不同茄子材料的镉积累特性研究

通过盆栽试验,将12份茄子(Solanum melongena L.)材料幼苗种植于镉污染的土壤中,研究了不同茄子材料在幼苗期和花期的生物量以及镉积累特性。结果表明,不同茄子材料间的生物量和镉含量均存在明显差异。当茄子处于苗期时,材料XN-Z1-2根系、茎秆、叶片及地上部生物量均较高,而材料"43-1"则相对较低;XN-Z1-2各器官镉含量较低,而"43-1"各器官镉含量均最高。当茄子处于花期时,材料"96-2"各器官的生物量整体上较高,而"43-1"各器官生物量均最低,各器官镉含量最高,而材料ZF-Z1-2各器官镉含量总体上较低。"43-1"是一种高镉积累的茄子材料;XN-Z1-2和ZF-Z1-2生物量较高,且镉积累量较低,是低镉积累的茄子材料,能够在镉污染的环境中正常生长。     

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。     

烟草积累与忍耐镉的品种差异

通过盆栽试验研究了16个烟草品种吸收与忍耐镉的差异．结果表明：提高土壤镉水平,Xanthi根及地上部的生物量增高,对镉的耐性最强,责烟11号根及地上部的生物量降低最多,对镉的耐性最弱,大多数烟草品种根的生物量降低,地上部的生物量增加,表现出一定的镉耐性．烟草地上部镉的积累量较根高,吸收的镉68％～88％分布于叶片,表明烟草向叶片运输镉的能力很强．烟草叶片镉含量较根、茎高,不同烟草品种根、茎和叶镉含量显著差异．在土壤添加镉浓度达10mg／kg时．Xanthi、贵烟11号、RG17、云烟87、CF965、NC82叶片镉含量达100mg／kgDW以上,具备超积累植物的特征．由于烟草的生物量大,叶片容易收获,在镉污染土壤的植物修复中有很大的应用潜力．     

烟草积累与忍耐镉的品种差异

通过盆栽试验研究了16个烟草品种吸收与忍耐镉的差异.结果表明:提高土壤镉水平,Xanthi根及地上部的生物量增高,对镉的耐性最强,贵烟11号根及地上部的生物量降低最多,对镉的耐性最弱,大多数烟草品种根的生物量降低,地上部的生物量增加,表现出一定的镉耐性.烟草地上部镉的积累量较根高,吸收的镉68%～88%分布于叶片,表明烟草向叶片运输镉的能力很强.烟草叶片镉含量较根、茎高,不同烟草品种根、茎和叶镉含量显著差异,在土壤添加镉浓度达10 mg/kg时,Xanthi、贵烟 11号、RG 17、云烟 87、CF 965、NC 82 叶片镉含量达100 mg/kgDW以上,具备超积累植物的特征.由于烟草的生物量大,叶片容易收获,在镉污染土壤的植物修复中有很大的应用潜力.     

镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选

 【目的】苋菜在中国的分布很广,品种资源丰富。通过筛选耐镉苋菜品种,发掘镉污染土壤植物修复资源。【方法】采用溶液培养方法,从来自不同生态区域的23个苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）中筛选出具有镉超富集能力的品种;采用赤红壤、黄棕壤、菜园土进行盆栽试验,研究苋菜在土壤Cd浓度分别为5、10、25 mg?kg-1时,对镉污染土壤的修复潜力。【结果】在溶液Cd浓度3 mg?L-1条件下培养,苋菜品种天星米地上部镉含量高达260 mg?kg-1。在土壤Cd浓度 25 mg?kg-1条件下,苋菜天星米地上部镉浓度高达212 mg?kg-1,富集系数达到8.5,地上部净化率达3.8%,各镉处理水平总生物量以及地上部生物量均未显著降低。【结论】苋菜天星米基本具备了镉超富集植物的特征,可用于镉污染土壤的生物修复。     

