Pb胁迫对欧美杂交杨（Populus deltoides×Populus nigra）生物量分配格局及其Pb富集特性的影响

采用速生树种修复重金属污染土壤的方法近年来受到越来越多关注,但已有结果存在很大不确定性。为了解杨树在不同Pb胁迫条件下生长响应和Pb富集效果,以长江上游两种典型土壤（酸性紫色土和钙质紫色土）为栽培介质,采用盆栽试验方法,研究了不同Ph浓度处理下（CK：0mg·kg^-1;T1：200mg·kg^-1;T2：450mg·kg^-1;T3：2000mg·kg^-1）欧美杂交杨（Populusdeltoides×Populusnigra）生物量生产与分配格局以及Pb吸收、富集特性。两种土壤条件下杨树各器官生物量及总生物量均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势,Pb胁迫条件下杨树生物量分配格局在钙质紫色土中表现为茎〉粗根〉叶〉细根。相同浓度Pb处理条件下,单株杨树总生物量均表现为钙质紫色土大于酸性紫色土。随着Pb处理浓度的增大,杨树各器官Ph含量及积累量显著增加。Pb胁迫使杨树对Ph的富集系数逐渐增大而耐性系数逐渐减小。们处理条件下杨树对Pb的富集系数在酸性紫色土中较大,且各处理条件下杨树对Pb的耐性系数均为酸性紫色土中较大。这些结果表明,高浓度Pb胁迫条件下酸性紫色土中的欧美杂交杨表现出较好的吸收和富集Pb的特性,这为Pb污染土壤的生物修复提供了一定的科学依据。     

异质Pb胁迫对超富集植物金丝草根系生长及生物量分配的影响

以Pb超富集植物金丝草（Pogonatherumcrinitum）为试验材料,设置不同Pb浓度的土壤异质胁迫室内模拟试验,定量测定不同Pb胁迫浓度和斑块中金丝草的根长、体积、表面积、平均直径等形态指标,以及根系和地上部分的生物量,比较不同异质Pb胁迫下金丝草根系形态指标及生物量分配的差异。结果表明,异质Pb胁迫对金丝草根长、根体积、表面积影响较明显,但对根平均直径的影响较小;随Pb胁迫浓度的增加,金丝草在Pb胁迫斑块和无Pb斑块的根长、根体积和表面积均呈逐渐增大的趋势,但无Ph斑块均大于Pb胁迫斑块;无Pb左室、Pb胁迫右室及整株根冠比均随Pb胁迫浓度的增加表现为先增大后减小的变化规律,表明轻度Pb胁迫条件下金丝草根系生物量分配较多,但随Pb胁迫浓度的增大,地上部的生物量所占比例逐渐增大。     

Pb(铅)富集植物品种的筛选

为选择和筛选富集重金属或对重金属具有耐性的植物，为利用植物修复重金属污染土壤提供参考，该研究通过温室砂培和土培的方法，对生长于铅锌尾矿区的36种植物进行了筛选，以叶片叶绿素含量、株高、植株含Pb量为Pb富集植物的筛选指标。同时满足下列条件，即：植物叶片中叶绿素含量：处理/对照＞0.90；株高：处理/对照≥1.00和含Pb量＞500 mg/kg的植物可以用做进一步的耐性试验。按以上标准筛选出6个富集Pb的植物品种，分别是香根草、绿叶苋菜、裂叶荆芥、羽叶鬼针草、紫穗槐和苍耳。     

锌胁迫对菖蒲抗氧化酶活性和富集特性的影响

试验研究了不同Zn~(2+)浓度(0,100,200,500,1000 mg kg~(-1))对菖蒲的外部形态和体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)3种抗氧化酶随土壤中Zn~(2+)浓度的变化以及菖蒲对土壤中Zn~(2+)富集效果。结果表明:(1)在处理浓度Zn~(2+)200 mg kg~(-1)时,三种酶的活性与对照值相比有明显的提高,植株未出现明显的外伤症状,叶片中叶绿素含量上升,未对菖蒲表现出明显的负面影响;(2)当Zn~(2+)200 mg kg~(-1)时三种酶的活性开始出现下降,下降程度与受污染的程度正相关,菖蒲出现明显外伤症状并加剧,叶片叶绿素含量不断下降,叶片中丙二醛(MDA)和脯氨酸的含量不断上升,细胞质膜透性逐渐增加。(3)菖蒲体内Zn~(2+)含量的分布规律均为根(地下部分)茎、叶(地上部分),菖蒲各器官Zn~(2+)浓度随着处土壤浓度增加而升高。(4)四种土壤酶活性都随着Zn~(2+)浓度的增加而不断下降。菖蒲可用于轻度锌污染土壤修复。     

