镉硫交互处理对水稻吸收累积镉及其蛋白巯基含量的影响

研究了不同硫镉浓度组合短期处理 (6d)对水稻幼苗吸收累积镉的影响及其植株体内蛋白质和非巯基硫蛋白含量的变化。结果表明 ,短期单镉胁迫处理下 ,水稻幼苗的生物量没有明显变化 ,但是镉硫交互作用明显地影响镉在水稻苗中的累积。供硫处理能有效地增加镉在水稻叶片中的累积。不同镉、硫处理下植株体内缓冲液可提态蛋白质含量变化不明显。镉胁迫明显增加植株体内NPT含量 ,尤其是根中NPT的含量。供硫也能显著地提高NPT的含量。硫镉交互作用对植株体内NPT含量的影响更为明显。上述结果证实 ,介质中硫的充分供应在有效地提高植物对镉胁迫耐性的同时 ,也显著地促进镉在水稻地上部的积累。     

不同品种燕麦对镉胁迫响应的差异性研究

利用实验室水培模拟试验,研究了轻度镉胁迫条件下10个燕麦品种生长及吸收积累镉的差异性。结果表明,经5μmol·L-1的镉处理后,供试燕麦品种的株高、根长、地上部与地下部生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量均出现不同程度的下降,不同品种间存在明显的差异,有的甚至达到极显著水平;不同品种燕麦对镉的吸收与积累也存在明显差异;燕麦镉的吸收转运与耐性没有直接的联系。按照镉胁迫下燕麦耐镉性和镉含量的冠根比进行聚类分析,可将10个品种分为4类：①镉转运少且耐性强;②转运多但耐性强;③转运多且耐性弱;④转运较少但耐性弱。其中品5号地上部生长抑制率最小,并且镉含量、镉转运量较少,表现出较强的耐镉性,在轻度镉污染土壤上种植品5号有利于降低镉污染对人类健康的风险。     

不同蔬菜对土壤Cd、Pb的累积能力研究

采用盆钵实验法,研究不同蔬菜对土壤Cd、Pb的吸收能力差异。结果表明蔬菜对土壤Cd、Pb吸收能力的种间差异十分显著。不同作物可食部分对镉的富集能力为:青菜>萝卜>莴苣>四季豆>黄瓜>番茄;不同作物可食部分对Pb的富集能力为:青菜>四季豆、萝卜>黄瓜>番茄、莴笋。作物的Cd、Pb吸收量与土壤浓度正相关;随着土壤含量的增加,青菜和萝卜的Cd、Pb累积系数显著提高,而黄瓜和四季豆的Pb累积系数则大幅降低;铅镉交互作用对作物的铅吸收无显著影响,但对镉吸收有显著影响,尤其是萝卜的Cd吸收量随土壤Pb的增加而明显降低。与其他作物相比,番茄Cd、Pb富集能力均较小,在轻度铅镉污染的农田中种植其食品安全的风险性较低。     

外源有机酸对红蛋植物吸收和转运镉的影响

采用溶液培养试验,研究了外源草酸和柠檬酸对镉富集植物红蛋吸收及转运镉的影响。结果表明,外源草酸或柠檬酸的加入均不同程度地增加了红蛋对Cd的耐性,表现在生物量增加,根部的镉含量提高,影响大小依次为草酸>1/2(草酸+柠檬酸)>柠檬酸,其中草酸处理效果最明显,地下部镉含量比未加有机酸处理增加了67.20%。有机酸的加入也促进了植株地上部镉的累积,除了柠檬酸处理外,植株地上部Cd含量比未加有机酸处理降低了27.83%。草酸或/和柠檬酸的加入虽未提高红蛋体内镉的迁移系数,但却增加了各处理植株地上部重金属迁移总量,从而提高了修复重金属污染地的效率。可见,草酸或/和柠檬酸的添加能够促进红蛋对重金属镉的吸收和累积,且植株的重金属迁移总量相当可观,可作为一种潜力植物用以修复镉污染土壤或水体     

