锌铬复合胁迫对水稻植株碳氮代谢的影响

通过盆栽试验,研究了锌铬复合胁迫对水稻植株碳氮代谢的影响。结果表明,在锌铬复合胁迫下,随着土壤中锌、铬浓度的增加,水稻干物质积累量降低,根冠比及根系可溶性糖含量呈增加的趋势,而茎鞘及叶中可溶性糖含量呈降低的趋势;根系、茎鞘及叶中可溶性蛋白含量和全氮含量则呈高低起伏的变化。偏相关分析表明,土壤中锌、铬浓度与水稻根系、茎鞘及叶中可溶性糖含量,水稻根系可溶性蛋白含量均产生了Zn-Cr协同效应,而与全氮含量未产生复合效应。这说明在重金属胁迫下,水稻通过协调自身源流库的关系,提高其对逆境的生态适应能力。     

锌铬复合污染对水稻根系抗氧化酶活性的影响

为了研究水稻在金属复合污染条件下的适应过程,该文就成都平原两种常见的重金属污染元素(锌、铬)对土壤复合处理后,进行水稻盆栽试验.结果表明,锌铬复合污染条件下,在水稻不同生育期,水稻根系3种抗氧化酶(SOD,POD和CAT)活性随锌、铬浓度的增加而表现出不同的变化趋势.在水稻分蘖期,随铬浓度的增加,水稻根系SOD活性和POD活性呈先降后升的变化趋势;随锌浓度的增加,水稻根系SOD活性和POD活性呈升高的趋势;而水稻根系CAT活性则随锌、铬浓度的增加呈一定的降低趋势.在水稻孕穗期,随锌、铬浓度的增加,水稻根系SOD活性呈先降后升的变化趋势,POD活性及CAT活性则呈降低的趋势.在水稻灌浆结实期,水稻根系SOD、POD及CAT活性均呈一定的降低趋势.水稻籽粒产量随锌、铬浓度的增加呈降低的趋势.锌、铬浓度对水稻籽粒产量产生了复合效应,并与水稻籽粒产量有极显著的线性回归关系.这表明水稻通过调节自身的生理代谢能提高对锌铬复合污染的生态适应性,这能为培育适合重金属污染地区生长的水稻品种提供理论基础.     

锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染对水稻(Oryza sativaL.)不同生育期土壤酶活性的影响。结果表明,锌铬复合污染对水稻生长有抑制作用,随土壤中锌铬浓度的增加,不同生育期水稻生物量均呈下降的趋势,而根冠比呈一定的升高趋势,差异极显著(P<0.01)。在锌铬污染下,土壤过氧化氢酶活性随土壤中锌铬浓度增大而降低。与对照相比,在水稻分蘖期、孕穗期及灌浆结实期土壤过氧化氢酶活性的最小值分别降低了34.17%、23.02%和4.89%;除在灌浆结实期锌与铬浓度互作间的差异不显著外,其他生育期的锌浓度间、铬浓度间及锌与铬浓度互作间的差异均极显著(P<0.01)。在水稻分蘖期,土壤脲酶活性、转化酶活性随土壤锌铬浓度的增加而降低,但在孕穗期及灌浆结实期则升高,其差异均极显著(P<0.01)。线性回归及偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤过氧化氢酶活性与土壤中锌、铬浓度均有极显著的线性回归关系,并呈显著或极显著负相关关系,这说明锌铬复合污染对土壤过氧化氢酶活性可能产生协同或加和的抑制效应。土壤脲酶活性在水稻灌浆结实期与土壤中锌浓度有极显著的线性回归关系,偏相关系数为0.7253**;土壤转化酶活性在水稻分蘖期、灌浆结实期与土壤中铬浓度均有极显著的线性回归关系,偏相关系数分别为-0.7426**、0.8056**,这说明锌铬复合污染对土壤脲酶活性及转化酶活性未产生复合效应。     

