三种螯合剂对芥菜修复铀镉复合污染土壤的影响

为探讨螯合剂对植物修复的影响,采用模拟土壤铀镉复合污染的盆栽试验,研究3种可降解螯合剂乙二胺二琥珀酸(EDDS)、草酸(OA)和柠檬酸(CA)在不同浓度(0、2.5、5.0、7.5 mmol·kg~(-1))下对芥菜吸收、转运、富集铀和镉的影响。结果表明:芥菜生长受螯合剂种类及浓度的影响,其中EDDS对芥菜有较强的毒害效用,且与浓度呈正效应,而低浓度的(2.5 mmol·kg~(-1))CA、OA均促进芥菜的生长,高浓度(7.5 mmol·kg~(-1))出现抑制;螯合剂促进芥菜对铀和镉的吸收、转运,其中,在7.5 mmol·kg~(-1)CA处理时,芥菜地上部、单株铀含量均达到峰值,分别为9.71、20.63 mg·kg~(-1)DW,是对照的6.03、2.84倍。在5.0 mmol·kg~(-1)EDDS处理时,芥菜地上部、单株镉含量达到峰值,分别为382.2、328.2 mg·kg~(-1)DW,是对照的4.67、2.35倍。在7.5 mmol·kg~(-1)CA处理下,芥菜的铀转运系数最高为0.118,是对照组的2.93倍,而EDDS处理下镉的转运效果较佳。从单株铀、镉富集量来看,CA促进芥菜富集铀的效果最佳,而EDDS促进芥菜富集镉的效果最佳,同时,对铀也有一定效用;此外,CA、EDDS的添加分别增强了土壤中铀镉的有效态含量。综合而言,施加适宜浓度的螯合剂能够提升芥菜对铀镉复合污染土壤的修复效率。     

不同玉米品种对土壤镉富集和转运的差异性

为进一步验证前期筛选出的6个镉(Cadmium, Cd)高、低积累玉米品种对土壤Cd富集和转运的差异性,通过田间试验,研究了6个不同玉米(Zea mays)品种对重金属Cd富集系数(Bio-concentration coefficient, BCF)和转运系数(Transfer coefficient, TF)的差异。结果表明:6个玉米品种在抽丝期和成熟期的根部及地上部生物量、根部、茎叶及籽粒Cd含量、富集系数、积累量和总富集量均存在显著的种间差异(P0.05)。华彩糯3号和广红糯8号的成熟期茎叶Cd含量分别为16.38 mg·kg~(-1)和13.64 mg·kg~(-1),茎叶Cd富集系数分别为7.45和6.20,Cd转运系数分别为1.88和3.02;籽粒Cd含量分别为0.65 mg·kg~(-1)和0.63 mg·kg~(-1),超过了食品安全国家标准(GB 2762—2017)和饲料卫生标准(GB 13078—2017)限值。粤彩糯2号、华玉8号和广紫糯6号茎叶富集系数分别为2.07、1.39和1.85,籽粒Cd含量分别为0.19、0.17 mg·kg~(-1)和0.15 mg·kg~(-1),高于GB 2762—2017但低于GB 13078—2017限值。仲糯1号茎叶和籽粒富集系数分别为1.85和0.032,玉米籽粒Cd含量为0.07 mg·kg~(-1),符合GB 2762—2017。华彩糯3号和广红糯8号可作为Cd高富集玉米品种,不可用作粮食或饲料;仲糯1号可作为Cd低累积玉米品种,可用作粮食或饲料。     

