2种常规水稻Cd、Zn吸收与器官分配的生育期变化：品种、土壤和Cd处理的影响

Cd在土壤-作物-膳食食物链中的迁移是人类对环境Cd暴露及其健康风险的主要途径,而水稻是子粒Cd积累最强的大宗作物之一.采用全生育期淹水盆栽试验研究了2种常规水稻(高Cd吸收品种“苏香粳1号”和低Cd吸收品种“99-22”)在添加Cd(2mg·kg-1)和不添加Cd处理下对2种土壤(红沙泥田,乌栅土)中Cd、Zn的吸收及其生育期变化.结果表明:1)常规水稻对Cd、Zn的吸收积累受土壤、品种和外源Cd的影响.Cd处理、土壤、品种间的正交互作用(高Cd吸收品种植于高Cd处理且Cd有效性高的红壤中)使常规稻植株Cd/Zn比成数十倍提高,从而使子粒Cd/Zn比产生强烈升高;2)水稻对Cd、Zn的吸收强度因不同生育期而异,Cd吸收的主要时期是分蘖期和成熟期,而Zn吸收的主要时期则是分蘖期、抽穗期和灌浆期.在整个生育期中,水稻Cd吸收伴随着对Zn的排斥现象,这在高Cd吸收下尤为强烈;3)水稻各器官对Cd、Zn的吸收分配无论是同品种的生育期间抑或同生育期时的不同品种间均有显著差异.Cd积累量为根系>穗粒>茎叶,而Zn却表现为茎叶>根系、穗粒.观察到水稻吸收的Cd在生育后期向穗粒的强烈运移.相对于低Cd吸收品种来说,Cd向穗粒转运较强,而Zn的转运较弱是高Cd吸收品种子粒Cd积累强而Cd/Zn比高的植株因素.     

不同Cd积累能力大白菜吸收转运Cd的差异性

通过土培(土壤投加3 mg·kg-1 Cd,生长42 d后收获)和水培试验(先无Cd培养30 d,再转入5μmol·L-1 Cd营养液中分别培养18 d,10 d,10 d后再无Cd培养8 d,再收获),研究2个不同Cd积累能力的大白菜(Brassica pekinensis L.)品种(北京小杂55和北京小杂60)吸收和转运Cd的差异,为通过农艺技术措施调控作物Cd积累提供依据。结果表明,在土培和水培条件下,两个白菜品种吸Cd能力表现不同,土培条件下存在显著差异(P0.05),高积累Cd品种北京小杂55地上部Cd含量比低积累Cd品种北京小杂60高出126%,而水培条件下无显著差异;水培条件下,北京小杂55的转运系数平均比北京小杂60高0.11,且随着生长时间的延长,转运系数增大。2个白菜品种地上部不同叶段Cd含量变化规律均表现为由老叶向新叶逐级递减,但北京小杂55叶片中的Cd主要分配在老叶(平均50.6%),而北京小杂60叶片中的Cd主要分配在中叶(平均42.7%),且北京小杂55将Cd分配到新叶的能力高于北京小杂60。北京小杂55地上部的高Cd积累主要是由于根部吸收土壤Cd能力和从根向地上部的转运能力高所致,控制高积累Cd白菜品种北京小杂55地上部Cd含量应从控制其对土壤Cd吸收和由根向地上部转移这两方面进行。     

复合污染条件下莴苣对Zn、Cd的吸收与富集

采集莴苣及根际土壤样品,分析Cu、Zn、Cd、Pb复合污染条件下莴苣对Zn、Cd的吸收与富集规律.结果表明:复合污染条件下,莴苣不同部位对4种重金属元素的吸收积累表现为根>叶>茎,莴苣中重金属含量为Zn>Cu>Cd>Pb,富集系数为Cd≈Zn>Cu>Pb;不同采样区莴苣对重金属的吸收积累与富集能力存在明显差异.用于描述Zn和Cd在土壤-莴苣系统中迁移的响应模型均为非线性方程,模型类型在2种元素之间以及莴苣不同部位存在一定差异,但2种元素在不同部位中的响应均可用3次曲线方程来描述.莴苣对Cd、Zn的吸收除了受到元素自身性质的影响外,还受到共存元素的影响,这种影响与共存元素的含量有关.     