不同钾水平对苗期玉米铬的吸收和生理特性的影响

采用溶液培养的方法,研究了不同钾素水平对苗期玉米地上、地下部铬的吸收、转运及其生理特性的影响。结果显示,在六价铬作用下,玉米幼苗的各项生理指标均受到一定的影响,生物量随着铬浓度的升高而呈现降低趋势。在铬浓度0-100μmol.L^-1之间,植株地上、地下部六价铬的含量随外界铬处理浓度的增加而增加,在100μmol.L^-1时,铬含量达到最大;叶绿素含量、根系活力随六价铬浓度的增加而降低,在100μmol.L^-1时,叶绿素、根系活力最小;丙二醛（MDA）含量呈先降低后上升趋势,在40μmol.L^-1时,丙二醛含量最小。钾素可缓解重金属铬对玉米幼苗的毒害作用,在400-1 600μmol.L^-1之间,不同钾水平处理均可显著减少玉米幼苗地下部对铬的吸收,钾浓度为1 600μmol.L^-1时,铬含量最小。随着钾浓度的提高,叶绿素含量、根系活力都增加,但丙二醛（MDA）含量变化没有呈现明显的规律。值得注意的是,当溶液中铬浓度在0-20μmol.L^-1之间时,地上部铬含量随着钾浓度的增大而逐渐减小,当铬浓度为40-100μmol.L^-1时,随着钾浓度的增大而呈增加趋势,说明高浓度铬处理时,钾可不同程度地促进铬由地下向地上部的转运。     

复合氨基酸增效剂与尿素配施对水稻幼苗生长及土壤氮素的影响

为探讨氨基酸作为肥料增效剂在水稻生长过程中的增效作用,以复合氨基酸溶液为主要材料,通过室内盆栽试验,研究复合氨基酸增效剂与普通尿素配施对水稻幼苗生长及土壤养分的影响。结果表明,与不施肥(CK1)相比,施用 5%复合氨基酸增效剂(A),水稻幼苗株高、叶绿素含量(SPAD)、根系生长指标、地上部干重和氮磷钾累积吸收量均随移栽时间延长呈显著增加趋势,其中株高增幅为 11.1%～ 18.1%,地上部干重增幅为 9.03%～24.00%,地上部氮磷钾累积吸收量分别增加了 32.3%～57.0%、50.7%～ 74.0%和 19.0%～40.5%。与单施普通尿素(U)相比,复合氨基酸增效剂与普通尿素配合施用(AU),移栽前期水稻幼苗株高、根系生长指标增加显著,移栽后期 SPAD增加显著,地上部干重和氮磷钾累积吸收量均随移栽时间延长呈增加趋势。在同等氮素条件下,AU处理不同取样期氮肥利用率为 8.24%～31.50%,均高于 U处理(6.08%～28.10%)。此外,AU处理根际土壤全氮含量随移栽时间延长由 0.93 g/kg降至 0.91 g/kg,降幅低于 U处理;AU处理根际土壤全氮和有效磷含量均高于非根际土壤,表明添加氨基酸能够促进非根际土壤全氮和有效磷向根际土壤转化,并使根际土壤氮含量维持在较高水平。综上所述,施用复合氨基酸增效剂,可明显促进水稻幼苗生长,复合氨基酸增效剂与普通尿素配合施用,可显著提高尿素氮肥利用率,并利于土壤全氮的积累。     

难溶态锌、镉对香根草抗氧化酶活性及锌、镉吸收的影响

采用土培根袋试验,研究了难溶态锌、镉对香根草生长、抗氧化酶活性、MDA含量及锌、镉吸收累积的影响.结果表明,锌、镉均不同程度抑制了香根草的生长,抑制作用均以锌镉交互＞镉＞锌,以锌、镉复合污染更加剧了对植物的胁迫,不同生长期(75 d和90 d)锌锅处理的香根草地上部和根系的SOD、POD、CAT活性及MDA含量均显著增加,且随重金属毒性增强,酶活性和MDA含量亦增加,香根草根系膜脂过氧化的程度大于地上部,香根草体内锌镉含量以地上部＜根系,但吸收的锌主要富集在地上部,吸收的镉则主要富集在根系,且随着生长期的延长,各锌镉处理的锌镉积累量明显增加.     

不同施肥处理对旱作春玉米光合特性的影响

从高产施肥的角度,研究了不同氮、磷、钾肥用量对旱作春玉米穗位叶光合特性的影响。结果表明,各施肥条件下,净光合速率、叶绿素含量和可溶性蛋白含量随玉米生育期的推进呈现出相同的变化趋势,净光合速率和叶绿素含量呈降低趋势,而可溶性蛋白含量却先增后减。不同氮、磷、钾用量对穗位叶光合特性3个指标的影响也大体相同,即随施肥量的增加,净光合速率、叶绿素含量和可溶性蛋白含量均表现出先提高到一定程度后再降低的趋势,说明氮、磷、钾养分缺乏或过量均会使光合能力降低。适宜的氮、磷、钾用量(N240kg.hm-2、P2O5150 kg.hm-2、K2O75 kg.hm-2)可明显提高春玉米穗位叶的净光合速率、叶绿素含量和可溶性蛋白含量,并能保持较长的高光合持续期,有效地提高玉米的光合作用,增加产量。     