不同磷肥品种对苋菜镉累积的影响

采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L)为供试作物,在两种酸性土壤上施用磷酸氢二钾、过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉4种不同磷肥,探究其对苋菜生长及其磷、镉累积的影响。结果显示:在两种酸性土壤中施用磷肥显著增加苋菜生物量,降低苋菜地上、地下部镉含量。与其他施磷肥的处理相比较,黄棕壤和赤红壤中钙镁磷肥处理的苋菜地上部镉含量降低幅度最大,分别为58.4%和77.7%。在两种土壤类型上施用不同磷肥苋菜的磷、镉累积量都增加,黄棕壤中,过磷酸钙处理的地上部、钙镁磷肥处理的根部镉累积量增幅最大;赤红壤中,磷酸氢二钾处理地上部、钙镁磷肥处理根部镉积累量最大。结果表明:在两种酸性土壤上分别施用不同种类的磷肥,苋菜对镉、磷的吸收和累积具有差异性。与其他处理相比较,在黄棕壤中施用过磷酸钙,苋菜地上部镉累积效果较好;在赤红壤中施用磷酸氢二钾,苋菜地上部镉累积效果较好。     

不同作物对铬毒害耐性的研究

铬是一种重要的环境污染物,土壤中过量的铬将抑制作物生长,降低产量;作物中累积的铬又通过食物链富集于人体。因此,铬对粮食、蔬菜作物生长的影响,以及铬在农作物中的累积已为许多研究者所关注。但不同作物对铬毒害耐性的研究尚少见报道。本文采用4种粮食作物(6个品种)、5种牧草和7种蔬菜作物(10个品种)为对象,分析比较作物耐铬性的差异,并从生理生化方面探讨作物耐铬性的实质,以探讨重金属铬的毒害机理。     

维管植物的镉毒和耐性机制

本文讨论了影响土壤中镉有效性的因素和植物对镉的吸收与转运。从植物的生长、光合作用、气孔功能、水分关系、酶活性等方面阐述了镉对维管植物的毒害机制 ;并对近年来有关维管植物通过体内镉的积累与分隔和镉结合复合物产生的镉耐性机制的研究作一综述。     

土壤环境质量指导值与标准研究 Ⅴ.镉在土壤-作物系统中的富集规律与农产品质量安全

通过查阅国内现有镉污染农田土壤和作物中镉含量的相关资料,包括近30年来公开发表文献、国家"七五"科技攻关环保项目"土壤环境容量研究"等科研成果,结合本实验室在长江三角洲、珠江三角洲典型地区污染农田调查数据,经筛选后从88组研究中共收集到镉污染农田土壤和作物中镉含量对应数据509对。根据镉盐来源,将收集的数据分为污染农田调查数据和添加镉盐试验数据;根据作物不同,分为水稻、小麦、茎/叶类蔬菜、根菜和果菜地调查数据。采用富集系数和一元回归模型的方法基于土壤镉含量预测作物可食部分镉含量;采用多元回归模型的方法基于土壤镉含量和土壤pH预测作物可食部分镉含量。结果表明,回归模型对作物可食部分镉含量的预测效果明显优于富集系数中位值;回归模型95%预测上限对作物可食部分镉含量的保守预测优于富集系数90分位值。土壤pH显著影响作物对镉的吸收。影响模型回归效果和预测能力的主要因素是数据分布不均和数据量不足。模型对比后选用多元回归模型的95%预测上限推导稻田和茎/叶类蔬菜用地基于农产品质量安全的土壤镉含量环境基准。     

