冬季农田杂草繁缕对镉的积累特性研究

为进一步筛选出更多的镉超富集植物作为植物修复的材料,本文以冬季农田杂草作为研究对象,采用土壤种子库-金属筛选法进行筛选,以期从冬季农田杂草中筛选出镉超富集植物,为镉污染农田土壤的冬季植物修复提供材料。通过土壤种子库-金属筛选法初步研究发现,冬季农田杂草繁缕(Stellaria media)地上部分镉含量接近超富集植物的临界值(100 mg·kg-1),但转运系数(TF)小于1,可能是镉富集植物。为此,采用盆栽试验进行了进一步的浓度梯度鉴定。结果表明,随土壤镉含量的增加,繁缕根系生物量、地上部分生物量、主枝长度、根系长度、抗性系数及耐性系数均随土壤镉含量的增加而下降,但繁缕根系及地上部分镉含量呈显著增加的趋势。与对照相比,在土壤镉质量分数为25、50、75、100和125 mg·kg-1时,繁缕总生物量分别下降了17.31%、34.87%、44.79%、52.12%和59.32%,但各个处理均没有表现出明显毒害症状。土壤镉含量为75~125 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉含量均大于100 mg·kg-1,最大值为135.79 mg·kg-1,地上部分富集系数(BCF)大于1,但转运系数(TF)小于1。在土壤镉含量为100 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉提取量达到最大值,为87.42μg·plant-1。这些结果表明繁缕是一种镉富集植物。虽然繁缕的单株镉提取率较低,但繁缕具有分蘖力强、繁殖力强、生长密度大、耐荫性强等特点,因此适用于冬季农田镉污染的修复。     

土霉素、镉复合污染土壤的植物-微生物联合修复实验研究

选用紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)与孔雀草(Tagetes patula L.)两种植物与对土霉素有良好降解效果的细菌紫金牛叶杆菌(Phyllobacterium-myrsinacearum)和真菌胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)的混合菌液,对土霉素、镉复合污染土壤进行联合修复。模拟受不同浓度镉、土霉素污染的土壤,在温室进行90 d盆栽实验,通过其修复效果,探讨植物-微生物联合修复土霉素、镉复合污染土壤的可行性。实验结果表明,紫茉莉和孔雀草对镉均表现出良好耐性,孔雀草、紫茉莉生物量都随土壤中土霉素含量增加而下降,土霉素抑制植物对镉的富集;土霉素降解菌有利于提高植物生物量,促进孔雀草、紫茉莉对镉吸收并提高紫茉莉对镉的富集系数。当土霉素质量分数为5 mg·kg-1时,土霉素降解率最差为30.8%(9号处理),降解效果最好为70.6%(22号处理)。当土霉素质量分数为30 mg·kg-1时,土霉素降解率最差为17.2%(11号处理);土霉素降解率最高为59.3%(24号处理)。综合比较,孔雀草无论在镉富集能力还是土霉素降解效果上均优于紫茉莉。     

滇白前(Silene viscidula)对铅、锌、镉的共超富集特征

为了寻找新的重金属超富集植物特别是多金属共超富集植物,调查测定了云南兰坪铅锌矿区北厂矿段生长的8种植物及其根区土壤的重金属质量分数,以及土壤基本理化性质.结果表明:研究区土壤中磷和钾质量分数较低,总氮、总磷、总钾、铵态氮、硝态氮、速效磷分别占土壤干质量的0.2%、0.03%、0.52%、0.0029%、0.000 12%、0.00068%;有机质质量分数平均为4.81%,pH值平均为6.79,电导率变化范围为11.4～140-3μs·cm-1.该矿区土壤中锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)的质量分数平均值分别为(38 178±23 870)、(18 671±10 143)、(438±345)、(159±:82)mg·kg>-1,除Cu外均超过国家土壤环境质量(GB 15618-1995)三级标准.8种植物地上部Zn、Pb、Cd、Cu质量分数范围分别为271～17 986、51～5 430、1～617、2～26mg·kg-1,尤以滇白前(Silene viscidula Franch)地上部Zn、Pb、Cd质量分数为最高.进一步采集38个滇白前样本对其重金属富集特征进行深人调查,表明其地上部中含zn、Pb和Cd平均为(11 043±3 537)、(1 546±1 044)和(391±196)mg·kg-1,富集系数(地上部和土壤金属质量分数之比)分别为0.35、0.08和1.05,转运系数(地上部和根中金属质量分数之比)均超过1,均值分别为8.21、3.90和8.36.野外调查数据表明,滇白前是一种Pb/Zn/Cd共超富集植物.滇白前对Zn、Pb富集系数小于1,主要是由于其对应土壤中Zn、Pb质量分数太高(平均分别为(45 778±32 819)、(22 512±13 613)mg·kg-1)所致.     