氮锌互作对水稻产量及籽粒氮、锌含量的影响

为探明氮锌互作对水稻产量及氮、锌含量的影响,以镇稻11号为供试材料,在大田条件下研究了2个氮肥用量（N 200、300 kg/hm2）下6个施锌水平（ZnSO47H2O 0、10、25、50、100、150 kg/hm2） 对水稻产量及成熟期植株氮、锌浓度及累积量的影响。试验结果表明: 在本试验条件下,锌肥的施用对水稻产量的增加不显著,但施锌能显著提高水稻各部位的锌浓度和籽粒锌累积量,并能提高水稻籽粒的氮浓度和粗蛋白含量,且表现出随施锌量的增加籽粒的氮浓度和粗蛋白含量增加的趋势; 高施氮量有利于水稻的增产及对锌的吸收与累积。因此,氮锌配施具有增加籽粒锌富集和提高蛋白质含量的双重效益。     

硅处理对镉锌胁迫下水稻产量及植株生理特性的影响

以郑稻18为材料,通过盆栽试验研究了镉(Cd)、锌(Zn)污染胁迫和硅(Si)处理对水稻产量、不同生育时期植株生理特性的影响,从而揭示硅缓解Cd、Zn胁迫的生理机制。结果表明,水稻植株受到Cd、Zn毒害时,不同生育期植株生物量、产量、叶片叶绿素含量及可溶性蛋白质含量均显著下降,而叶片质膜透性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量和过氧化物(POD)活性显著增加。施硅处理显著提高水稻植株对重金属的抗性,主要反映在植株生物量显著增加,叶片叶绿素含量及可溶性蛋白质含量显著上升,而叶片质膜透性、MDA含量、POD活性和可溶性糖含量显著降低,产量显著增加,说明硅缓解植株体内重金属毒害的代谢机制与其对抗氧化酶系统的调控作用及作物抗性的提高有关。     

长期定点施肥对制种玉米土壤理化性状及重金属含量的影响

利用制种玉米长期定点施肥试验,研究不同种植年限制种玉米田土壤物理化学性质和土壤重金属含量的变化,评价制种玉米田重金属的污染程度。结果表明,随着种植年限增加,制种玉米田容重变化值较小,孔隙度适中;土壤pH值升高;土壤有机质、全P、全K、碱解氮、速效钾均呈现先增加后下降的趋势;速效磷含量增加。土壤中铜、锌、锰、铁、铅与铬6种重金属都没有超标,而重金属镉严重超标。在河西走廊制种玉米种植区,在现有施肥模式下,制种玉米连作可使土壤物理性状改善,土壤pH值升高,土壤养分呈现先增加后下降的趋势;速效磷总体水平偏高;养分间水平不均衡;重金属镉严重超标,制种玉米对重金属的富集能力较低。应调整施肥模式以进行种子安全生产。     

不同氮素供应水平对菘蓝生长及药材质量的影响

为探究低氮营养对菘蓝生长及药材质量的影响,采用盆栽试验,研究不同氮素水平0(N0)、2.5(N1)、5.0(N2)、10.0(N3)、15.0 mmol·L^-1(CK)下菘蓝生物量积累、光合参数、根与叶中可溶性糖、游离氨基酸、硝态氮含量以及主要活性成分含量的响应。结果表明,不同供氮水平下菘蓝生长与药材质量的响应存在差异。随着氮素浓度的增加,叶与根的干重均逐渐增加,根冠比则先增加后减小,且在N1处理下达到最大值。叶中可溶性糖含量随着氮素浓度的增加呈先减少后增加的趋势,N0处理下达到最大值,根中可溶性糖含量的变化趋势与叶中存在差异,在2.5~15.0 mmol·L^-1氮水平下,根中可溶性糖含量呈先增加后减少的趋势,在N2处理下达到最大值。随着氮素浓度的增加,根与叶中游离氨基酸的含量均呈先增加后减少的趋势,且在N3处理下达到最大值,根和叶中硝态氮含量则呈先减少后增加的趋势,N3处理下硝态氮含量显著低于其他处理。净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)随着氮素浓度的增加均表现出先增加后减少的趋势,在N3处理下达到最大值,胞间二氧化碳浓度(Ci)呈逐渐降低的趋势。随着氮素浓度的增加,叶中靛蓝含量随之逐渐增加,靛玉红含量则表现出先减少后增加的趋势,N3处理下为最小值,总黄酮含量则呈逐渐减少的趋势。根中(R,S)-告依春含量随着氮浓度的增加呈先增加后减少的趋势,在N3处理下最高,表明适当的氮素供应有利于靛蓝与(R,S)-告依春的积累,而低氮条件有利于提高靛玉红与总黄酮含量。根中(R,S)-告依春单株产量在N3处理下最高,表明可以适当降低施氮量以获得活性成分含量较高的板蓝根。本研究结果为菘蓝规范化栽培中合理施氮提供了理论参考。     