杨树、落叶松对土壤重金属的吸收及修复研究

在沈阳生态实验站开展了木本植物对土壤重金属的吸收积累及修复效应的研究,实验结果表明,重金属污染物已影响了杨树(Populus canadensis)的正常生长,Cd、Cu、Zn复合污染处理杨树总生物量比对照下降了26%。Cd、Cu、Zn处理杨树和落叶松重金属吸收量多于对照,杨树叶Cd、根Cu重金属吸收量分别比对照增加了2.09倍、2.2倍。落叶松(Larix koreana)根Cd、Cu、Zn的吸收量比对照分别增加了2.17、1.95和1.42倍。树木体内重金属元素迁移能力的大小分别为Cd>Zn>Cu,重金属吸收系数大小依次为杨树>落叶松,重金属在杨树体内的迁移能力及地上部吸收能力要大于落叶松。土壤一旦遭受重金属污染(Cd、Cu、Zn),通过木本植物杨树、落叶松修复净化的时间相当漫长。     

茄子苗对镉积累和耐性的品种间差异

通过盆栽实验方法研究了13种茄子幼苗对镉(Cd)积累与耐性的品种间差异。结果表明,这些茄子幼苗根及地上部Cd含量均随土壤中外加Cd的量的增加而提高。品种间存在着显著差异(P<0.05),其中Cd含量最高品种根部和地上部的Cd含量分别为Cd含量最低品种的2.1、2.4倍(2mg·kg-1Cd处理组)和1.5、1.6倍(4mg·kg-1Cd处理组)。不同品种幼苗对Cd的富集系数均大于1,表现出较强的富集能力。但转运系数均小于1,Cd从根部向地上部转移能力较弱,大多数品种间差异不大。当Cd添加量为2mg·kg-1时,只有绿龙长茄地上部生物量显著下降(P<0.05)。当Cd添加量提高到4mg·kg-1时,6个品种地上部生物量显著下降(P<0.05),这些品种对Cd的耐性较弱。综合评价,辽茄三号对Cd积累的含量最低,富集系数和转移系数也较低,对Cd具有较强的耐性,具有Cd低积累特征。     

Cd胁迫对马蔺和鸢尾幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响

以2种耐性不同的鸢尾属植物马蔺(Iris lactea var.chinensis)和鸢尾(Iris tectorum)为试材,通过营养液培养法,研究了Cd胁迫对其幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响.结果表明,低Cd(5 mg·L-1)和高Cd(50 mg·L-1)胁迫下,马蔺和鸢尾干物质量均呈上升趋势.高Cd处理70天时马蔺地上部和根系干物质量分别是处理前的2.37、2.31倍,而鸢尾在Cd处理40天后出现严重毒害症状.2种鸢尾体内Cd质量分数均随胁迫时间的延长呈先增后降的趋势.鸢尾地上部和根系Cd质量分数在低Cd处理后第30天时达到峰值,分别为220.5 μg·g-1和1172.3 μg·g-1,而马蔺根系Cd质量分数第40天时达到最大值1182 μg·g-1,且地上部于第50天时达到峰值264.4 μg·g-1.高Cd处理下,马蔺地上部和根系Cd质量分数均高于鸢尾.Cd胁迫还导致2种鸢尾属植物微量元素吸收代谢紊乱,对其根系Fe质量分数表现出"低促高抑"的效应,使地上部和根系Zn含量均下降,根系Cu含量增加,而对Mn吸收的影响相对较小.     

小麦/花生不同间作方式对花生吸收积累Cd的影响

为明确间作小麦对花生吸收积累镉(Cd)的影响,采用温室盆栽试验,研究了PVC管阻隔、尼龙网阻隔、混作等3种种植方式下两个花生品种的积累特征.结果表明,3种间隔方式相比,缺铁土壤中尼龙网阻隔处理的白沙1016和花育20植株Cd含量均显著高于其他处理,根系部分Cd含量分别达到9.28 mg·kg-1和9.83 mg·kg-1,地上部分Cd含量分别为1.51 mg·kg-1和2.25 mg·kg-1.研究结果说明,在排除两种作物根系竞争的前提下,小麦根系分泌物可以活化土壤中的Cd,促进花生对Cd的吸收.不论土壤缺铁与否,两品种花生根系部分Cd含量顺序均为:尼龙网阻隔>PVC管阻隔>混作,品种之间差异不显著.在缺铁土壤中花生Cd的积累量顺序为:尼龙网阻隔>PVC管阻隔>混作.在两种作物混作模式下,小麦Cd积累量与花生Cd积累量呈负相关的关系,说明小麦和花生会竞争吸收土壤中的Cd.两个品种花生在缺铁混作处理中Cd的迁移率最大,分别为11.7%和12.2%.研究结果显示,在相对狭小的根系生长空间内,间作小麦会对花生吸收Cd产生较强的竞争作用,然而土壤缺铁导致小麦分泌的麦根酸类植物铁载体能够活化土壤中的Cd.可以推测,在土壤缺铁条件下,大田种植的小麦/花生间、套种体系中的花生籽粒仍然存在着一定的Cd污染风险.     