红蛋植物对重金属镉、锌的吸收动态研究

采用水培的方法研究了红蛋植物（Echinodorus osiris）对镉、锌的吸收动态。结果表明：无论是低镉（5 mg·L-1）还是高镉（15 mg·L-1）处理,长时间（27 d）培养时,红蛋地上部和地下部镉质量分数均持续增加,至收获时,低镉和高镉处理红蛋地上部镉质量分数分别为364.95和502.97 mg·kg-1;地下部镉质量分数分别达到1 762.81和2 742.95 mg·kg-1。短时间内,红蛋对镉的吸收速率随时间增加而降低,1.0 h内表现为快速吸收模式,而在1.0 h后表现为缓慢吸收模式。在低镉条件下,红蛋对镉的短时间吸收动态符合二次多项式数学模型,高镉条件下,红蛋对镉的吸收动态符合三次多项式数学模型。长时间（27 d）培养时,红蛋地上部锌和地下部质量分数的动态变化趋势基本一致,即先增加后减少再缓慢增加的趋势。低锌（100 mg·L-1）和高锌（400 mg·L-1）处理,红蛋地上部锌质量分数分别为2 211.38和3 190.47 mg·kg-1;地下部锌质量分数分别为3 067.89和3 303.85 mg·kg-1。短时间内,无论是低锌处理还是高锌处理,红蛋对锌的吸收动态均符合二次多项式数学模型,但是两者有所不同,低锌处理,红蛋吸收锌的速率短时间内略有降低,而高锌处理,红蛋对锌的吸收速率短时间内则持续增加。     

湖泊底泥土地利用对土壤中重金属铅、铜形态影响

采用田区试验研究了田间种植冬小麦条件下,底泥土地利用前后土壤中重金属铅、铜的形态演变及小麦各器官中铅、铜的富集。结果表明,随着底泥施用量的增加,土壤中重金属铅、铜的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态均有不同程度的增加,本试验所有处理中,可交换态铅的质量分数范围为0.02~0.10 mg·kg-1,碳酸盐结合态铅的质量分数范围为0.04~0.24 mg·kg-1,铁锰氧化物结合态铅质量分数为0.41~1.88 mg·kg-1,有机物结合态铅质量分数范围为1.23~4.92 mg·kg-1,残渣态铅质量分数范围为4.82~23.66 mg·kg-1;各处理与对照相比,可交换态铜质量分数增加了40.00%~200.00%,碳酸盐结合态铜质量分数增加了36.84%~363.16%,铁锰氧化物结合态铜质量分数增加了7.17~45.15%,有机结合态铜质量分数增加了7.98%~62.61%,残渣态铜质量分数增加了0.12%~9.69%,各处理的残渣态铅、铜质量分数均较高。随着底泥用量增加,小麦根系、茎叶、籽粒中铅、铜质量分数均呈增加趋势,植株对重金属铅、铜的富集顺序为根系>茎叶>籽粒,铜的富集系数均大于铅。小麦籽粒产量、茎叶生物量及地上部生物量随着底泥施用量的增加,均出现了先增加后减少的现象,当小麦籽粒产量达到最大值时,籽粒中铅、铜质量分数未超出我国相应标准,依此确定底泥环境安全施用量为3051.29 t·hm-2。     