锰对超富集植物青葙镉积累的影响

为探讨锰对青葙吸收和积累镉的影响,通过水培试验和土培试验两种方式,分别在镉处理为0(对照)、0.6、1、2 mg·L~(-1)和0(对照)、3、5、10 mg·kg~(-1)的条件下,施加100 mg·L~(-1)和500 mg·kg~(-1)的锰研究了锰对青葙吸收和积累镉的影响,并且在土培试验进行的同时监测土壤溶液中的镉含量。结果表明,在水培和土培条件下施加锰对青葙吸收和积累镉的作用不同。在水培条件下,向镉处理组中施加锰可显著抑制青葙对镉的吸收和积累。当镉处理浓度为0.6 mg·L~(-1)时,施加锰使青葙叶片镉含量降低了35.9%。然而,在土培条件下,施加锰显著促进了青葙对镉的吸收和积累。在镉处理浓度为3 mg·kg~(-1)时,锰对青葙镉积累促进作用最强,与未施加锰处理组相比青葙叶片中镉含量增加了352%。土壤溶液中镉含量较低,但锰的施加可显著提高土壤溶液中的镉含量(P0.05)。上述结果表明,尽管镉和锰在青葙中可能存在部分相同的转运和吸收途径,但由于两者在土壤固相与液相之间存在的离子交换作用使得土培和水培实验表现出相反的趋势。     

野生曼陀罗生态学特性及镉铅携带量的研究

采用样线法对豫北某铅冶炼厂周边野生曼陀罗生态学特性及富集转运携带镉铅的能力进行调查。结果表明:冶炼厂周边土壤受到镉铅污染,镉的污染程度大于铅。随着与企业距离的减小,镉铅污染程度增加,且植物多样性减少,而曼陀罗能正常繁衍生长,未表现出明显毒害症状,其生物量甚至还有所增加;曼陀罗不同部位镉铅含量,其总体趋势为叶茎根,叶片镉、铅含量最高可达46.89、446.75 mg·kg~(-1),地上部镉铅平均转运系数均大于1,具有较强的转运能力;其单株最大镉铅携带量分别为3.84、44.54 mg,地上部平均携带镉铅量超过90%,堪比一些超富集植物。曼陀罗生物量大、抗逆性强,在修复镉铅污染土壤中具有优势。     

土壤Pb污染修复植物的耐性及累积特性比较

为筛选Pb污染土壤修复植物,在文献调研的基础上,选择禾本科、豆科、菊科和茄科的12种植物作为研究对象,采用室内盆栽试验,进行不同质量浓度(0、500、1 000、1 500、2 000mg·kg~(-1))的Pb胁迫处理。通过分析植物根长、株高、生物量、地上部和地下部Pb含量,比较不同植物对Pb的耐性及累积特性。结果表明:随着Pb处理浓度的增加,12种植物的生物量均呈现下降的趋势且植物Pb积累表现出明显的根系茎叶的分异特性;通过耐Pb性综合评价,三叶草、黑麦草、早熟禾可作为铅锌矿区耐性栽培植物;在土壤Pb施加浓度为1 500 mg·kg~(-1)时,富集系数大于1的共有6种,依次为:早熟禾(3.46)三脉紫菀宽伞变种(3.34)黑麦草(2.32)狗牙根(1.78)黑心菊(1.72)辣椒276(1.26);转运系数大于1的共有3种,依次为:辣椒276(1.36)黑心菊(1.30)紫花苜蓿(1.23)。最后综合富集、转运系数及修复潜力指数,得出黑心菊在1 025mg·kg~(-1)时,其地上部铅积累量最高,为2.576mg·株~(-1),具有很好的铅修复潜力,可作为铅超富集植物的先锋物种。     

冬季农田杂草荠菜对铅的生理响应及积累特性研究

为寻找新的铅超富集植物以弥补目前国内铅超富集植物的不足,通过盆栽试验,研究了荠菜[Capsella bursa-pastoris(L.)Medic]在不同铅浓度(0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 mg·kg~(-1))处理下的生长、生理及对铅的积累特性。结果表明,在所有铅处理条件下,荠菜均能正常生长,且未出现任何中毒症状。荠菜的株高、根长、叶长、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、地上部与根系生物量均随土壤铅浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,且几乎所有铅处理组的生长状况明显优于对照组。荠菜的地上部铅含量和铅积累量、根系铅含量和铅积累量、植株铅积累总量、富集系数、转运系数则随土壤铅浓度的增加而升高。在土壤铅浓度为1000 mg·kg~(-1)时,荠菜地上部、根系的铅含量分别为1 036.14、1 201.37 mg·kg~(-1),超过铅超富集植物临界值(1000 mg·kg~(-1))。地上部富集系数在土壤铅浓度高于600 mg·kg~(-1)时超过1,但转运系数均小于1。同时,荠菜的抗氧化酶活性(SOD、CAT)随土壤铅浓度的增加而升高,丙二醛(MDA)含量和活性氧自由基(H_2O_2、O_2~-)含量则处于较为稳定状态。因此,荠菜不仅有较强的铅富集能力与稳定的转运能力,而且具有较强的耐铅性,可作为一种新的铅富集植物应用于铅污染土壤修复。     