不同锌营养下喷施锌肥对油菜生长和元素含量的影响

采用水培试验,研究Zn缺乏和正常条件下,喷施不同浓度的ZnSO_4和Zn Na2EDTA对两种油菜地上部生物量和Cd、Zn、Fe、Mn、Cu等元素含量的影响,并通过设置喷施Na2EDTA处理和分析Cd在油菜体内的累积分配规律来揭示喷施Zn肥降低油菜Cd含量的作用机理.结果表明,正常Zn营养下油菜地上部生物量显著高于Zn缺乏条件下,不同Zn营养条件下喷施Zn肥对油菜地上部生物量都没有显著影响.正常Zn营养下油菜地上部Cd含量极显著低于Zn缺乏条件下;正常Zn营养下喷施ZnSO_4使得普通油菜寒绿的地上部Cd含量显著低于对照处理,降幅为27.22%;Zn缺乏时喷施低浓度和高浓度ZnNa_2EDTA使得Cd低积累油菜华骏的地上部Cd含量显著降低,与对照相比分别减少28.70%和26.94%,喷施ZnNa_2EDTA降低油菜地上部Cd含量的作用与EDTA成分没有密切关系;喷施Zn肥主要通过抑制根部Cd吸收来降低油菜的地上部Cd含量.正常Zn营养下油菜地上部Zn含量极显著高于Zn缺乏条件下;喷施Zn肥显著提高油菜地上部和根部Zn含量.正常Zn营养下油菜地上部Fe含量极显著低于Zn缺乏条件下,Zn营养条件对油菜地上部Mn和Cu含量没有显著影响;不同Zn营养条件下喷施Zn肥可使油菜地上部Fe、Mn、Cu含量显著升高或降低,但是并没有显著影响油菜微量元素的营养平衡.     

Cd胁迫下丛枝菌根对花生生长、光合生理及Cd吸收的影响

为了解丛枝菌根(AM)真菌对花生抗Cd胁迫的作用及其机理,采用温室盆栽试验,研究了Cd胁迫下接种AM真菌对花生生长、根系形态、Cd吸收及光合生理的影响.结果显示,AM真菌能与花生形成良好的共生关系,施Cd对菌根侵染率无影响;Cd胁迫下接种AM真菌能够显著改善花生生长状况,植株体内P含量与吸收量分别提高1.16—1.52、1.22—1.79倍,叶片叶绿素相对含量平均增幅11.79%,地上部分和根系生物量分别增加7.55%—8.19%、10.86%—14.05%,同时接种处理显著增大了花生根系的根长、根表面积、根体积,降低了植株地上部分Cd含量;对于同一施Cd水平而言,菌根花生叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学效率(Fv/Fo)均显著高于非菌根植株,接种AM真菌使花生叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著增大,而胞间CO_2浓度(Ci)显著低于不接种处理.研究表明AM真菌可通过改变花生根系的形态结构来吸附固持重金属Cd,从而减少Cd向花生植株地上部分的转移,降低Cd胁迫对花生植株造成的伤害;另一方面,通过提高花生对矿质元素P的吸收来增加植株体内叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用,增强花生抗Cd毒害的能力,进而促进花生生长,提高植株生物量.     

美人蕉不同生长期生物量分配格局与重金属累积、分配特征

为了探讨美人蕉不同生长期对土壤重金属的生态适应,通过盆栽试验探究了幼苗期、花蕾期、盛花期美人蕉植株的根系和地上部分的生物量及其累积重金属含量的特征与差异.结果表明,随美人蕉龄的增长,美人蕉整株生物量增长速度先快后慢,地上部分生长速度远高于根系,植株生物量分配格局逐渐向地上转移;美人蕉各生长期对As、Pb、Zn、Mg、Cd和Mn等重金属的富集能力各异,在幼苗期、花蕾期和盛花期对As、Pb、Zn、Mg的蓄积均为典型的根部积累型;对Cd和Mn的蓄积在幼苗期为根部积累型,在花蕾期和盛花期为地上积累型;美人蕉地上部分和根系累积的Cd、Pb、As含量分别高达11.096—25.692 mg·kg~(-1)和13.503—20.923、9.206—24.57 mg·kg~(-1)和51.126—161.783、0.914—1.447 mg·kg~(-1)和1.228—7.254 mg·kg ~(-1).美人蕉能修复复合重金属污染土壤.     