不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布

介绍了生态型芦竹(Arundo donax Linn)的生物特性,并对芦竹修复湿地重金属污染能力进行了研究。芦竹具有生物量大、根系发达、适应性强等特点,在重金属污染环境下,有较好的耐受性。研究不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布,对重金属污染湿地的修复具有指导作用。采集了4个不同环境下的芦竹样本,对重金属富集量和在植物器官中的分布情况进行研究分析。结果表明,芦竹对镉、铅、汞有较好吸收,地上部叶内富集量分别为57.40～33.22mg·kg-1,412.4～312.4mg·kg-1,21.5～11.8mg·kg-1,地上部茎内富集量分别为19.50～4.02mg·kg-1,83.1～43.6mg·kg-1,30.0～19.4mg·kg-1。芦竹对铜的富集能力较弱,地上部叶内和茎内富集量分别是12.4～2.8mg·kg-1,1.4～0.4mg·kg-1。铜和铅在植物器官中的分布为根>叶>茎,镉在植物器官中的分布为叶>根>茎,汞在植物中的分布为根>茎>叶。富集量还与土壤中重金属质量分数有关,一般是随着土壤中重金属质量分数的增大而增加。镉、铅、铜在植物叶中的富集系数大于1,汞在植物茎中的富集系数大于1。综合分析结果表明,芦竹在污染或非污染环境中都能较好地富集镉、铅、汞,基于芦竹具有较大生物量特点,芦竹对湿地重金属污染具有较大的修复潜力。研究芦竹对重金属的吸收与分布,旨在为湿地的植物修复技术提供参考依据。     

2个镉耐性差异箭舌豌豆品种中镉的化学形态及亚细胞分布

通过溶液培养实验,研究了镉胁迫下2个箭舌豌豆(Vicia sativa)品种(镉耐性品种L3,镉敏感品种ZM)中镉的积累、镉的亚细胞分布和化学形态以及非蛋白巯基化合物(NPTs)的响应。结果表明2个箭舌豌豆品种根较地上部积累更多的镉。镉在箭舌豌豆根、茎和叶中主要分布于可溶性组分,敏感品种ZM根中可溶性组分的镉含量和占总镉的比例显著高于耐性品种L3。细胞壁结合镉占总镉的比例在2个品种中均为叶>茎>根。镉在箭舌豌豆根和茎内主要以去离子水(d-H2O)提取态和1 mol·L-1氯化钠(Na Cl)提取态存在,ZM根中d-H2O提取态镉的含量和比例显著大于L3。箭舌豌豆叶中镉主要以2%醋酸(HAc)提取态存在。ZM叶中80%乙醇提取态镉的比例大于L3,0.6 mol·L-1盐酸(HCl)提取态镉和残渣态镉的比例小于L3。2个品种根和茎中NPTs的含量在镉胁迫下显著升高,ZM根中NPTs的含量显著大于L3。研究结果表明,箭舌豌豆镉解毒的主要机制包括限制镉由根部向地上部转运和液泡隔离。此外,根和茎中镉与有机酸结合和NPTs螯合,叶中镉以移动性低、毒性低的形态存在也是箭舌豌豆镉解毒的重要机制。ZM较L3根中更多镉以移动性高的形态存在,L3较ZM叶中更多镉以难移动的形态存在,是L3较ZM具有更高镉耐性的重要原因。     

镉胁迫下蓖麻对镉及矿质元素的富集特征

目前中国农田遭受镉污染的情况日益严重。蓖麻(Ricinus communis L.)是一种能源作物,同时对镉有较高的耐性和富集能力,因此利用蓖麻资源为合理利用镉污染农田提供了一种可行的途径。在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2.396和5.396 mg·kg-1),研究镉胁迫下30种蓖麻品种茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)吸收和富集特征,以及矿质营养元素与镉富集的相关性。结果表明:镉在不同组织的分布情况为茎叶果实,铝、钼、硫、锰和铁在不同组织的分布为叶果实茎,钙和镁在不同组织的分布为叶茎果实,铜、锌和磷在不同组织的分布为果实叶茎。在低镉质量分数(2.396 mg·kg-1)处理条件下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg-1,平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg-1。在高镉质量分数(5.396mg·kg-1)处理条件下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525 mg·kg-1,平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg-1。蓖麻茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)的富集受蓖麻品种和土壤中镉含量的显著影响。钙、硫、镁、铁的积累与镉的吸收呈显著正相关关系;锌、锰、铜、磷的积累与镉的吸收呈显著负相关关系,而铝、钼的积累与镉的吸收无显著相关关系。因此,合理调控污染土壤中矿质元素的含量可以提高蓖麻对镉污染土壤的修复效率。     

