氯离子和乙二胺四乙酸对镉的植物有效性的影响

通过水培试验,向营养液中添加不同浓度的Cl^-或乙二胺四乙酸（EDTA）,研究了离子的配合作用对水稻及油菜吸收镉的影响.结果表明,随着营养液中Cl^-或EDTA浓度的增加,水稻和油菜地上部与根中镉的浓度降低.Cl^-浓度的增加抑制了水稻对镉的吸收,地上部与根部的镉含量分别从212.2和345.1 mg·kg^-1降低到34.1和209.1 mg·kg^-1.EDTA的添加抑制了水稻及油菜对镉的吸收,水稻地上部与根部的镉含量分别从212.2和345.2 mg·kg^-1降低到50.0和4.2 mg·kg^-1;油菜地上部与根部的镉含量分别从86.7和149.2 mg·kg^-1降低到22.2和12.3 mg·kg^-1.在营养液培养条件下,Cl^-或EDTA与镉的配合作用降低了植物对镉的吸收,与Cl^-相比,EDTA的抑制作用更明显.     

印度芥菜-苜蓿间作对镉胁迫的生态响应

采用温室盆栽试验,研究了重金属镉（Cd）胁迫对印度芥菜和苜蓿间作下的土壤-植物系统的影响,同时对苜蓿的Cd饲用安全进行了评估.结果表明：在土壤Cd含量为0.37～20.37 mg·kg^-1范围内,与单作印度芥菜和苜蓿相比,间作使印度芥菜生物量降低了0.4%～11.8%,而使苜蓿生物量提高了55.3%~70.0%.土壤有效Cd主要受土壤全量Cd和种植植物种类的影响,种植方式对其影响不大.在土壤Cd含量为5.37 mg·kg^-1时,间作印度芥菜地上部Cd含量较单作提高了14.5%,而间作苜蓿地上部Cd含量较单作降低了57.1%;此时,单作和间作苜蓿地上部Cd含量分别为0.21和0.09 mg·kg^-1,均未超过饲料卫生限定标准(0.5 mg·kg^-1).在土壤Cd含量为10.37～20.37 mg·kg^-1范围内,虽然单作和间作苜蓿Cd含量均超过饲料卫生限定标准,但间作种植方式仍然使苜蓿地上部Cd含量较单作降低了2.8%～48.3%,印度芥菜地上部Cd含量也较单作降低了1.1%～48.6%.不论单作还是间作印度芥菜的Cd转运系数都远高于苜蓿.     

玉米与籽粒苋不同种植模式下植物生长及Cd累积特征

为实现Cd污染农田边生产边修复的目标,采用田间原位修复的方式,将玉米与籽粒苋在Cd污染农田中以5种不同的间作模式种植: 交替宽窄行玉米宽行间作单行籽粒苋(T₁)、交替宽窄行玉米宽行间作双行籽粒苋(T₂)、等行距双行玉米间作单行籽粒苋(T₃)、等行距双行玉米间作双行籽粒苋(T₄)、玉米/籽粒苋等4行距间作(T₅),并以玉米(CK₁)和籽粒苋(CK₂)单作种植作为对照,探究不同间作结构配置对作物与超富集植物生长及Cd累积特征的影响.结果表明: 1)与CK₁相比,各间作模式单株玉米的籽粒产量呈增加趋势;T₁间作模式玉米的籽粒产量较CK₁增加10.5%,T₄和T₅间作模式玉米的籽粒产量较CK₁分别减少6.3%和5.4%,T₂和T₃间作模式基本稳产;间作籽粒苋地上部单株生物量及单位面积产量较CK₂分别显著减少69.5%～95.7%和83.9%～96.9%. 2)各间作模式玉米籽粒Cd含量较CK₁呈减少趋势,而间作籽粒苋Cd含量较CK₂呈增加趋势. 3)与CK₂相比,各间作模式籽粒苋的富集系数、转运系数、有效转运系数均呈增加趋势;间作籽粒苋地上部Cd的单株及单位面积提取量较CK₂分别显著减少40.4%～86.7%和70.4%～88.9%;各间作模式玉米与籽粒苋地上部Cd的单位面积提取总量高于单作玉米,但低于单作籽粒苋. 4)各间作模式玉米根际土有效态Cd含量及籽粒苋根际土总Cd、有效态Cd含量分别较单作玉米及单作籽粒苋呈增加趋势,但对非根际土没有显著影响.本研究中,T₁间作模式有利于玉米籽粒产量的提高,T₅间作模式有利于籽粒苋Cd提取量的最大化.     