复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究

【目的】以广东大宝山重金属复合污染农田为生长介质,通过研究水稻不同部位生长量、 金属含量、 对金属的富集系数,及其与根际、 非根际土金属含量、 形态变化的相关关系,探讨根际效应可能对水稻体内金属积累转运以及生物量的影响。【方法】选取了广东大宝山稻田重金属复合污染(As、 Pb、 Fe、 Cu、 Zn)土壤及当地常见的20个水稻品种进行根际袋试验,即将根际袋内的土视为根际土,根际袋外的土视为非根际土,将供试水稻品种种植于根际袋土壤中60天后收获,测定水稻各部位的生长量、 不同金属的含量,根际土和非根际土中各金属有效态的含量。【结果】Fe、 Cu、 Pb、 Zn、 As在根部的富集系数均大于其在茎叶的富集系数,各金属在茎叶和根部的富集能力排序分别为Zn Cu As ≈ Pb ≈ Fe和Fe Zn As Cu Pb。根际土和非根际土中各种金属有效态含量均为Fe Cu Pb Zn As。研究还发现,有效态Fe、 Cu和Zn浓度对整株干重的影响显著,作用强弱顺序为Cu Zn Fe,对水稻生长影响作用显著的三种有效态金属Fe、 Cu和Zn均为植物生长所必需的元素。供试土壤中有效态Cu浓度对水稻的生长所起的作用最强。根际土有效态Fe浓度对根系Fe的积累作用效果显著,有效态As浓度显著抑制了根系Fe的积累,且有效态As浓度的作用强于有效态Fe。【结论】根际土中有效态Fe对株高、 根干重、 茎叶干重和整株干重均起着抑制作用,有效态Cu对水稻生长起到了促进作用。根际土有效态As和非根际土有效态Zn对根部Fe的积累起到了抑制作用,根际土有效态Fe和非根际土有效态Cu则起到了促进作用。非根际土有效态Fe和有效态Zn对水稻根长的增加均起到了促进作用。     

施用河道污泥对水稻和土壤重金属含量及 水稻氮素利用的影响

2013—2014年以苏州市相城区望亭镇某河道污泥为研究对象,以农田施用污泥20 kg?m~(-2)和不施用污泥为主处理,以施氮肥120 kg(N)?hm~(-2)(LN)和240 kg(N)?hm~(-2)(NN)为副处理,连续两季种植粳稻品种‘武运粳24’,研究河道污泥农田施用对水稻和土壤重金属含量及水稻氮素利用的影响。结果表明:1)河道污泥农田施用,显著提高了稻田土壤有机质含量、速效氮含量和重金属Cu、Zn、Pb含量,水稻产量平均增加7.05%,水稻籽粒中重金属Cu、Zn、Pb含量分别增加53.66%、18.71%和802.29%,水稻吸氮量显著增加,氮素利用效率显著降低。2)河道污泥施用后,较高施氮量(NN)增加了稻田土壤有机质含量和速效氮含量,对稻田土壤重金属含量和水稻籽粒中重金属含量影响不大,水稻产量、水稻吸氮量显著增加,但氮素利用效率显著降低。3)污泥处理条件下,与第1季相比较,第2季稻田土壤重金属Cu、Zn、Pb含量平均下降5.0%左右、籽粒中重金属Cu、Zn、Pb含量下降7.27%~12.65%,但均显著大于不施河道污泥的对照处理。4)污泥×氮肥、污泥×年度、氮肥×年度和污泥×氮肥×年度的互作效应对稻田土壤养分含量、重金属含量,水稻产量、籽粒重金属含量和水稻氮素吸收利用的影响均未达显著水平。     