氮肥形态对日本毛连菜生长及Pb累积特性的影响

通过盆栽试验研究Pb胁迫浓度为2 000 mg/kg时,不同形态氮肥对日本毛连菜生长及Pb累积特性的影响。结果表明：在Pb胁迫下,施用适量的氮肥可促进日本毛连菜的生长和累积Pb的能力,而施用过量氮肥则对日本毛连菜的生长和Pb累积均有一定抑制作用。铵态氮处理下Pb在日本毛连菜各器官的分配顺序为：根〉叶〉茎;与硝态氮肥处理相比,铵态氮肥更有利于Pb向日本毛连菜叶部转移。因此,在Pb污染土壤中施加适量铵态氮肥（≤100 mg/kg）,既能提高日本毛连菜生物量,又能提高日本毛连菜对Pb的累积量,这对Pb污染土壤的植物修复具有一定价值。     

镉胁迫对荻生长、镉富集和土壤酶活性的影响

采用盆栽土培法,从播种开始培育132d后,研究0,3,6,9mg/kg镉胁迫对荻的生长、镉富集与分布和土壤酶活性的影响。结果表明:荻耐性指数随处理浓度的增加先上升后下降,镉浓度≤6mg/kg时,促进荻生长,镉浓度为9mg/kg时,抑制荻生长。叶绿素、丙二醛和可溶性糖含量均随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值;类胡萝卜素含量为先降低后升高,在6mg/kg时达最小值。荻根部铜、锌和铁含量均随处理浓度的增加而升高,地上部铜和铁含量先降低后升高,而锌含量持续降低。根部和地上部镉含量随镉处理浓度增加呈线性增加趋势,且根部镉含量均高于地上部;不同浓度镉处理荻根部富集系数均大于1,但地上部富集系数和转运系数均小于1;根部镉积累量随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值,地上部镉积累量持续升高,荻体内镉主要分布在根部。镉处理组的土壤脲酶和过氧化氢酶活性与对照相比总体无显著差异(P0.05),镉浓度为6mg/kg和9mg/kg对土壤脲酶活性有一定促进作用,但会抑制过氧化氢酶活性,根际土壤酶活性总体高于非根际土壤酶。研究表明,荻对镉有较强的耐性,且根部对镉有较强的富集能力,因此,荻在土壤镉污染稳定化修复方面具有一定的应用潜力。     

Pb胁迫对藿香蓟（Ageratum conyzoides）营养积累与分配的影响

为了解Pb胁迫对地被植物藿香蓟（Ageratum conyzoides）生长特性的影响,采用盆栽控制试验,研究了不同Pb浓度（0、250、500、750、1000、1250、1500mg·kg-1）胁迫处理下霍香蓟植株生物生产量、生物量分配格局及N、P、K、Mg积累和分配特征。结果表明,低浓度Pb胁迫处理明显增加了藿香蓟的生物量、根茎叶中N、P、K、Mg含量及养分积累,改变了养分在植物体内的分配格局,但高浓度Pb胁迫处理明显抑制了植物生长,降低了根茎叶中P、K的含量和积累量。这说明藿香蓟能在一定程度上适应Pb污染土壤环境,可用于轻度Pb污染区域的园林绿化。     

能源植物荻对铜胁迫的耐性和积累特性

通过盆栽试验研究不同Cu2+浓度(0,200,400,800,1 600,3 200 mg/kg)和不同时间(50 d和120 d)铜胁迫对荻叶片生理指标、植株生长及Cu积累特征的影响.结果表明:(1)不同生长期荻叶片的O2 产生速率、MDA含量和质膜透性均随Cu胁迫浓度的升高而增大,当Cu≥1 600mg/kg时,与对照相比三者均显著上升(P＜0.05).(2)脯氨酸和可溶性糖含量总体呈先升后降趋势.(3)荻叶片中的SOD、POD及CAT活性随Cu浓度的增加呈先升后降趋势,当Cu≥1 600 mg/kg时,与对照相比酶活性均显著下降(P＜0.05).(4)当Cu≤800 mg/kg时,光合色素含量与对照之间均无显著性差异(P＞0.05),荻的生长也未受到明显影响(P＞0.05);当Cu≥1 600mg/kg时,光合色素含量显著下降(P＜0.05),其生长受到明显抑制(P＜0.05).(5)荻对Cu的积累能力较强且主要分部在地下部,其将Cu运输到地上部的能力较弱.研究表明,荻不是Cu的超积累植物,但是对Cu具有较强的耐性和稳定化能力,在Cu污染土壤修复方面有一定的应用潜力.     