镉低积累水稻品种筛选及其在镉超标稻田的表现评价

【目的】筛选镉低积累型水稻品种并开展镉超标稻田表现评价研究,为广西中低度镉污染稻田生产安全稻米提供品种和数据参考。【方法】以114份（V1~V114）水稻低镉品种育种材料为试验对象,从中筛选综合性状优良且籽粒表现为镉低积累的目标材料;对目标材料进行大田试验和盆栽试验验证,测定其在广西不同试验点的农艺性状和精米镉含量。【结果】初步筛选试验的114份参试材料中,除V102的精米镉含量低于最低检测值外,其余113份水稻育种材料的精米镉含量范围在0.01~0.35 mg/kg,平均值为0.10 mg/kg,筛选得到综合性状优良且精米镉含量较低的材料V111（审定后名称为桂育12）。桂育12在中低度镉污染区大田验证种植时,精米镉含量（0.01~0.10 mg/kg）未超出国家标准GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》规定的限值（0.20 mg/kg）。盆栽试验结果表明,在pH为5.0,土壤镉含量3.0 mg/kg条件下,桂育12精米镉含量（0.34 mg/kg）有超标风险;各试验中土壤镉含量对桂育12部分农艺性状指标影响显著（P<0.05）,但属于品种种植的正常波动范围,对米质和产量的综合影响有限。【结论】从114份水稻材料中筛选出的镉低积累品种桂育12,经多年多点试验验证,在中低度镉污染稻田产出的稻米镉含量不超标,籽粒镉低积累性状较稳定,综合性状表现受土壤镉含量影响较小,可在广西中低度镉污染稻田推广应用。     

不同烟草材料镉积累差异评价

为进一步研究烟草镉积累遗传特性和培育烟草镉低积累品种提供材料,以93份烟草材料为研究对象,采用水培试验,以耐性指数和镉含量为指标对不同烟草材料镉积累进行评价,获取镉低积累种质资源,并分析其镉积累特征。结果表明:(1)两个镉浓度处理下,供试烟草材料地上部均受到不同程度的抑制,且材料间表现出显著差异,并以耐性指数为聚类分析指标,将材料分为高耐性、中耐性和低耐性3类,中高耐性材料生物量及耐性指数显著高于低耐性材料。(2)两个镉浓度处理下,中高耐性烟草材料镉积累能力存在较大差异;以镉含量为聚类分析指标,将中高耐性材料分为低积累、中积累和高积累3类;在2 mg·L~(-1)镉处理下获得低积累材料12份,在10 mg·L~(-1)镉处理下获得10份。(3)低积累、中积累和高积累材料地上部生物量和镉积累量均随着镉处理浓度的增加而下降,而其镉含量则表现出相反的变化趋势;烟草镉低积累材料地上部生物量与中高积累材料相比差异不显著,但其镉含量和镉积累量显著低于中高积累材料。该研究中,通过镉积累差异评价获得镉低积累种质资源7份,分别为"云烟85"、"中烟90"、"翠碧一号"、"CF986"、"RG11"、"91-5~(8#)"和"9601~(16#)",这7份材料在两个镉处理下均表现出低积累特性,可为培育镉低积累烟草品种提供优良的遗传材料。     