上海市小羽藓属植物重金属含量及其与环境的关系

应用原子吸收法对上海市13个样点的小羽藓植物体及相应土壤样品中的Cu、Pb、Cd、Zn、Cr 5种重金属元素含量进行了测定.通过对植物体内含量的聚类分析,将13个样点按重金属污染程度的轻重分为3个组：1)污染严重点,包括桂林公园、复兴公园、光启公园3个样点,均位于市区交通繁忙地带,其小羽藓体内重金属含量分别为：Cu 35.25～50.36 mg·kg^-1、Pb 55.50～65.00 mg·kg^-1、Cd 1.68～2.30 mg·kg^-1、Zn 829.63～1140.13 mg·kg^-1、Cr 7.41～16.41 mg·kg^-1;2)污染点,包括长风公园、古钟园、中山公园、和平公园、上海师范大学徐汇校区5个样点,均位于市区近郊,小羽藓体内重金属含量分别为：Cu 18.51～62.50 mg·kg^-1、Pb 14.38～34.25 mg·kg^-1、Cd 0.81～1.40 mg·kg^-1、Zn 354.25～671.75 mg·kg^-1、Cr 3.62～25.08 mg·kg^-1;3)相对清洁点,包括佘山、大观园、罗泾、植物园、崇明东平国家森林公园5个样点,位于上海市远郊,小羽藓体内重金属含量分别为：Cu 11.13～16.41 mg·kg^-1、Pb 4.63～27.25 mg·kg^-1、Cd 0.93～1.28 mg·kg^-1、Zn 489.25～1 086.75 mg·kg^-1、Cr 1.53～7.62 mg·kg^-1.结果表明,小羽藓属苔藓植物可作为监测上海地区环境重金属污染的良好指示植物.苔藓植物体内重金属含量水平与土壤重金属含量存在一定的相关性,而且也受其他因素的影响.     

镉处理对油菜生长和抗氧化酶系统的影响

通过盆栽实验研究了Cd处理对油菜生长和抗氧化酶系统的影响.结果表明,油菜整株鲜重、叶鲜重随Cd胁迫呈显著降低趋势.逐步回归表明,叶鲜重下降导致油菜整株鲜重下降.油菜叶细胞膜渗透性和MDA随Cd胁迫增大而增加.Cd处理浓度为20 mg·kg^-1时,叶细胞膜渗透性和MDA分别增加29.68％和15.19％,叶细胞膜渗透性和 MDA呈显著正相关,相关系数为0.823^*.Cd处理浓度为5 mg·kg^-1时,叶绿素a、b和a+b含量达到峰值,分别比对照高23.97%、33.63%和26.45%;Cd胁迫对类胡萝卜素含量无显著影响.几种色素对Cd敏感顺序为：叶绿素b>叶绿素a>叶绿素a+b>类胡萝卜素;3种抗氧化酶对Cd敏感顺序为：POD>CAT>SOD.各生理指标IC50表明,油菜只适宜种植在Cd含量小于5 mg·kg^-1的土壤中.     

玉米与番茄间作对土壤镉吸收的影响

为探究间作对作物吸收重金属镉(Cadmium,Cd)的影响,以Cd相对高积累番茄(中蔬4号)和相对低积累玉米(金珠蜜甜玉米)为试验材料,在Cd 3.70 mg/kg的污染水平下以单作、限制性间作、间作3种种植方式进行了盆栽试验,研究间作后作物各部位Cd积累差异及其形成原因。结果表明,番茄和玉米间作和限制性间作所产番茄根、茎、叶中Cd含量均有所提高(叶中Cd含量从13.52mg/kg分别升高至24.94mg/kg和27.30mg/kg);与未种植作物的对照组相比,非单作条件下番茄根围土壤的pH有所下降,酸性磷酸酶活性上升,而脲酶活性下降,且间作组变化幅度较大;间作还能改变作物根围微生物种群结构,提高对重金属吸收有促进作用的微生物种群的丰度,最终实现Cd高积累番茄对Cd的吸收能力提高。研究结果可为利用间作模式修复土壤重金属污染和保障食品安全提供参考。     

集约化养殖禽畜粪中主要化学物质调查

对广东省集约化养殖场61个禽畜粪样本进行调查的结果表明,鸡粪和猪粪的总N、P、K含量均明显高于传统养殖,鸡、猪和鸽粪的P/N比高于一般作物的P/N比;3种禽畜粪总盐分含量分别为49.0、20.6和60.3 g·kg^-1,盐分组成以K和Na的硫酸盐和氯化物为主;鸡粪Cu、Zn和As的平均含量分别为107.5、366.6和21.6 mg·kg^-1;猪粪分别为765.1、1128.0和89.3 mg·kg^-1;鸽粪分别为56.1、210.9和2.9 mg·kg^-1.这3种禽畜粪的Pb、Cd和Cr含量均很低,在未检出至12.0 mg·kg^-1之间.按不同肥料重金属限量标准,鸡粪和猪粪重金属超标以Cu、Zn和As为主,其中Zn的超标最为普遍.     

