铬超富集植物李氏禾的研究进展

近年来,水体与土壤的重金属铬污染日益严重.为了更合理利用湿生铬超富集植物李氏禾进行植物修复,解决相关实际环境问题,综述李氏禾对铬的超富集耐性机制、外源物质对李氏禾吸收和转运铬的影响、李氏禾对多种重金属共富集的特性、李氏禾-微生物联合修复重金属铬污染、铬污染修复李氏禾收获物的处置等方面的研究进展,最后为其后续发展提出展望,为研究李氏禾修复重金属铬污染与其推广应用提供帮助.     

李氏禾对土壤中铜积累特征及抗性研究

[目的]研究室内生长条件下李氏禾对铜的吸收和抗性特征。[方法]将从6个采样点采集的李氏禾样本、淤泥和水样带回实验室进行分析。消解液定容后用火焰原子吸收分光光度计(PEAA-700)测定铜的含量。[结果]电镀污水污染区的李氏禾生长茂盛,是当地的优势种群。在各植物样品中,铜含量均为根系>叶柄>羽片。当土壤铜含量达2000 mg/kg时,根、茎、叶中铜含量分别为:500.33、335.81、307.89 mg/kg。在土壤培养条件下,李氏禾叶中铜含量为46.11~308.07 mg/kg,铜的生物富集系数为0.40~1.75;根和茎中铜含量分别为49.22~500.33和39.22~335.81 mg/kg,铜的最高生物富集系数分别为1.85和1.47。[结论]李氏禾能在铜污染的环境中生存,对铜有较强的适应力和抗性,是一种较理想的植物修复材料。     

光照强度和温度对铬超富集植物李氏禾生长的影响

［目的］研究光照强度和温度对铬（Cr3＋）超富集植物李氏禾（LeersiahexandraSwartz）生长的影响。［方法］用浓度为20、80mg/L的Cr3＋（CrCl3）营养液培养采自雁山、荔浦、桃花江的3个李氏禾种群,用火焰原子吸收分光光度法测定重金属含量,筛选出对铬富集能力偏高的李氏禾种群进行光照和温度的影响试验。［结果］光照强度达到3000lx以上时,李氏禾的生长表现最好,生长速度最快;不同温度下生长速度快慢顺序为：25℃＞自然状态＞15℃。［结论］这一结果能为提高李氏禾的生物量,将其应用于污染水体和土壤的修复而资源化提供前提条件。     

水分、光照和肥料交互作用对铬超富集植物李氏禾生长的影响

用含质量浓度为20 mg/L、80 mg/L的Cr~(3+)(CrCl_3)营养液培养雁山、荔浦、桃花江3个李氏禾(Leersia hexandra Swartz)种群,火焰原子吸收分光光度法测定重金属Cr~(3+)含量,筛选出对铬富集能力偏高的荔浦种群进行水分、光照和肥料交互作用培养试验,记录李氏禾的生长状况和测定不同状况下的叶绿素和蛋白质含量.结果表明:在土壤含水量为60%、中光照度(3 000 lx左右)和适当追肥的共同作用下,李氏禾生长速度最快;施肥会增加李氏禾的分蘖数和最大根系长度.这一结果能为提高李氏禾的生物量,将其应用于污染水体和土壤的修复提供理论依据.     

重金属在超富集植物少花龙葵和李氏禾体内的分布和移动特征

通过研究超富集植物少花龙葵和李氏禾在加镉/铬和去镉/铬处理中重金属的富集情况,探讨镉/铬在这两种植物体内的分布和移动特征.结果显示,少花龙葵在100 mg/L Cd污染时生物量显著高于对照,根、茎和叶镉含量分别达到22 930、3 250、94 mg/kg,富集系数分别为229、32.5和0.9.去镉处理改变了镉在少花龙葵体内的分布模式.少花龙葵根、茎的镉浓度在去镉处理比加镉处理降低31.2％和35.9％,叶的镉浓度上升90.3％.少花龙葵在加镉处理成熟叶(第2、3片叶)的镉含量最高,在去镉处理中转移至老叶(第1片)和新叶(第5、6片)中.李氏禾在加铬处理20mg/L Cr(Ⅲ)和20mg/L Cr(Ⅵ)时叶生物显著低于对照,但在去铬处理恢复正常.在20 mg/L Cr(Ⅲ)和20 mg/LCr(Ⅵ)处理中李氏禾根、茎和叶的铬浓度相当,分别为7 114、1 021、223 mg/kg,富集系数分别为352、51和6.8.李氏禾不同叶位的叶片铬浓度相差不大,去铬处理没有改变铬在李氏禾体内的分布模式.结果表明,少花龙葵和李氏禾对镉或者铬污染具有很好的修复效果;镉在少花龙葵体内具有移动性,镉离子进入植物根、茎和叶后,受到外部环境影响可以进行再分配;李氏禾对铬的吸收是一个单方向过程,先在根系中积累,进而跨膜转运至茎中,少部分转移叶中,铬进入植物体各部位,很难进行再分配.     