外源柠檬酸对3种观赏植物吸收和转运镉的影响

为了探究柠檬酸与植物联合修复镉污染土壤的效果,采用盆栽试验,研究外源柠檬酸的添加对萱草(Hemerocallis fulva)、鸢尾(Iris tectorum Maxim.)和美人蕉(Canna indica L.)3种观赏植物修复镉污染土壤的影响.结果表明:(1)与CK和未添加柠檬酸处理组相比,柠檬酸添加显著降低了土壤的pH值.(2)柠檬酸的添加显著改善了萱草、鸢尾和美人蕉的生长状况,植物的株高、根长和生长量最大值均出现在添加柠檬酸中浓度镉污染(Tm)处理中,其单株生物量最高值分别为13.97、23.92和56.95 g.(3)在CK和未添加柠檬酸处理组中,萱草、鸢尾和美人蕉的地上部分镉含量低于地下部分,其差值变化范围分别为-5.09～-41.06、-6.44～-49.77和-15.35～-53.80mg·kg-1;而柠檬酸的添加促进了地下部分镉向地上部分的转移,使地上部分镉含量高于地下部分,其差值变化范围分别为9.98～42.50、9.51～44.93和16.10～47.59 mg·kg-1.(4)萱草、鸢尾和美人蕉3种观赏植物在添加柠檬酸处理组中的转运系数大于1,显著增加了植株地上部分的镉积累量,且美人蕉的地上部分和地下部分镉积累量明显高于萱草和鸢尾,其最高值分别为7 603.39和1 545.60 μg·株-1.综上所述,萱草、鸢尾和美人蕉3种观赏植物均可作为土壤镉污染修复植物使用,添加柠檬酸可有效提高3种观赏植物对镉污染土壤的修复效率.美人蕉由于植株高大和块状根茎的特性,使其表现出比萱草和鸢尾更强大的镉修复能力.     

不同浓度镉污染土壤条件下3种常见植物富集研究

以上海青小白菜、芥菜和川油Ⅲ为材料,研究了不同浓度镉污染土壤条件下蔬菜对镉的吸收、富集规律。芥菜和川油Ⅲ对镉的吸收大于上海青小白菜,富集系数呈现极显著差异。芥菜在土壤镉污染达50mg．kg^-1时,吸收量系数最大,适宜做镉污染土壤修复研究材料。     

不同改良剂对土壤－叶菜系统Ｃｄ迁移累积的调控作用

为筛选适合在中轻度镉污染土壤上有效降低叶菜吸收镉的改良剂及用量,采用镉污染菜地土壤进行盆栽试验,研究不同用量的石灰、泥炭和碱渣对小白菜(Brassica chinensis L.)生物量、镉吸收量,土壤pH及有效态镉含量的影响.结果表明,3种改良剂对小白菜生长均无显著的抑制作用;与不施改良剂的处理相比,石灰、泥炭显著抑制小白菜对镉的吸收,地上部镉含量与石灰和泥炭用量均呈显著负相关关系(R=-0.668、-0.785,P<0.05),碱渣对小白菜地上部镉含量的影响不显著,但显著增加根系镉含量;改良剂均显著提高土壤pH,但对DTPA-Cd影响不同,石灰显著降低DTPA-Cd,泥炭、碱渣均有增加DTPA-Cd含量的趋势;泥炭对土壤-小白菜系统Cd迁移的调控效果最佳,其最佳用量为20 g·kg-1土,石灰次之,碱渣不适合.     

土壤镉污染对小麦生长及镉吸收的影响

为明确小麦对镉的吸收状况,以扬麦13号为材料,采用盆栽试验,分析了不同外源镉污染水平（0、5、10、20 mg·kg^-1和50mg·kg^-1）对小麦生长状况、光合生理指标、磷含量及镉吸收的影响,并使用目标危险系数（THQ）法预估了食用该小麦籽粒对人体健康产生的风险。结果表明,低浓度的外源镉（<10 mg·kg^-1）未显著影响小麦的生长速率、各部位生物量、光合生理指标和小麦各部位的磷含量。但当外源镉浓度增大时,小麦生长速率受到抑制。当外源镉浓度>20 mg·kg^-1时,小麦生物量、蒸腾速率及磷含量显著降低。小麦各部位的镉含量及籽粒中镉的THQ值都随镉污染水平的增大而增加,各污染水平下THQ值均大于1,且儿童的THQ值大于成人。研究结果显示,虽然中、低浓度的外源镉不会对小麦生长造成显著的影响,但在该环境中生长的小麦籽粒中的镉含量仍然会对人体造成明显的不利影响,表明仅依靠镉对小麦的生长影响不足以说明镉对小麦及人体的危害,必须综合各个指标来讨论。     