不同化学生态型紫苏的镉耐性及镉富集能力研究

为探究不同化学生态型紫苏的镉耐性与镉富集能力差异,设置不同浓度镉处理,测定了4种化学生态型紫苏种子的萌发指标及其幼苗的镉含量与镉富集特性。结果显示,10.0 mg·L~(-1)镉处理对PKPA型、EK型和PK-I型紫苏种子的发芽率、发芽势无显著影响,但显著抑制了PK-Ⅱ型紫苏种子的萌发。不同浓度镉处理下,不同生态型紫苏各部位的镉含量均表现为:根(1 052.0～5 337.1 mg·kg~(-1))茎(327.6～807.9 mg·kg~(-1))叶(104.8～343.3 mg·kg~(-1)),全株镉含量在348.1～1 416.73 mg·kg~(-1),远高于镉超富集植物的标准(100 mg·kg~(-1))。不同生态型紫苏的镉富集系数(BCF)存在显著差异,PAPK型、PK-Ⅱ型、EK型紫苏的BCF在2.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,依次为252.0、300.5、295.3,显著高于PK-Ⅰ型,后者的BCF在5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高(265.5),显著高于PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型。不同生态型紫苏的镉富集量均以5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,PK-Ⅰ型紫苏镉总富集量为454.0μg·株~(-1),分别是PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型的2.48、1.69倍和2.05倍。不同化学生态型紫苏的镉耐性间存在显著差异,镉胁迫下PK-Ⅰ型紫苏具有较高镉耐性及镉富集能力,可用于后续研究紫苏镉耐性作用机制以及镉污染稻田修复的主要种质资源。     

不同小麦品种灌浆期生长和镉积累的差异研究

为了解不同小麦品种灌浆期在镉污染农田中的生长情况和重金属镉积累的差异,本研究以30个小麦品种为材料,探明其在镉污染农田上的生长情况以及镉积累情况。结果表明,30个小麦品种在镉污染条件下能正常生长。不同小麦品种在灌浆期其株高、地上部和根部的生物量均存在着显著的差异,变化范围分别为48.87～77.47 cm、0.89～1.92 g·plant~(-1)、0.05～0.22 g·plant~(-1)。此外,不同小麦品种之间各部位吸收、积累镉的能力也存在明显差异。地上部和根部镉含量的变化范围分别为0.07～0.26、0.37～1.57mg·kg~(-1)。灌浆期镉在小麦体内的分配规律总体上为根地上部。地上部和根部镉积累量的变化范围分别为0.12～0.38、0.04～0.24μg·plant~(-1)。不同小麦品种各部位转运镉的能力存在明显差异,变化范围分别为0.08～0.47,其中淮麦23、冀麦738、宁麦17具有最低的根-地上部转运系数。成熟期的数据表明,淮麦23、冀麦738、宁麦17籽粒中镉的含量均远低于0.1 mg·kg~(-1)DW的国家限量标准,并具有很低的根-地上部转运系数,符合镉低积累小麦的标准。本文初步确定淮麦23、冀麦738、宁麦17作为低转运小麦品种的候选者,为低积累小麦品种的筛选提供科学依据。     

镉低积累玉米水稻品种的筛选

以近年在沈阳市普遍种植的26个玉米品种和20个水稻品种为材料,在沈阳市中国科学院沈阳应用生态研究所的沈阳农田生态系统国家野外科学观测站(新民屯站区)和沈阳市于洪区闸上村分别进行镉低积累玉米品种和镉低积累水稻品种的筛选。结果表明:玉米籽粒中镉含量在0.004～0.019mg·kg~(-1),水稻籽粒中镉含量在0.035～0.128mg·kg~(-1)。在土壤镉含量为1.30mg·kg~(-1)和0.45mg·kg~(-1)的条件下种植玉米和水稻,玉米籽粒和水稻籽粒中镉最高含量分别为0.019mg·kg~(-1)和0.128mg·kg~(-1),其籽粒均符合食品中污染物限量标准;筛选出低积累玉米品种5个、低积累水稻品种4个,可作为镉污染地区玉米、水稻品种推广种植。     

