高了锌对牧草的有效性。试验结果对南方牧场合理施肥具有指导意义。     

镉锌复合污染对小麦籽粒镉累积的影响和有机肥调控作用

小麦盆栽试验结果说明,当外源Cd为10mg·kg-1时,Zn的加入减少了Cd在小麦籽粒中的累积,表明Zn对Cd有拮抗效应;当外源Cd为100mg·kg-1时,Zn的加入促进了Cd在小麦籽粒中的累积,表明Zn对Cd有协同效应。Cd-Zn复合污染对小麦籽粒产量的交互效应的试验结果也得出相同结论。施猪厩肥显著提高了Cd单一污染与500mg·kg-1Zn、100mg·kg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Cd含量。应用同位素示踪法和离子交换平衡法证实,109Cd、65Zn为复合体系共存与单一存在相比较,HA(FA)-65Zn络合物稳定性有明显的提高,HA(FA)-109Cd络合稳定性明显降低,且HA(FA)-109Cd的稳定性小于HA(FA)-65Zn。盆栽试验还说明猪厩肥降低了1000mg·kg-1Zn与100mg·kg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Cd含量,是由于高剂量Cd、Zn污染的毒性所致。利用有机肥调控镉锌复合污染必须考虑其污染水平与比例、交互效应、土壤有效态含量、有机肥的络合作用、络合物稳定性及其竞争机制与肥力效应。     

都龙矿区土壤与植物镉、锌污染的研究

对受Cd、Zn污染的小白河流域河流底泥、尾矿土、水稻土壤及植物进行采样分析,结果表明:底泥、尾矿土、水稻土已受到Cd的严重污染,底泥和水稻土Zn含量已超出二级土壤环境质量标准。利用Hakanson潜在生态危害指数法对小白河流域土壤重金属生态危害评价,表明各采样点的重金属污染潜在生态危害都很强,主要原因是Cd含量过高。生长在土壤污染区的植物Cd、Zn含量显著较高,即植物在土壤污染区受污染严重,应采取措施对污染区域进行综合防治。     

土壤施锌对不同镉浓度下玉米吸收积累镉的影响

采用盆栽试验研究了土壤施Zn量对不同Cd浓度下2种基因型玉米吉单209、长单374吸收积累Cd的影响。结果表明,土壤添加Cd浓度由6mg·kg-1增加到20mg·kg-1,2种基因型玉米地上生物量显著降低(P=0.016)。Cd6mg·kg-1处理时土壤施Zn提高了玉米生物量,Cd20mg·kg-1处理施Zn240mg·kg-1对生物量有所抑制。随添加Cd浓度的升高,2种基因型玉米植株对Cd的吸收呈线性增加。土壤施Zn降低了玉米植株中的Cd含量,2个品种玉米植株Cd含量在80或160mg·kg-1Zn时达到最低值(P<0.05)。添加Cd含量由6mg·kg-1增加到20mg·kg-1,土壤施Zn使地上部Cd含量降低幅度增加,而使根系的降低幅度减小。土壤外源Cd浓度的升高促进了2种基因型玉米地上部分的Zn含量。