褐土中磷镉交互作用对磷镉有效性影响

为了阐明磷与镉在土壤-植物系统中交互作用机制,通过施用磷肥提高镉污染土壤修复效率,通过室内培养试验研究了磷镉交互作用对磷镉有效性影响。在供试褐土中磷、镉分别以不同处理培养90 d后,接近自然状态下对磷、镉进行吸附、解吸。结果表明:(1)在磷镉同时加入时,速效P的质量分数随着施Cd质量浓度的升高而显著降低,在磷质量分数一定时,施镉降低了土壤中磷的有效性。(2)培养的含磷土壤对不同质量浓度镉吸附解吸时,褐土对镉的吸附量随着磷质量分数的增加而增加,此结果与(1)有一定的差异,可能的原因是向土壤中添加磷镉的顺序不同所造成的。     

蛭石对镉污染土壤油菜产量和土壤中镉形态的影响

采用盆栽模拟试验法,研究了镉在不同质量分数下和在不同质量分数下加入蛭石后对油菜产量和土壤中镉形态的影响,结果表明:在低质量分数时(≤5 mg·kg-1),镉对油菜产量影响不大,而在5 mg·kg-1促进了其生长,比对照增加了20.5%,差异达显著水平.在10 mg·kg-1、50 mg·kg-1时分别比5 mg·kg-1下降29.81%,68.03%.加入蛭石后在低质量分数时效果不明显,在10 mg·kg-1、50 mg·kg-1时显著增加了油菜的产量,相对增产20.4%,35.9%.同时降低了土壤中交换态,碳酸盐结合态镉的含量,Cd-10分别下降15.77%、7.14%,Cd-50分别下降14.64%、7.21%.而残渣态和有机结合态含量大幅提高,Cd-10分别提高8.65%、9.31%、Cd-50分别提高18.89%、8.44%.     

镉胁迫下杂交稻2品种幼苗的抗性及镉含量的差异

以"两优培九"、"汕优63"杂交稻三叶期幼苗为材料,比较了镉胁迫对生长量,及光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性、丙二醛(MDA)含量、光合速率、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响及不同器官镉含量的变化。镉胁迫条件下,与"汕优63"相比较,"两优培九"幼叶光合速率和PSⅡ电子传递活性降低幅度较小,生长量较高;"两优培九"保护酶系统活性较高,MDA含量升高幅度较小;"两优培九"地上部分镉含量较低、根系含量较高。镉胁迫条件下,与"汕优63"相比较,"两优培九"根系的生长速率较高,抗镉胁迫的能力较强。     

Cd胁迫下水稻叶片SOD活性和MDA含量与糙米中Cd含量的相关性研究

以中嘉早17号为材料,采用水培试验方法,研究水稻超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量在不同浓度Cd胁迫下的变化,并探讨了其与水稻糙米Cd含量的相关性。结果表明,在水稻发育过程中,SOD活性和MDA含量与Cd胁迫浓度呈正相关。SOD活性变化趋势为分蘖期乳熟期孕穗期; MDA含量变化趋势为分蘖期孕穗期乳熟期,且水稻主要时期叶片SOD活性和MDA含量与糙米Cd含量均呈显著正相关。     

茶树中镉、砷元素的吸收累积特性

通过田间调查及盆栽试验,探讨砷、镉元素在茶树中的分布规律及吸收累积特性。结果表明,砷、镉元素在茶树体内活性较低,大部分被吸收根固定,向地上部运输的比例较低。正常状况下,砷、镉元素在茶树体内由高到低的分布次序是:吸收根>茎(生产枝)或主根>老叶(当年生成熟叶)>新梢(1芽2叶)。茶树受砷、镉污染时,吸收根对阻止土壤砷、镉向新梢转移起到明显的缓冲及屏障作用。当镉添加量为6 mg.kg-1时,茶树的叶绿素含量开始受到显著的负面影响,但光合速率、蒸腾速率及气孔导度变化不明显;当镉添加量为20 mg.kg-1时,上述4项指标均显著降低。砷添加量为50 mg.kg-1时,对茶树光合速率、蒸腾速率及气孔导度产生显著负面影响,但对叶绿素含量的影响不明显;砷添加量为200 mg.kg-1时,则对光合速率、蒸腾速率及气孔导度无显著影响。     