枇杷实生幼苗对镉的积累特性研究

通过不同浓度梯度的镉污染(0~20 mg·kg~(-1))处理一年生枇杷实生幼苗的结果表明,随土壤镉浓度的增加,枇杷实生幼苗的根系生物量、茎杆生物量、叶片生物量、地上部分生物量及叶绿素含量呈降低的趋势,但未表现出明显的毒害症状,说明一年生枇杷实生幼苗对土壤镉胁迫具有较强的耐性。一年生枇杷实生幼苗的镉含量在各个器官的分布为:根系茎杆地上部分叶片。随土壤镉浓度的增加,一年生枇杷实生幼苗植株的镉含量均呈增加的趋势,而地上部分的镉积累量呈先增加后降低的趋势(最大值出现在土壤镉浓度约为10 mg·kg~(-1),其值为每株植物85.47μg)。因此,枇杷实生幼苗可以作为果园镉污染土壤的修复材料,用于土壤镉浓度为10 mg·kg~(-1)以内的果园镉污染土壤的修复。     

3种园林植物对土壤重金属Cd的吸收及修复研究

以自来水处理作对照,采用土培法研究了3种Cd处理浓度下棕竹、宛田红花油茶、博白大果油茶对土壤重金属Cd的吸收及修复能力,为Cd超积累植物的筛选及土壤Cd污染治理提供依据。结果表明,与对照组（0 mg.kg-1）相比,10、25、50 mg.kg-1 Cd处理45 d后,3种园林植物均能较好生长,未出现任何中毒症状;10、50 mg.kg-1 Cd处理浓度下,3种园林植物地下部（根系）Cd含量均大于地上部（茎、叶）,且随着Cd处理浓度的增大,地下部（根系）Cd含量增幅均大于地上部（叶、茎）,其中棕竹根系Cd含量增幅最大,是10 mg.kg-1处理的7.05倍;在10～50 mg.kg-1处理浓度范围内,3种园林植物地上部与地下部Cd含量比值均较低,且Cd在3种植物体内的迁移率均随处理浓度增大而降低。     

十字花科蔬菜根肿病菌的PCR检测

 利用设计合成的1对根肿病菌（Plasmodiophora brassicae）特异性寡聚核苷酸引物（前引物:5’GAA GAT GCC CAC GCC GTC GT3’和后引物:5’ATC TGT TCA GCA AAG CGT CGA3’）,对分离自十字花科作物（白菜、青菜、甘蓝、芥蓝、花椰菜等）及土壤中的根肿病菌全基因组DNA进行PCR（Polymerase Chain Reaction）特异性扩增试验。试验结果表明,试验设计合成的引物能从十字花科根肿病菌全基因组DNA中扩增到629 bp长度的分子片段,该对引物可用于十字花科蔬菜根肿病的分子鉴定和分子监测,为十字花科根肿病的早期准确诊断和病菌检测提供了快速、简便的方法。     

根肿病菌核糖体基因ITS区段的克隆测序及其在检测中的应用

 应用真菌核糖体基因ITS区段通用引物ITS1和ITS4,对十字花科蔬菜根肿病菌（Plasmodiophora brassicae）rDNA进行PCR扩增,并将扩增到的目的片段克隆到pGEM-T载体上。对重组克隆进行测序和碱基编码结构特点分析,结果表明:十字花科蔬菜根肿病菌ITS1区长141 bp,5.8 S区长160 bp,ITS2区长187 bp,rDNA总长为488 bp. 根据此序列设计一对根肿病菌特异性寡聚核苷酸引物（前引物:5’AGG TGA ACC TGC GGA AGG AT 3’和后引物:5’TTC AGC GGG TAA TCC TAC CT 3’）,应用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）技术,对分离自十字花科蔬菜（白菜、青菜、甘蓝、芥蓝、花椰菜等）根肿病菌全基因组DNA进行特异性扩增试验。试验结果表明,该对引物能从十字花科根肿病菌全基因组DNA中扩增到约500 bp长度的分子片段,而对照菌株和健康对照则无扩增产物。该实验结果对有效追踪根肿病菌在田间的发生动态监测和预测预报提供了重要的信息和手段。     