超积累植物的富集特征及耐性机理

利用超积累植物来修复重金属污染土壤是目前最有发展前途的一种植物修复技术．综述了超积累植物的富集特征、耐性机理和应用前景．     

不同氮肥形态对李氏禾铬富集能力的影响

为了优化李氏禾（Leersia hexandra Swartz）铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态（硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵）对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明：与对照（不施氮肥）相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾生长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾生物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍（P<0.05）。相关性分析结果表明,李氏禾的生物量、根平均直径、总根表面积、总根体积和根系活力均与土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。     

植物修复与超富集植物

本文回顾了我国尤其是珠三角地区重金属污染现状,总结了植物修复、超富集植物及当前研究热点问题。     

七种本土植物对土壤中镉的富集效果比较研究

针对河南省新乡市王村镇及其周边地区镉污染现状,选取7种长势较好的本土植物,对其镉富集特征和修复效果进行了对比分析。结果表明,草本植物的镉耐受能力整体高于灌木或乔木,但紫薇(Lagerstroemia indica L.)表现出较高的富集能力和转移系数;狗尾草[Setaria viridis(L.)Beauv.]根中镉含量达82.5 mg/kg,根部富集系数为3.149;苋菜(Amaranthus tricolor L.)各部分镉含量、转移系数和富集系数在7种植物中均处于优势地位。综合分析认为,苋菜、狗尾草和紫薇可作为该区域Cd高富集植物来净化土壤。     

超富集植物的研究进展

找到合适的超富集植物是植物修复的关键。通过查阅文献,综述了当前超富集植物的研究进展。     

李氏禾修复重金属（Cr Cu Ni）污染水体的潜力研究

李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)是中国境内发现的第一种铬超富集植物.通过水培实验,评价了李氏禾对水中Cr、Cu、Ni的去除潜力.结果表明,李氏禾能够有效去除水体中的Cr、Cu、Ni污染物,重金属初始浓度分别为10和20 mg·L-1的营养液,10 d后Cr浓度降低到原子吸收分光光度法检出限以下,10 d后Cu浓度降低到1.02 mg·L-1和1.25 mg·L-1,20 d后Ni浓度降低到1.10和2.14mg·L-1.收获的植物根、茎、叶中重金属含量均较高,根中重金属含量显著高于茎、叶.单株生物量的比较结果表明,含Cr培养液中生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少(P>0.05),含Cu、Ni营养液中生长的李氏禾生物量均显著低于对照(P<0.05),表明李氏禾对Cr的耐性强于Cu和Ni.李氏禾适宜于湿生环境中生长,能对多种重金属产生大量富集,对Cr、Cu、Ni等重金属污染水体的修复表现出较强的潜力.     

吉林省山楂斑叶甲生物学特性的初步研究

山楂斑叶甲属鞘翅目叶甲科，是近年新发现为害山楂树的一种主要食叶性害虫，在吉林省一年发生１代。越冬代成虫４月下旬开始为害，产卵。以成虫，幼虫取食山楂叶片。并以成虫越冬。本文详细报道了该虫的形态特征和生物学特性。     

不同铜水平对水稻幼苗生长、铜积累和养分吸收的影响

利用水培试验研究了不同铜水平对水稻幼苗生长、铜积累和养分吸收的影响。结果表明,1μmol·L~(-1)铜处理水稻时,幼苗的生长并不受影响,随着铜浓度的增加,水稻幼苗的生长受到不同程度的抑制;水稻幼苗地上部铜的含量和累积量随着溶液中铜供应水平的增加而增加,但水稻根系中铜的含量及累积量并不是随着外源铜浓度的增加而增加,其最大值均出现在20μmol·L~(-1)铜处理时;1μmol·L~(-1)铜处理的水稻地上部N、P和K的含量和累积量不受抑制,而在20、50和80μmol·L~(-1)铜处理中,地上部养分的含量和累积量显著减少;低铜浓度下(1和20μmol·L~(-1)),水稻根系吸收N、P和K不受影响,甚至20μmol·L~(-1)铜浓度更有利于水稻根系养分的吸收,高铜浓度下(50和80μmol·L~(-1)),水稻根系吸收养分受到不同程度影响,且在80μmol·L~(-1)铜浓度时,N、P、K的吸收均明显受到抑制。     