过量表达pAPX基因提高水稻对镉胁迫的耐性

研究了编码大麦pAPX的基因HvAPXI导入水稻并过量表达后，转pAPX水稻在镉胁迫下的生长状况、生理指标及镉含量。结果发现，由于pAPX基因的过量表达，转基因植株的根系伸长量、生物量、叶绿素含量以及APX活性都明显高于野生型植株。与野生型植株相比，转基因水稻对镉胁迫具有明显的耐性。伴随对镉胁迫耐性的提高，转pAPX水稻对镉的累积量也同时提高。     

酸雨对紫色土中镉、锌形态及植物有效性的影响

研究了在锅、锌单一污染及镉、锌复合污染的紫色土中,酸雨对镉、锌的形态及植物有效性的影响.结果表明,酸雨胁迫下复合镉、锌对作物的危害明显加重.酸雨胁迫不但改变了紫色土中可交换态镉、锌含量,而且使紫色土中镉、锌各形态(可交换态、碳酸盐结合态和氧化锰结合态)发生相互转化.采用通径分析也表明,酸雨使各形态对植株镉、锌累积量的贡献系数发生改变,直接影响其植物有效性.镉、锌复合处理与镉单一处理相比较,低浓度锌可促进莴笋对镉的吸收,提高了镉的植物有效性,而高浓度锌时则相反.     

硫对超积累植物东南景天生长和镉累积的影响

通过营养液培养试验研究了不同硫镉水平对超积累东南景天生长和镉累积的影响。结果表明,不同处理下东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量均以叶片>茎>根,且以Cd100>Cd10,显示出东南景天对镉的超积累特性。供硫1.5~2.25 mmol/L显著提高超积累东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量及整株镉累积总量。超积累东南景天地上部分(叶片 茎)镉累积量/地下部分(根)镉累积量的比值(S/R)远大于1,表明东南景天植株体内可能存在"增硫诱导镉需求"现象,而从植物修复角度来说,利用增硫手段提高超积累东南景天生长和地上部镉的积累能力具有重要的应用价值。超积累东南景天Cd的吸收速率和转运速率随营养液中硫(S)浓度的增加而增加,二者可分别用对数方程和直线方程来描述。     

小白菜镉耐性形成的生理生化机理研究

以50μmol/L Cd胁迫培养13个品种的小白菜,通过形态指标和生理生化指标的测定,探讨其Cd耐性形成的生理生化应答机制。结果表明:Cd胁迫下,供试材料生长和生理生化代谢均不同程度受到抑制,但与其茎叶Cd累积量无直接关系,且不同品种小白菜对Cd耐性不同。对供试材料Cd耐性指数(Tolerance index,TI)分析表明,基于植株干物质累积的耐性指数(TI-P)与基于茎叶生长的耐性指数(TI-S)极显著相关(R2=0.686),而前者与基于根系生长的耐性指数(TI-R)的显著相关(R2=0.349)。可见,以基于茎叶生长的耐性指数比基于根系生长的更能反映小白菜的Cd耐性。Cd胁迫条件下,供试材料体内脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量以及抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性都有不同程度的提高。Cd胁迫下,各品种叶片脯氨酸增量、SOD活性增量均与供试小白菜Cd耐性正相关,二者可作为供试材料Cd耐性的生化指标。     

土壤环境质量指导值与标准研究V.镉在土壤-作物系统中的富集规律与农产品质量安全

通过查阅国内现有镉污染农田土壤和作物中镉含量的相关资料,包括近30年来公开发表文献、国家"七五"科技攻关环保项目"土壤环境容量研究"等科研成果,结合本实验室在长江三角洲、珠江三角洲典型地区污染农田调查数据,经筛选后从88组研究中共收集到镉污染农田土壤和作物中镉含量对应数据509对.根据镉盐来源,将收集的数据分为污染农田调查数据和添加镉盐试验数据;根据作物不同,分为水稻、小麦、茎/叶类蔬菜、根菜和果菜地调查数据.采用富集系数和一元回归模型的方法基于土壤镉含量预测作物可食部分镉含量;采用多元回归模型的方法基于土壤镉含量和土壤pH预测作物可食部分镉含量.结果表明,回归模型对作物可食部分镉含量的预测效果明显优于富集系数中位值;回归模型95%预测上限对作物可食部分镉含量的保守预测优于富集系数90分位值.土壤pH显著影响作物对镉的吸收.影响模型回归效果和预测能力的主要因素是数据分布不均和数据量不足.模型对比后选用多元回归模型的95%预测上限推导稻田和茎/叶类蔬菜用地基于农产品质量安全的土壤镉含量环境基准.     