不同品种蓖麻对镉的响应及修复能力评价

蓖麻(Ricinus communis L.)是一种有价值的能源作物,可用于修复镉污染农田同时生产生物能源。本研究在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2和5 mg·kg~(-1)),对比研究镉胁迫下30个蓖麻品种的生长状况,评估蓖麻对镉的耐性及蓖麻茎、叶和果实中镉的富集特征,以及不同蓖麻品种对镉的修复能力。研究发现,随着土壤中镉质量分数增加,10个蓖麻品种的生物量增加,20个蓖麻品种的生物量减少;表明不同品种蓖麻对镉的耐受程度不同。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg~(-1),平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525mg·kg~(-1),平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力大小依次为茎、叶、果实。基于蓖麻品种茎、叶和果实中镉的质量分数,采用聚类分析的方法分析发现,30个蓖麻品种对镉的富集能力存在差异:4个蓖麻品种为高镉富集型,25个蓖麻品种为低镉富集型。根据蓖麻地上部分中镉质量分数及富集系数(小于1),判断蓖麻不是镉的超富集植物。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为26.3~65.7μg·pot~(-1),平均值为42.4μg·pot~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为37.0~121.6μg·pot~(-1),平均值为76.0μg·pot~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力及提取能力主要由品种决定,受土壤中镉浓度的影响相对较小。因此,蓖麻作为一种潜在的镉的植物修复作物,不适用于植物提取的用途,可用于植物固定的用途;选用对镉具有较高耐性蓖麻品种种植可以在健康合理地利用镉污染农田的同时生产生物能源。     

细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)对镉的耐性和富集特征研究

为探讨观赏花卉应用于植物修复技术的可行性,以细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)为材料,采用盆栽试验,研究了细叶美女樱对镉的耐性、吸收和富集能力,以期为今后观赏植物应用于重金属污染土壤修复提供理论依据。结果表明,随着镉处理浓度的增加,细叶美女樱干重呈先升高后降低的趋势,20~80 mg·kg~(-1)镉处理能促进植株的生长,100~120 mg·kg~(-1)镉处理对生长无影响,表明细叶美女樱对镉有较强的耐性。镉处理下,根系中丙二醛(MDA)含量和电解质渗透率分别于20和60 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,叶片中MDA含量和电解质渗透率分别于120和80 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,说明细叶美女樱受到了氧化伤害,且根系受伤害程度较大;氧化伤害更大程度地刺激了抗氧化防御系统,根系中POD、CAT活性的升高幅度大于叶片中CAT、APX活性的升高幅度,但抗氧化酶不能完全消除膜质过氧化引起的伤害。细叶美女樱各器官中镉含量表现为根茎叶的分布格局,植株对镉的转运系数小于1;但是地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为778.31μg·pot~(-1)。这些结果表明细叶美女樱对镉有很强的耐性和富集能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物。     

Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响

外来植物紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵我国西南地区并造成了严重的生态灾难,通过研究Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响,有助于从生态学角度为紫茎泽兰的综合防控提供依据。采用模拟Pb、Cd污染土壤培养法研究了不同浓度Pb、Cd及其复合污染作用下紫茎泽兰的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明：低浓度的Pb、Cd对紫茎泽兰的生长有促进作用,高浓度则表现出一定的抑制作用,生物量,株高,根长均明显减少。紫茎泽兰体内Pb、Cd吸收量与污染土壤具有良好的相关性,随处理浓度增加明显增大,极端浓度Pb、Cd胁迫下紫茎泽兰各器官Pb、Cd积累量与对照相比显著增加,1000 mg·kg-1处理时紫茎泽兰根、茎、叶的Pb质量分数均分别高达603.69、568.31、598.85 mg·kg-1;100 mg·kg-1 Cd处理时其根、茎、叶的Pb、Cd累积量依次为165.21、93.59、152.79 mg·kg-1。说明紫茎泽兰对Pb、Cd具有较好吸收累积及转运能力,可作为重金属污染地区的一种理想的修复植物。     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