不同水分状况下施锌对玉米生长和锌吸收的影响

选择潮土(砂壤)和土(粘壤)两种质地不同的土壤,进行盆栽试验,研究不同土壤水分条件下施锌对玉米生长和锌吸收的影响。结果表明,施锌显著增加了玉米植株根、茎、叶以及整株干物质重;缺锌条件下玉米植株根冠比、根叶比和根茎比趋向增大。施锌显著提高了玉米植株各器官中锌的浓度和吸收量,并明显促进锌向地上部运移。干旱胁迫抑制了玉米植株生长,根冠比、根茎比、根叶比增大;随着土壤水分供应增加,植株生长加快,各器官生物量以茎和叶增加大于根。水分胁迫下,在潮土上玉米叶片中锌浓度上升;在土上叶片中锌浓度下降。但增施锌后,根和茎锌浓度增加幅度较大,叶片增加幅度较小;施锌和水分胁迫对根和茎锌浓度的交互作用极显著。水分胁迫下,玉米植株对锌的吸收总量减少。水分胁迫和锌肥施用对玉米叶片、茎锌吸收量的交互作用十分显著,但对根锌吸收量的交互影响不显著。     

Zinc-Induced Changes in Growth Characters,Foliar Properties,and Zn-Accumulation Capacity of Pigeon Pea at Different Stages of Plant Growth

Application of zinc (Zn) [50, 100, 200, 300, and 400 μ g zinc sulfate (ZnSO₄)/g of soil] reduced the foliage and the total growth of pigeon pea [Cajanus cajan (Linn.) Huth]. The root-shoot length ratio, varying little with age, was relatively low in the treated plants. Decrease in dry weights of stem and root was more pronounced in the late stages of plant development. The root-shoot dry weight ratio, maximum in the flowering stage, was lower in treated plants than in the control. Number of pods per plant declined, showing a positive correlation with Zn concentration. Net photosynthetic rate, declining with plant age, was significantly low in the treated plants. Density and size of stomata and trichomes, stomatal conductance, intercellular carbon dioxide concentration, quantity of green pigments, nitrate reductase activity, and the nitrate and protein contents in the leaves also declined significantly. Proportion of vascular tissues both in stems and roots increased with plant age with a concomitant reduction of pith and cortex. Under zinc stress, the relative proportion of tissues varied inconsistently. Dimensions of vessel elements and fibers in stems and roots, increasing with the plant age, were always smaller in the treated plants. The vulnerability factor and mesomorphic ratio of treated plants declined, suggesting induction of water stress due to zinc treatments. Accumulation of Zn^{2 +} in different plant parts was considerably high at each developmental stage of the treated plants, and showed a positive correlation with Zn in the soil.     

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。     

非包膜缓释复合肥对水稻氮素营养的效应研究

采用盆栽试验研究了非包膜缓释复合肥(SRCF)、包膜缓释复合肥(Multicote)和普通复合肥(CCF)对水稻植株生长和氮素营养的影响。结果表明,盆栽试验施用SRCF的水稻茎叶重、根冠比、含氮量、对肥料氮的吸收量和利用率与Multicote处理的相应指标较为相近,明显优于普通无机复合肥,这表明SRCF的氮素养分具有缓慢释放性能,并能满足水稻不同生长期的氮素需要。     

Translocation and accumulation of heavy metals in Ocimum basilicum L. plants grown in a mining-contaminated soil

Purpose

The evaluation of the ecotoxicity effects of some heavy metals on the plant growth and metal accumulation in Ocimum basilicum L. cultivated on unpolluted and polluted soils represented the objective of the present study.

Materials and methods

The basil aromatic herb was evaluated in a laboratory experiment using soil contaminated with Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn, similar to the one from a mining area. The soils and different organs of the basil plants were analyzed, the total contents of the added elements being determined using inductively coupled plasma optical emission spectrometry. The ability of basil plants to accumulate metals from soil and to translocate them in their organs was evaluated by transfer coefficient, translocation factor, enrichment factor, and geo-accumulation index determinations.

Results and discussion

The basil plants grown in the metal-polluted soil showed stimulation effects comparing with the plants from the control soil. At the end of the exposure period, the plants had a visible increase of biomass and presented inflorescences and the leaves’ green pigment was intensified. The metals gathered differently in plant organs: Cd, Co, Cr, and Pb were accumulated in roots, while Cu, Ni, and Zn in flowers. Cr and Pb exceeded the toxic levels in roots. Also, the heavy metal intake depends on the plant development stages; thus, Cd, Cr, and Pb were accumulated more in mature plant leaves. The Cd and Pb contents were higher than the World Health Organization and European Commission permissible limits.

Conclusions

The experimental results revealed that the basil plants exposed to a mixture of heavy metals have the potential to reduce the metal mobility from soil to plants. Translocation process from roots to flowers and to leaves was observed for Cu, Ni, and Zn, emphasizing a competition between metals. The calculated bioaccumulation factors were insignificant, but Cd and Pb concentrations exceeded the legal limits in the mature plants, being restricted for human or animal consumption.