镉在小白菜体内的累积规律及其生物效应的研究

通过液体营养液培养的方法,以小白菜不同部位对镉的吸收累积量以及小白菜不同生长时期的平均单株叶长、平均单株鲜重、平均单株叶片数等作为研究指标,研究了0～10 mg/L外源镉对小白菜生长的影响及镉在小白菜体内累积的规律.结果表明,重金属镉在小白菜体内的累积状态为,根部累积量(0.014～376.224 mg/kg)显著高于地上部累积量(0.016～10.278 mg/kg).低浓度镉(＜7.5 mg/L)对于研究的3个生理指标基本表现促进作用;中浓度镉(7.5 mg/L)处理时3个生理指标相对于空白则无明显差异;高浓度镉(7.5～10.0 mg/L)则对3个生理指标表现为抑制作用,当外源镉浓度达到10.0 mg/L表现为显著抑制.     

大豆和小麦对土壤中镉的吸收与富集研究

在温室条件下,采用盆栽方法研究了大豆和小麦在全镉含量为0.211~2.011 mg/kg的土壤中生长状况以及对镉的吸收与富集特征。结果表明,试验所设土壤镉含量对两种作物的株高和单盆籽粒数没有影响。随土壤镉含量的增加,两者单盆产量呈先增加后降低的趋势。大豆籽粒在土壤全镉含量为0.211~0.811 mg/kg时,小麦籽粒在土壤全镉含量为1.411~2.011 mg/kg时更容易积累镉。添加镉能明显增加两种作物植株各部分镉含量。外源添加镉对大豆的转移系数影响不明显,但能增加小麦的转移系数。两种作物的富集系数基本表现为根>茎叶>籽粒。在土壤全镉含量低于0.511 mg/kg时,大豆根和茎的富集系数接近或大于1.0,对镉的吸收较强。在土壤全镉含量高于0.811 mg/kg时,小麦茎叶的富集系数接近或大于1.0,对镉的吸收较强。小麦根的富集系数均高于大豆,且大于1.0,前者具有更高的镉富集能力。     

天津潮间带泥螺（Bullacta exarata）对重金属镉的累积与释放特征

生物对重金属的累积与释放实验对研究生物修复、污染物生态毒性和环境风险评价有着十分重要的意义。通过对天津潮间带底栖生物泥螺进行室内镉累积与释放实验,研究了泥螺体和肝脏对镉的累积与释放特征。整个实验过程分为累积和释放两个阶段,实验样品经冷冻、干燥、研磨、混匀和称量后,采用原子吸收分光光度法进行测定。结果表明,泥螺对镉的累积周期为14 d,其身体和肝脏中镉的质量分数均呈现先升高后降低的趋势,在第7 d达到最大值,其中肝脏的累积能力要大于身体;泥螺对镉的释放周期为12 d,在第9 d趋于稳定。泥螺对镉的累积与释放不仅与其自身的生活习性有关,还与其栖息环境密切相关。在自然环境中,应当严格控制镉的人为输入,尤其是含镉工业废水的排放。     