Effects of cadmium on nutrient uptake and translocation by Indian Mustard

Plants that hyperaccumulate metals are ideal subjects for studying the mechanisms of metal and mineral nutrient uptake in the plant kingdom. Indian Mustard (Brassica juncea) has been shown to accumulate moderate levels of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, and Cu. In this experiment, 10 levels of Cd concentration treatments were imposed by adding 10-190 mg Cd kg(-1) to the soils as cadmium nitrate [Cd(NO3)2]. The effect of Cd on phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), and the micronutrients iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), and zinc (Zn) in B. juncea was studied. Plant growth was affected negatively by Cd, root biomass decreased significantly at 170 mg Cd kg(-1) dry weight soils treatment. Cadmium accumulation both in shoots and roots increased with increasing soil Cd treatments. The highest concentration of Cd was up to 300 mg kg(-1) d.w. in the roots and 160 mg kg(-1) d.w. in the shoots. The nutrients mainly affected by Cd were P, K, Ca, Fe, and Zn in the roots, and P, K, Ca, and Cu in the shoots. K and P concentrations in roots increased significantly when Cd was added at 170 mg kg(-1), and this was almost the same level at which root growth was inhibited. Zn concentrations in roots decreased significantly when added Cd concentration was increased from 50 to 110 mg kg(-1), then remained constant with Cd treatments from 110 to 190 mg kg(-1). However, Zn concentrations in the shoots seemed less affected by Cd. It is possible that Zn uptake was affected by the Cd but not the translocation of Zn within the plant. Ca and Mg accumulation in roots and shoots showed similar trends. This result indicates that Ca and Mg uptake is a non-specific process.     

复合污染下Cu、Cr、Ni和Cd在水稻植株中的富集特征

掌握水稻对污染土壤中重金属的吸收和富集特征,为科学认识水稻中重金属的残留问题、健康风险提供理论依据。采用田间试验,研究了4个不同处理量Cu、Cr、Ni、Cd复合污染下水稻的富集特征及其随生育期的变化规律。结果表明,重金属在水稻植株各部位中吸收富集系数的大小依次为：Cd〉Cu〉Ni〉Cr,根部重金属吸收富集系数是地上各部位的吸收富集系数的2~100倍。各重金属在水稻植株不同部位的积累分布明显不同,成熟期水稻植株中Cu在水稻不同部位的质量分数为根〉茎≥叶〉米粒〉谷壳,Ni的分布规律为根〉叶〉茎〉米粒〉谷壳,Cr的分布规律为根〉叶〉谷壳≥茎〉米粒,Cd的分布规律为根〉茎〉叶〉米粒〉谷壳;且随着重金属处理量的增加,水稻植株不同部位的重金属质量分数也呈上升趋势。成熟期米粒中Cu、Ni、Cr和Cd的质量分数范围分别为：4.50~6.19、1.86~4.63、0.72~0.76和0.08~0.39 mg·kg-1,与无公害食品标准（GB15199-94、GBT2762-2005）相比,米粒中Cu和Cr的质量分数均未超标,而Ni和Cd（Cd高剂量处理时）的质量分数均超标,存在食用安全风险。重金属在水稻植株不同部位的质量分数随生育期均呈现先升后降的趋势,灌浆中期达到最大,而到成熟期又明显降低。不同重金属在水稻植株中的富集能力和分布规律均呈现明显差异,不同生育期水稻植株中重金属的质量分数明显不同但其质量分数变化呈明显规律性。     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

不同锰处理对镉胁迫下2种油菜重金属累积和根系形态的影响

采用水培试验,研究Cd胁迫(10μmol·L~(-1))条件下,不同浓度Mn(0,0.1,1,10,100μmol·L~(-1))处理对2种镉累积能力不同的油菜生物量、Cd和Mn含量以及根系形态参数的影响。结果表明,与正常营养处理Mn1相比,缺Mn和Mn过量处理显著降低2种油菜的地上部和镉低积累油菜"华骏"的根部生物量,而对普通油菜"寒绿"的根部生物量没有显著影响。与Mn1处理相比,缺Mn处理下2种油菜的Cd累积总量和"华骏"地上部Cd含量显著降低;Mn过量处理下2种油菜根部和地上部Cd含量均呈升高趋势,2种油菜的Cd累积总量无显著变化或显著降低。随Mn处理浓度升高,2种油菜地上部和根部Mn含量显著升高,缺Mn处理下2种油菜根部的Mn含量低于Mn缺乏的临界值。与Mn1处理相比,缺Mn处理下"华骏"的根长、表面积、体积、平均直径和根尖数显著降低;Mn过量处理下"寒绿"的根长以及"华骏"的根系表面积、体积显著降低;缺Mn处理下2种油菜细根表面积所占的比例增加,粗根表面积比例降低;Mn过量时,"寒绿"的粗根表面积比例增加,细根比例降低,而"华骏"则相反。总的来看,缺Mn处理影响油菜根系和地上部生长,减少地上部Cd含量和植株Cd累积总量;Mn过量处理下油菜生长也受到抑制,但是油菜地上部和根部Cd含量有所升高;2种油菜的根系形态学参数在不同Mn处理下变化规律不同,表现出不同的响应策略。     