蚯蚓-甜高梁复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探

为了有效地修复土壤镉污染,解决植物修复的二次污染问题,本试验以北京西南郊衙门口污灌土(土壤全镉含量为3.45mg·kg-1)为供试土壤,采用蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理进行了研究.试验设置对照、种植甜高梁(每盆5株)、接种蚯蚓(每盆12条)和种植甜高粱并接种蚯蚓4个处理,研究了杜拉蚓对能源植物甜高粱在镉污染土壤修复中的调控作用.结果表明;杜拉蚓能显著增加甜高粱的生物量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部干重生物量分别增加了16.02%和31.52%;投加蚯蚓的处理提高了甜高粱对Cd的吸收量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部总镉含量平均每盆分别提高了8.89和43.18×10-3 mg;蚯蚓处理提高了土壤中NH4Ac-Cd的含量,加蚯蚓较未加蚯蚓的处理45 d后使土壤有效镉提高了9.8%.此研究对植物修复重金属污染土壤有重要意义.     

35份木薯种质资源镉积累差异评价

为评价轻度镉(Cd)污染地木薯种植的安全性及木薯种质对Cd积累的差异性,研究了轻度镉污染大田栽培的35份木薯种质对重金属镉的累积特性。结果表明,35份木薯种质组织器官中的Cd积累含量和富集系数均表现为茎叶块根;35份木薯种质中,块根(鲜样)Cd含量超过国家薯类作物限量标准(0.1 mg/kg)的有15份。隶属函数评价表明,GR891与NG在镉富集和转运的综合能力方面差异最大,其富集系数和转运系数分别为5.80、7.94、1.12、1.94。综合排名显示,N121生物量和镉提取量都表现最高,分别达91 406 kg/hm~2、18.60 g/hm~2;ZM8316产量最高,达45 303 kg/hm~2;GR891生物量和产量都表现最低,分别为18 329、10 245 kg/hm~2;47-11镉提取量最低,为3.49 g/hm~2。     

蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探

为了有效地修复土壤镉污染,解决植物修复的二次污染问题,本试验以北京西南郊衙门口污灌土（土壤全镉含量为3.45 mg·kg-1　）为供试土壤,采用蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理进行了研究。试验设置对照、种植甜高粱（每盆5株）、接种蚯蚓（每盆12条）和种植甜高粱并接种蚯蚓4个处理,研究了杜拉蚓对能源植物甜高粱在镉污染土壤修复中的调控作用。结果表明;杜拉蚓能显著增加甜高粱的生物量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部干重生物量分别增加了16.02％和31.52％;投加蚯蚓的处理提高了甜高粱对Cd的吸收量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部总镉含量平均每盆分别提高了8.89和43.18×10-3 mg;蚯蚓处理提高了土壤中NH4Ac-Cd的含量,加蚯蚓较未加蚯蚓的处理45 d后使土壤有效镉提高了9.8%。此研究对植物修复重金属污染土壤有重要意义。

     

硅、磷配施对水稻镉吸收转运的影响及其机制

为了探究硅、磷配施对水稻镉吸收、转运的影响及其调控机制,采用水培试验,以沈稻529为研究对象,在镉污染胁迫下,各施入4种浓度梯度的硅、磷处理,培养30 d后,取水稻样品对硅、磷施入后水稻生物量、地上部及地下部镉含量、根茎转移系数以及水稻镉转运相关基因表达进行比较分析。随着硅、磷的配合施入水稻生物量增加,当284 mg·kg^-1浓度的硅与180 mg·kg^-1浓度的磷配合施入时水稻地上部及地下部镉含量、根茎转移系数达到最低。随着硅、磷的施入,水稻OsLCT1和LCD基因表现出基因相对表达量下调的趋势,OsNramp5基因表现出基因相对表达量上调的趋势,且配合施入调控幅度大于单一元素施入调控幅度。硅、磷的施入可以促进镉胁迫下水稻的生长,并通过调控水稻中镉相关基因的表达来实现对水稻中镉吸收、转移的影响。     