弯囊苔草对Pb2+胁迫的响应及其Pb富集能力

通过水培实验研究不同Pb2+浓度(0,250,500,1 000,1 500,2 000μmol/L)下和不同时间(1,5,9,13,17d)Pb2+对弯囊苔草生长、生理指标及富集能力的影响。结果表明:(1)株高、最长根长、新增根数、新分蘖数、鲜重和地上与地下部分的干重比均随着Pb2+浓度增大明显下降。(2)3种抗氧化酶活性均随着胁迫时间延长呈现先上升后下降的趋势。随着Pb2+胁迫浓度增加,CAT和POD活性显著升高,SOD活性呈现先上升后下降的趋势。(3)MDA含量、Pro含量和质膜透性均随着Pb2+处理浓度的增加和胁迫时间延长而显著增加。(4)叶绿素含量在胁迫初期时明显增加,胁迫时间长时含量显著下降。(5)弯囊苔草体内Pb含量随Pb2+浓度增大而增加,根系对Pb的富集能力明显高于地上部分。根系对Pb的平均滞留率为84.62%,弯囊苔草对Pb的转移系数小于1。因此,研究表明弯囊苔草对Pb胁迫有一定的耐受性和适应性。     

向日葵幼苗对Pb、Cu富集能力与耐受性研究

采用室内培养技术研究了向日葵幼苗对Cu、Pb的富集能力与耐受性。结果表明:向日葵幼苗对Pb、Cu具有很强的富集能力,根是主要的富集器官,Cu由根向茎叶运输能力大于Pb。低浓度Pb、Cu刺激了幼苗营养生长;在高浓度条件下,除Pb组外,其它处理均抑制向日葵幼苗的营养生长。Pb、Cu抑制了幼苗根系活力,刺激了幼苗茎叶脯氨酸的生成,改变幼苗茎叶、根蛋白质含量分配水平。Pb与Cu交互作用对幼苗营养生长和生理生化反应具有协同作用。向日葵属于重金属富集植物,对Pb具有很强的耐受性,可以用于修复被Pb污染的土壤。     

向日葵幼苗对Pb、Cu富集能力与耐受性研究

采用室内培养技术研究了向日葵幼苗对Cu、Pb的富集能力与耐受性。结果表明：向日葵幼苗对Pb、Cu具有很强的富集能力,根是主要的富集器官,Cu由根向茎叶运输能力大于Pb。低浓度Pb、Cu刺激了幼苗营养生长;在高浓度条件下,除Pb组外,其它处理均抑制向日葵幼苗的营养生长。Pb、Cu抑制了幼苗根系活力,刺激了幼苗茎叶脯氨酸的生成,改变幼苗茎叶、根蛋白质含量分配水平。Pb与Cu交互作用对幼苗营养生长和生理生化反应具有协同作用。向日葵属于重金属富集植物,对Pb具有很强的耐受性,可以用于修复被Pb污染的土壤。     

不同牧草在铀胁迫下生长及铀富集的比较研究

为考察牧草在铀污染土壤植物修复中的潜在应用价值,对24种牧草进行铀胁迫下的种子萌发分析,再通过盆栽措施考察优势牧草在铀胁迫下的苗期生长及铀富集情况。结果表明,有7种牧草种子在铀胁迫下具有较好的发芽能力,50 mg·L~(-1)铀对种子萌发具有一定的促进作用,100 mg·L~(-1)则有明显的抑制作用。不同铀浓度条件下牧草各品种之间的生长差异显著。通过对牧草苗期的铀富集情况分析,发现在150 mg·kg~(-1)和50 mg·kg~(-1)铀胁迫下,单盆铀富集量较大的分别为多花黑麦草(10.36 mg·pot~(-1))和单年生黑麦草(3.58 mg·pot~(-1));多花黑麦草在100 mg·kg~(-1)铀胁迫下的转移系数最高(0.87),而苏丹草在各浓度铀胁迫下的转移系数相对较低。因此,针对不同情况铀污染土壤可选用不同牧草进行生态修复。本研究为铀污染土壤的生物治理提供了新的资源和理论依据。     