Effects of Cadmium on Nutrient Uptake and Translocation by Indian Mustard

Plants that hyperaccumulate metals are ideal subjects for studying the mechanisms of metal and mineral nutrient uptake in the plant kingdom. Indian Mustard (Brassica juncea) has been shown to accumulate moderate levels of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, and Cu. In this experiment, 10 levels of Cd concentration treatments were imposed by adding 10–190 mg Cd kg^–1 to the soils as cadmium nitrate [Cd(NO₃)₂]. The effect of Cd on phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), and the micronutrients iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), and zinc (Zn) in B. juncea was studied. Plant growth was affected negatively by Cd, root biomass decreased significantly at 170 mg Cd kg^–1 dry weight soils treatment. Cadmium accumulation both in shoots and roots increased with increasing soil Cd treatments. The highest concentration of Cd was up to 300 mg kg^–1 d.w. in the roots and 160 mg kg^–1 d.w. in the shoots. The nutrients mainly affected by Cd were P, K, Ca, Fe, and Zn in the roots, and P, K, Ca, and Cu in the shoots. K and P concentrations in roots increased significantly when Cd was added at 170 mg kg^–1, and this was almost the same level at which root growth was inhibited. Zn concentrations in roots decreased significantly when added Cd concentration was increased from 50 to 110 mg kg^–1, then remained constant with Cd treatments from 110 to 190 mg kg^–1. However, Zn concentrations in the shoots seemed less affected by Cd. It is possible that Zn uptake was affected by the Cd but not the translocation of Zn within the plant. Ca and Mg accumulation in roots and shoots showed similar trends. This result indicates that Ca and Mg uptake is a non-specific process.     

水生植物种植场磷素分布特征与植物吸收

研究了水生植物种植场水体、沉积物及植物的磷含量及分布特征,结果表明进水的P浓度高于V类水标准,水生植物种植区内的由于受到沉淀、吸附及植物吸收的影响,水体P浓度远低于进水,水体不同形态P与TP之间呈现良好的相关关系;沉积物的TP质量分数在335～672 mg.kg-1之间,表层沉积物P质量分数是影响底层沉积物P质量分数的主要因素之一,沉积物中的TP和IP、OP之间同样存在相关性;水生植物对P均具有较好的吸收富集能力,不同水生植物的迁移系数均在0.5以上,平均为0.82,其中的黄花蔺（Limnocharis flava）与欧慈菇（Sagittaria sagittifolia）显示对P的良好吸收和迁移能力。基于本次调查的水生植物P质量分数统计分析表明,95%的水生植物地上部P质量分数正常值范围在1 415～4 947mg.kg-1之间,而地下部的P质量分数正常值范围在2 178～5 702 mg.kg-1之间。     

Relationship between heavy metal concentrations of herbaceous plants and soils at four Pb-Zn mining sites in Yunnan, China

This paper studied the relationship between heavy metal concentrations of herbaceous plants and soils at four Pb-Zn mining sites in Yunnan, China. 50 herbaceous plant samples of 9 plant species from 4 families and 50 soil samples were collected and then ana1yzed for the tota1 concentrations of Pb, Cd, and Zn. The results showed that the average concentrations of Pb, Cd, and Zn in soil samples were 3772.83, 168.81, and 5385.65 mg/kg, respectively. The average concentrations of Pb, Cd, and Zn were 395.68, 28.14, and 1664.20 mg/kg in the shoots, and 924.12, 57.25, and 1778.75 mg/kg in the roots, respectively. Heterospecific plants at the same site and conspecific plants at various sites had different average levels of Pb, Cd, and Zn, both in the shoots and the roots. Enrichment coefficients of Pb, Cd, and Zn were greater than 1 in 2, 3, and 9 herbaceous plant samples, respectively. Translocation factors of Pb, Cd, and Zn were greater than 1 in 10, 17, and 25 herbaceous plant samples, respectively. In all 50 samples, the concentrations of Pb, Cd, and Zn between the shoots and the roots, the shoots, and the soils, and the roots and the soils had significant positive relationships.