Cd胁迫下杂交水稻对Cd的吸收及其动态变化

镉（Cd）是非必需的有毒元素,是农业环境和农产品的重要污染物,易被水稻吸收并在籽粒中积累。不同水稻品种拥有不同的独特基因,导致水稻籽粒吸收积累Cd的能力存在一定的差异。因此,开展不同水稻品种耐Cd特性及其不同生育期的吸收转运效率研究具有重要意义。本文采用水培试验,研究了两个水稻（Oryza sativa L.）品种：D83A/R527（低吸收累积Cd）和辐优838（高吸收累积Cd）在不同质量浓度Cd胁迫下籽粒Cd质量分数及不同生育时期水稻根、茎、叶内Cd的吸收积累量及其动态变化特点。结果表明,两种水稻品种在Cd胁迫下籽粒Cd积累量差异显著,辐优838在1.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下籽粒Cd质量分数就已超过国家食品卫生标准;在1.0~3.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下,D83A/R527籽粒内Cd质量分数仅为辐优838的50~60%。随着Cd处理浓度增加和生育时期推进,两种水稻各部位Cd吸收量均表现为逐渐增加,其增加幅度总体表现为：辐优838〉D83A/R527;不同部位中,根的积累效应最强,叶片吸收积累能力最低,辐优838茎、叶吸收积累效率分别是D83A/R527的1.5~2.0倍左右。在1.0~3.0mg·L^-1 Cd胁迫下,水稻Cd积累差异较为显著的时期为灌浆期,辐优838的根系向茎、叶的转移效率大于D83A/R527,且D83A/R527主要表现为由根系向茎Cd转移效率较高,叶片Cd积累相对较少。灌浆期是水稻籽粒干物质积累的重要时期,也是吸收累积Cd的重要时期,这为筛选低吸收积累水稻品种和调控Cd在水稻籽粒中的吸收累积奠定了重要理论基础。     

铜镉渣中Cd的生物浸出技术

以课题组分离纯化后的Bacillus spp.菌属为原始菌种,经扩大培养后用于浸出铜镉渣中的有价金属Cd,通过摇瓶实验考察浸出时间、矿浆浓度、培养基pH值及浸出温度对Cd浸出率的影响,并初步探索Bacillusspp.菌属浸出铜镉渣中有价金属的浸出机制.研究结果表明,该Bacillus spp.菌属能够有效浸出铜镉渣中的Cd,浸出效果受浸出时间、矿浆浓度、培养基pH及浸出温度的影响.最佳浸出条件为,浸出时间为5 d、矿浆浓度为4%、培养基pH为3、浸出温度为30℃;在最优条件下Cd浸出率高达99%;在最优浸出条件下对铜镉渣Zn也具有良好的浸出效果,浸出率可达95%以上,但对Pb、Cu、As等金属的浸出效果不佳.     

Growth and Cd accumulation of two halophytes and a non-halophyte grown in a non-saline and a saline soil with different Cd levels

Two halophytes, Salicornia europaea and Atriplex verucifera, and the non-halophyte Chenopodium album were grown in pots on sodic and non-sodic Iranian soils spiked with up to 100 mg Cd kg^?1. The halophytes grew best on the sodic soil in the absence of Cd spiking, while C. album performed better on non-sodic soil. Cadmium spiking reduced the growth of all plants, with Cd tolerance decreasing in the order S. europaea>A. verucifera>C. album. The observed order of Cd tolerance corresponds to the abilities of the plants to tolerate sodic soil properties. The variation of Cd concentration in shoots in response to sodicity was related to different mechanism, including dilution (C. album) Cd solubilisation by Ca²⁺ (S. europea) and Ca²⁺ competition for uptake and translocation of Cd (A. verucifera). Improved understanding of these complex interactions will help to design phytoextraction technology for Cd-polluted soils in arid regions.     

Determination of soil contamination sources in mining area using Zn/Cd ratios with mobile Cd

Environmental Geochemistry and Health - Paddy fields near metalliferous mining area are sometimes contaminated by tailings or mine water. In the contaminated paddy fields around the abandoned...     

土著微生物浸出有色冶炼废渣中的镉

通过摇瓶实验证明含镉冶炼废渣中具有能浸出Cd的土著微生物.为提高该微牛物对Cd浸出率,采用单因素实验考察土著微生物处理含镉冶炼废渣过程中浸出时间、矿浆浓度、pH值及浸出温度对Cd浸出率的影响,并对浸出过程废渣中镉含量及渣样颜色进行分析.研究结果表明,废渣中Cd的浸出受浸出时间、矿浆浓度、浸出体系pH及浸出温度的影响,土...