周期性冻融对棕壤理化性质及Pb赋存形态的影响

为探究气候变化背景下周期性冻融对土壤性质及重金属的影响,采用模拟试验,探讨冻融频次对棕壤微团聚体、pH值、电导率(EC)、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、PO^3-₄、酶活性以及Pb赋存形态的影响,分析了周期性冻融下Pb赋存形态与土壤理化性质间的相关性。结果表明:周期性冻融导致2～0.25 mm颗粒含量降低,0.25～0.05 mm颗粒含量增加,微团聚体稳定性被破坏。随着冻融频次的增加,棕壤pH值,EH,OM,CEC,URE活性升高,PO^3-₄,CAT活性降低。冻融频次增加时,弱酸提取态Pb含量增加(p<0.05),可还原态Pb含量先增后降,残渣态Pb含量先降后增,可氧化态Pb含量呈波动式; 弱酸提取态Pb与PO^3-₄呈显著负相关(p<0.05),残渣态Pb与PO^3-₄呈显著正相关(p<0.05),可还原态Pb与土壤pH值呈显著正相关(p<0.05),可氧化态Pb与土壤OM呈显著正相关(p<0.05)。综上,冻融会通过改变土壤的理化性质从而导致Pb生态毒性增强,从而在一定程度上增加了Pb对深层土壤及地下水的环境风险。     

胁迫和对照条件下水稻品种铅积累的差异

为选育籽粒中对Pb低积累或低吸收水稻品种提供依据,本研究采用盆栽试验方法,比较了不同类型水稻品种及植株不同部位在胁迫和对照条件下对Pb的吸收积累特性。结果表明,供试品种不同部位中Pb含量的变异系数较高,变幅在18.34%～35.57%。不同部位中Pb的含量差异明显,根系对Pb具有较强的积累能力。胁迫条件下,根系中Pb的平均含量为287.616mg·kg^-1,约是茎叶和糙米含量的58倍和1267倍;对照条件下,根系中Pb的平均含量为9.078mg·kg^-1,约是茎叶和糙米含量的3倍和50倍;胁迫条件下根系中Pb的含量是对照的36.34倍,而茎叶和糙米分别是对照的1.65倍和1.36倍。不同品种对Pb的积累能力存在显著差异,同一品种在胁迫与对照条件下对Pb的含量也存在明显差异,其中,宁54146对Pb胁迫较敏感。相关分析表明,对照和胁迫条件下,植株不同部位中Pb的含量均不存在相关性。     

南京城郊菜地土壤Pb在小白菜体内的分布及富集作用研究

通过盆栽试验,利用人为污染的南京城郊菜地土壤,研究了Pb在小白菜体内的富集作用。结果表明:低浓度的Pb促进了小白菜的生长,而高浓度的Pb则抑制其生长。小白菜体内的Pb含量随着添加Pb浓度的增加而增加,并且与土壤添加Pb及土壤有效Pb的关系可以用指数函数拟合(P<0.001)。Pb在小白菜地上部的富集系数介于0.010～0.579之间,在根的富集系数介于0.437～5.167之间。通过小白菜可食用部位Pb含量与土壤添加Pb的直线回归,得到南京城郊菜地土壤Pb的毒性临界浓度为201.54mgkg-1。     

Pb胁迫下外源GSH对马蔺体内Pb积累和非蛋白巯基化合物含量的影响

采用溶液培养研究Pb胁迫以及Pb胁迫下添加外源谷胱甘肽(GSH)和丁胱亚磺酰胺(BSO)对马蔺根和叶干质量、Pb含量以及非蛋白巯基总肽(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和其他非蛋白巯基化合物(植物螯合肽(PC)、半胱氨酸(Cys))含量的影响.结果表明,300 mg/L高浓度Pb胁迫下马蔺根系内Pb的大量积累显著抑制马蔺根系的生长,但同浓度Pb胁迫下添加100 mg/L GSH后马蔺体内Pb含量和干质量均不同程度增加,尤其是地上部,地上部干质量比300 mg/L单独Pb胁迫下马蔺根系干质量增加20.5％,接近于对照水平.而300 mg/L的Pb胁迫下添加100 mg/L BSO(GSH和PC合成抑制剂)后马蔺根系和地上部干质量均不同程度下降,根系降幅较大.根和叶中非蛋白巯基化合物含量检测显示,与单独Pb胁迫相比,Pb胁迫下添加GSH后马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量均呈增加的趋势;而Pb胁迫下添加BSO后除马蔺地上部其他非蛋白巯基化合物含量略有增加外,马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量较单一Pb胁迫下均出现不同程度下降,尤其根系内GSH含量降幅最大.综合分析Pb胁迫下添加外源GSH和BSO后马蔺干质量、Pb含量以及不同非蛋白巯基化合物含量的变化及关系,表明Pb胁迫下添加BSO后马蔺生物量的下降可能与非蛋白巯基化合物合成受抑尤其是GSH的合成降低有关.因此,Pb胁迫下GSH在马蔺Pb吸收转运和解毒中具有更重要的作用.