新型硅酸盐钝化剂对镉污染土壤的钝化修复效应研究

通过活化蒙脱石中硅(Si)元素制备新型硅酸盐土壤重金属钝化剂,并在高效钝化重金属的同时为作物生长提供营养成分。采用盆栽试验研究了新型硅酸盐钝化剂对土壤pH和镉(Cd)形态分布的影响,同时考察了钝化剂对小白菜生物量、株高及Cd含量的影响,探讨了钝化剂对土壤镉污染可能的钝化机理及效果。结果表明,在Cd含量为3 mg·kg~(-1)和5 mg·kg~(-1)污染土壤上施加新型硅酸盐钝化剂均可显著增加小白菜的生物量并降低其重金属含量,土壤Cd含量为3 mg·kg~(-1)时施加5‰硅酸盐钝化剂可使小白菜生物量增加25%、Cd含量降低59.17%;添加5‰钝化剂可使土壤pH升高约1.4个单位,且土壤中弱酸溶解态镉含量分别降低19.8%和9.40%。由此可见,新型硅酸盐钝化剂可有效降低酸性镉污染土壤中可迁移态Cd含量并促进作物生长。     

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。     

菌根对镉污染水稻生长的影响研究

[目的]研究菌根对镉污染水稻生长的影响.[方法]以水稻为试验材料,采用土壤盆栽方式,研究了镉胁迫条件下,AMF菌剂对水稻植株营养生长的影响.[结果]AMF可与水稻稳定共生,镉的施加对水稻侵染率不会产生明显抑制,施加菌剂处理后水稻的菌根依赖性指数提高.水稻株高和根长均随镉含量的增加呈下降趋势,且施加菌剂可缓解镉对水稻产生的生长抑制效应.不同镉处理条件下水稻地上干重顺序为GM＞ GI＞ CK,其中.GM较CK相比增加幅度为10.76％～59.48％,因此摩西球囊霉对于水稻生物量的促进更为明显,且地下干重的增加趋势情况与地上顺序一致.在镉含量为5 mg/kg内的低浓度镉胁迫条件下,水稻根冠比降低程度较缓慢,表明菌剂在中低浓度的镉污染情况下对水稻有较强的保护作用.[结论]将AMF施加在镉污染的农田土壤时,能够很好地缓解镉胁迫对水稻造成的生长发育的抑制,对于保障水稻良好的生长状况有较强的应用潜力.     

短毛蓼对Cd的富集特性研究

[目的]研究锰超富集植物短毛蓼（Polygonum pubescens Bl.）对重金属镉的响应和富集特征。[方法]采用Hoagland营养液为培养基质,设定8种镉处理浓度（0、25、50、100、200、500、800、1000mg/L）。[结果]在较低镉处理浓度（25mg/L、50mg/L）下,短毛蓼的生物量与对照相比差异不显著（P〈0.05）;在试验设定的各种镉处理水平下,短毛蓼根和地上部Cd含量均超过100mg/kg,Cd富集系数均大于1;随着镉处理浓度的增加,短毛蓼体内的镉含量和镉富集量显著增加,镉处理浓度超过50mg/L时,转运量系数大于1。[结论]短毛蓼对镉具有较强的耐受性和富集能力,在镉污染土壤的植物修复中具有一定的应用潜力。     

低镉积累丹参新材料的筛选

为筛选低镉积累的优质丹参新材料,以7份不同的丹参材料为研究对象,从农艺性状、有效成分含量、含水率、可溶性蛋白含量和镉积累特性方面进行评价。结果表明：D11地下部分丹参酮类和可溶性蛋白含量均最高、丹酚酸B含量排第二;且地上和地下部分镉含量均最低、转运系数大于1。相关性分析表明,地下部分镉含量与可溶性蛋白含量、镉转运系数均显著负相关;镉转运系数与可溶性蛋白含量显著正相关。综上所述,7份丹参材料中丹参酮类和丹酚酸B含量较高的D11具有低镉积累、抗逆性好的特征,是综合品质最优的新材料。