镉污染土壤的植物修复及其EDTA调控研究I. 镉对富集植物印度芥菜的毒性

本文通过温室盆栽试验研究了在10~190 mg/kg共10个浓度梯度的Cd处理下,印度芥菜生长对Cd的响应、Cd在根与地上部的积累以及在Cd胁迫和毒害条件下对Ca和Zn吸收的影响。结果表明,Cd对印度芥菜生长的毒害浓度在各个生育期各有不同:幼苗期与营养生长前期在70~110 mg/kg左右;营养生长后期在110 mg/kg以上;成熟期在150 mg/kg左右。植物吸收的镉随土壤镉处理浓度的增加而增加,本试验中印度芥菜根和叶积累镉最高浓度分别为300 和160 mg/kg。在Cd胁迫下,印度芥菜吸收的Ca和Zn增加;在Cd毒害条件下,印度芥菜吸收的Ca和Zn下降。认为高浓度的Cd对印度芥菜生长有抑制,但印度芥菜对镉也表现出很强的耐性,这种耐性可能与植物体内Cd和Ca、Zn之间的平衡有关。     

石灰和海泡石对镉污染土壤的修复效应与机理研究

研究了稻作和旱作两种种植制度下,施用石灰、海泡石及两种改良剂配施对镉污染土壤pH值、土壤镉形态变化及作物对镉的吸收等的影响.结果表明,施用改良剂使稻作条件下的土壤pH提高0.3～1.8个单位,旱作条件下土壤pH提高幅度为0.3～2.0个单位:两种种植制度下,作物有效性较高的酸提取态镉含量显著减少,而作物有效性较低的可还原态和残渣态镉含量显著增加,进而引起了水稻和萝卜对镉的吸收量降低.其中以石灰和海泡石配施的效果最好,单施海泡石次之,单施石灰效果最差,且各处理均随改良剂用量的增加效果增强,虽然,施用改良剂可以有效降低土壤中镉的作物有效性,但对水稻产量和生物量及镉在水稻和萝卜两种作物地上部分的分配规律均没有明显的影响.     

受污农田中农作物对重金属镉的富集特征研究

采用湿法消化法研究了浙江省不同地区农田污水灌溉后水体、土壤和多种农作物各器官的镉含量,分析了土壤污染状况及农作物对重金属镉的富集特征。结果表明：污水和受污土壤镉含量极显著相关（R^2=0．617,P〈0．01）。不同农作物对镉的吸收程度不同,富集系数为紫云英〉水稻〉大豆〉大麦〉玉米〉小麦。未受污染农作物和受污农作物根系及地上部镉含量差异明显,但镉富集系数差异不明显。同一农作物不同器官对镉的累积规律为根系〉茎叶〉果实。不同农作物果实的富集系数为紫云英〉大麦〉大豆〉水稻〉小麦〉玉米。对几种农作物富集系数和吸收系数的比较发现,玉米和小麦根系及茎叶等营养器官富集镉的能力较强,但果实富集量却很低。6种农作物对镉的转移系数为玉米〉大麦〉紫云英〉小麦〉大豆〉水稻,且转移系数介于0．50～0．95之间,说明这几种农作物均对镉有很好的耐性。     

不同氮肥品种对不同类型土壤苋菜镉累积的影响

为探究不同氮肥品种对不同类型土壤苋菜镉(Cd)累积的影响,采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L.)为供试作物,在黄棕壤和赤红壤上设置尿素、硫酸铵、硝酸钠、硝酸铵及无肥(CK)5种处理,氮肥施用量均为N 200 mg/kg。结果表明:在黄棕壤上,尿素处理下苋菜地上部和地下部Cd含量和Cd累积量增幅最大,分别增加了59%、90%和243%、259%;在赤红壤中,硫酸铵处理下苋菜地上部和地下部Cd含量和Cd累积量增幅最大,分别增加了56%、114%和141%、293%。在两种土壤上施用硝酸钠显著降低了苋菜对Cd的吸收和累积,其中地下部Cd累积量分别低至0.03和0.06μg/盆。因此,建议在黄棕壤上施用尿素,在赤红壤上施用硫酸铵,在提高苋菜生物量的同时,还能强化苋菜对Cd的吸收累积效果。