镧对镉胁迫羽衣甘蓝的调节效应

[目的]为花卉植物用于cd污染土壤栽培提供依据。[方法]采用水培试验研究了镧（工丑）对羽衣甘蓝受到镉（Cd）胁迫的调节效应。[结果]低浓度的cd对羽衣甘蓝的出芽率、株高、根系、地上和地下鲜重与千重等指标均有一定的抑制作用，高浓度的cd对其有明显的抑制作用，而一定浓度的La可以缓解这种抑制作用。[结论]5mg／LLa缓解高浓度cd对羽衣甘蓝种子出芽以及生长等各项指标的抑制作用效果最好。     

取食不同寄主植物的小菜蛾对高效氯氰菊酯敏感性的变化

为探明寄主植物影响小菜蛾抗药性的内在因素,利用生物测定和离体酶活力测定的方法,研究了取食不同寄主植物的小菜蛾幼虫对高效氯氰菊酯敏感性及体内酶活力变化情况。结果表明,取食白菜的小菜蛾3龄幼虫对高效氯氰菊酯最为敏感,其次为羽衣甘蓝、油菜、苤蓝和甘蓝。不同寄主植物对小菜蛾体内胃蛋白酶、谷胱甘肽-S-转移酶和乙酰胆碱酯酶的活性也具有显著影响,羽衣甘蓝饲喂的小菜蛾胃蛋白酶活力为7.4025 U.mgPr-1,其活力明显高于取食其它寄主的试虫,谷胱甘肽-S-转移酶和乙酰胆碱酯酶以甘蓝饲喂的幼虫活力最高。说明寄主植物能影响小菜蛾药剂敏感性及解毒酶活力水平。     

不同叶菜品种镉积累评价及降低镉积累的措施

为探明不同叶菜品种在镉污染条件下对镉的吸收、转运与积累特征,选取适宜上海地区种植的13个叶菜品种[菠菜（Spinacia oleracea L.）、青菜（Brassica rapa var.chinensis （L.）Kitam.）和生菜（Lactuca sativa var.ramosa Hort.）3个种类],比较其在镉污染农田中的镉积累差异,并分析影响可食部位镉积累的相关因素,同时探究土壤重金属钝化肥和重金属叶面阻控营养强化肥单独和联合施用对降低上海矮青（Brassica rapa var.chinensis （L.）Kitam.）镉积累的效果。结果表明：不同叶菜品种地上部和根部镉含量存在显著差异,总体分布规律为地上部>根部,变化范围分别为1.58~12.80 mg·kg^-1（以干质量计）和0.24~3.54 mg·kg^-1（以干质量计）;不同叶菜品种根部向可食部位转运镉的能力存在显著差异,其中品种V3（新夏青6号）转运系数最低,转运系数最高品种是最低品种的6倍。相关性分析表明,叶菜可食部位镉含量受根部镉含量影响最大,受土壤总镉影响最小。叶菜具有较强的镉富集能力,供试叶菜品种可食部位的富集系数均大于1。施用土壤重金属钝化肥和重金属叶面阻控营养强化肥能够显著降低上海矮青可食部位镉的积累、吸收和转运。综合考虑叶菜可食部位镉含量、产量、转运系数和富集系数,适合在该地区种植的叶菜品种为V4（金品鸡毛菜3号）、V2（新夏青3号）和V6（夏福）,同时,采取合理的农艺/化学措施是降低污染土壤中重金属积累、保障农产品安全生产的有效策略。     