海桐(Pittosporum tobira)对污染土壤中镉的耐受和吸收特征

通过盆栽实验研究了海桐对土壤中镉(Cd)的耐受和吸收特征。动态取样研究结果表明,当土壤中Cd含量为9.6 mg·kg-1时可对海桐生长产生促进作用,当Cd含量为24.6 mg·kg-1时对海桐产生抑制作用;海桐对污染土壤中Cd有一定吸收能力,吸收量随土壤中Cd含量增加而增加。培养154 d后,与对照处理(土壤Cd含量为3.6 mg·kg-1)相比,当土壤中Cd含量为9.6 mg·kg-1时,海桐根、茎、叶干重,叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量及丙二醛含量没有明显变化;当Cd含量达到24.6 mg·kg-1时,海桐根、茎、叶干重分别降低了38.7%、5.2%和52.5%,叶片中叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量分别是对照处理的71.3%、68.2%和75%,丙二醛含量为对照处理的1.52倍。研究表明,海桐可作为Cd污染土壤修复的备选植物,在修复土壤的同时改善环境景观。     

不同水稻品种对铜镉的吸收与耐性研究

以七种水稻品种为材料,通过温室水培试验,研究七个水稻品种Cu,Cd吸收累积特征的差异。结果表明:汕优63相对其它六种水稻品种属于高积累水稻品种,对重金属Cu,Cd较敏感;武育粳3号属于相对低积累水稻品种,对重金属Cu,Cd相对不敏感。     

Grafting Enhances Copper Tolerance of Cucumber Through Regulating Nutrient Uptake and Antioxidative System

An experiment was carried out to determine plant growth, mineral uptake, lipid peroxidation, antioxidative enzymes, and antioxidant of cucumber plants （Cucumis sativus L. cv. Xintaimici） under copper stress, either ungrafted or grafted onto the rootstock （Cucurbitaficifolia）. Excess Cu inhibited growth, photosynthesis, and pigment synthesis of grafted and ungrafted cucumber seedlings and significantly increased accumulation of Cu in roots besides reducing mineral uptake. Cu concentration in roots of grafted cucumber plants was significantly higher than that of ungrafted plants and obviously lower in leaves. The accumulation of reactive oxygen species （ROS） significantly increased in cucumber leaves under Cu stress and resulted in lipid peroxidation, and the levels of ROS and lipid peroxidation were greatly decreased by grafting. Activities of protective enzymes （superoxide dismutase, SOD; peroxidase, POD; catalase, CAT; ascorbate peroxidase, APX; dehydroascorbate reductase, DHAR; glutathione reductase, GR） and the contents of ascorbate and glutathione in leaves of grafted plants were significantly higher than those of ungrafted plants under Cu stress. Better performance of grafted cucumber plants were attributed to the higher ability of Cu accumulation in their roots, better nutrient status, and the effective scavenging system of ROS.     

袋培网纹甜瓜对营养液及主要矿质元素的吸收特性

在珍珠岩基质袋培条件下,研究不同生长时期内,网纹甜瓜对钾、钙、镁、磷及对营养液的吸收变化规律。试验表明:网纹甜瓜定植到收获单株日均吸收营养液约0.41L。根据对主要大量元素的实际吸收情况,推算网纹甜瓜合适的营养液配方。     

天丰优101养分吸收特征的研究

通过在高、中、低产田的施肥试验,探讨了水稻品种天丰优101的养分吸收特征。结果表明:天丰优101对氮反应最敏感,对磷反应较敏感;天丰优101籽粒的含氮和含磷量均高于茎秆的,而茎秆的含钾、含锌量则均高于籽粒的;在养分供应平衡条件下籽粒与茎秆各养分含量均较高;天丰优101对N、P2O5、K2O吸收量的比例,低产田为1.00∶0.36∶1.63,中产田为1.00∶0.42∶1.81,高产田为1.00∶0.44∶1.81;在该品种中,氮的运转率为61.5%,磷的运转率为62.0%,钾的运转率为15.6%,锌的运转率为36.6%。