高Vc含量野生蔬菜资源筛选与不同采收期Vc变化

以福建省28份野生蔬菜为材料,采用钼蓝比色法测定Vc含量,筛选出一些适合江苏省种植的高Vc含量的野菜资源,推荐作为规模化生产使用。选择南京地区长期食用的4种野生蔬菜,研究不同采收期Vc含量的动态变化。结果表明:(1)28种野生蔬菜Vc含量的变幅为6.78～173.25 mg.hg-1。优选出9份高Vc含量的野生蔬菜,为菊花脑、美国碎叶苦苣、人参菜、黄秋葵、枸杞、蕨菜、苦菜1号、蒲公英、洋芥蓝,可以作为南京地区品质较好的野菜食用。(2)不同生长期4种野菜Vc含量均表现为双峰曲线,但最大峰值出现的时间在材料间有差异。宽韭采收期间Vc含量的变化为53.52～196.87 mg.hg-1;荠菜、马兰2号和菜用莴苣Vc含量变化范围相差不大,分别为19.33～118.21 mg.hg-1、39.89～120.90 mg.hg-1和29.93～117.94 mg.hg-1。宽韭和马兰2号最佳采收期为4月中下旬至5月中下旬,荠菜和菜用莴苣为4月中下旬至5月中旬。     

镉胁迫下苦楝(Melia azedarach L.)幼苗的生长及生理响应

采用盆栽试验研究不同浓度Cd(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg~(-1))处理对苦楝(Melia azedarach L.)幼苗生长、Cd积累、光合、质膜透性以及渗透调节的影响。结果表明,当Cd2+浓度≤60 mg·kg~(-1)时显著促进苦楝幼苗生物量的积累(P0.05),Cd2+浓度60mg·kg~(-1)时抑制作用逐渐增强,但≤120 mg·kg~(-1)Cd处理对株高影响不显著(P0.05),植株能正常生长且保持较大的生物量;苦楝对Cd具有一定的积累能力,其根、茎、叶中Cd含量随Cd处理浓度的增加而增加,且根系是主要积累部位;随着Cd处理浓度的增加,叶绿素(Chla+b)含量和光合速率(Pn)下降,相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量增大,但≤60 mg·kg~(-1)Cd处理时均无明显变化;随Cd浓度的升高,可溶性糖含量下降,可溶性蛋白和游离脯氨酸呈先升后降趋势,游离脯氨酸含量始终高于CK,苦楝通过增加可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量来维持Cd胁迫下的渗透平衡,从而降低Cd毒害。上述结果表明,苦楝对Cd具有一定耐性,其耐Cd胁迫的阈值浓度大约是120 mg·kg~(-1),可以将其应用于土壤Cd污染区域,在美化环境的同时修复土壤Cd污染。     

U、Cd单一及复合污染对水芹生长和生理特性影响

通过土壤盆栽试验研究不同浓度的U、Cd单一及其复合污染对水芹的生长、叶绿素含量、根系活力、细胞膜透性和MDA含量的影响。结果表明:与对照相比,随U、Cd单一及其复合污染处理浓度的增加,水芹的生长受到显著抑制(P0.05);水芹叶绿素含量逐渐减少,其中以Cd元素对水芹叶绿素b胁迫作用最显著;水芹根系活力在低浓度(15 mg·kg~(-1))时受到促进,而在高浓度(150mg·kg~(-1))时受到抑制;叶片相对电导率处理组数据均显著高于对照组,U胁迫作用强于Cd;叶片丙二醛含量与对照相比随处理浓度的增加呈上升趋势。比较U、Cd单一及其复合处理对水芹的胁迫效应表明,高U高Cd(U150 mg·kg~(-1)+Cd150 mg·kg~(-1))对水芹生长和生理影响最显著,水芹在低浓度U、Cd胁迫下具有较好的抗逆性,因此,其在低浓度U、Cd单一及其复合污染的土壤修复方面具有潜在应用价值。     

新疆雪莲组织培养体系的优化

以新疆雪莲无菌苗的根、茎、叶为外植体,对各种不同激素配比条件下新疆雪莲的再生体系进行了探讨,结果表明:培养基MS+6-BA 0.1 mg/L + NAA 2.0 mg/L对愈伤组织诱导效果较好;而再生芽的诱导培养基为MS+6-BA 0.4 mg/L + NAA 0.05 mg/L+水解乳蛋白500 mg/L;生根培养基为1/4MS + NAA 0.3 mg/L.