上海市崇明岛城镇河流沉积物重金属累积与环境风险

小城镇河流沉积物重金属累积状况间接指示了河流水环境质量现状,研究河流沉积物重金属累积水平与环境风险具有重要的现实意义.对上海市崇明岛崇南分区3个典型城镇(城桥镇、堡镇、陈家镇)河流沉积物重金属累积特征进行了研究.结果表明,3个城镇河流沉积物中Zn、Cr、Cu、Pb和Cd平均含量分别为：城桥镇103.1、79.2、39.0、29.7和0.300 mg·kg^-1;堡镇99.0、104.0、50.5、32.7和0.308 mg·kg^-1;陈家镇86.7、79.5、32.2、30.5和0.274 mg·kg^-1;崇南分区94.72、81.35、38.52、30.78和0.297 mg·kg^-1.用地累积指数法(I_geo)对沉积物重金属进行的环境风险评估结果为：崇明3个城镇河流沉积物重金属均为低-中等环境风险,其中3个城镇达到中等环境风险的概率为城桥镇>堡镇>陈家镇.     

镉富集植物油菜与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响

采用室内盆栽试验,在不同镉(Cd)添加水平下(0、2、5和10 mg·kg~(-1),分别记为Cd0、Cd2、Cd5和Cd10),研究玉米/油菜间作对营养生长期玉米生长和吸收积累Cd的影响。结果表明:间作促进了玉米生长,除Cd2处理外,间作玉米(Cd0、Cd5、Cd10)生物量比单作高19%~50%(P0.05);随着土壤中Cd浓度的增加,玉米各器官Cd含量也呈逐步增加的趋势,低、中浓度Cd污染条件下(Cd0、Cd2、Cd5),玉米/油菜间作可以阻控玉米地下部Cd向地上部转移,尤其是向叶转移,其中Cd2处理中间作玉米根系Cd含量与单作无显著差异,而间作玉米叶的Cd含量比单作低40%(P0.05);Cd5处理间作玉米根系Cd含量较单作显著增加25%(P0.05),而间作玉米叶的Cd含量较单作无显著增加;同处理间作玉米茎的Cd含量与单作间无显著差异;当土壤Cd污染浓度过高时,阻控作用会转变成促进效应,Cd10处理中间作玉米根系Cd含量与单作间无显著差异,而间作玉米叶、茎Cd含量比单作高17%、33%(P0.05);此外,土壤低、中浓度Cd污染条件下,间作对玉米单株Cd积累量的影响不明显,而高浓度Cd污染条件下(Cd10),间作显著提高玉米单株Cd积累量(61%)(P0.05)。因此,在低、中浓度Cd污染条件下,玉米/油菜间作对玉米吸收积累Cd有较明显的阻控效应,同时也是实现玉米安全、优质栽培的理想模式。     

盐胁迫下构树幼苗各器官中K+、Ca2+、Na+和Cl-含量分布及吸收特征

将当年生构树幼苗置于含有不同浓度（04、1、2、3、4 g·kg^-1）NaCl的土壤中,研究其生物量积累、叶片细胞质膜透性和K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-等离子的吸收、分布及运输,并观察盐害症状.结果表明：构树幼苗的叶片质膜透性随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而升高,根冠比随NaCl浓度的升高而增加,大于3 g·kg^-1的土壤盐胁迫对构树叶片的质膜透性及植株的生物量积累影响显著.构树幼苗各器官中Na⁺和Cl^-含量随土壤NaCl浓度升高而显著增加,K⁺和Ca²⁺则随之降低,叶片各离子含量均明显高于根和茎.说明盐胁迫影响根系对K⁺和Ca²⁺的吸收,并抑制了它们向地上部分的选择性运输,使叶和茎的K⁺和Ca²⁺含量下降.构树通过吸收积累Na⁺和Cl^-抵御土壤盐分带来的渗透胁迫,但过量的Na⁺和Cl^-积累会造成单盐毒害.作为抗盐性较高的非盐生植物,构树地上部分的拒盐作用不显著.     

Intercropping enhances soil carbon and nitrogen

Intercropping, the simultaneous cultivation of multiple crop species in a single field, increases aboveground productivity due to species complementarity. We hypothesized that intercrops may have greater belowground productivity than sole crops, and sequester more soil carbon over time due to greater input of root litter. Here, we demonstrate a divergence in soil organic carbon (C) and nitrogen (N) content over 7 years in a field experiment that compared rotational strip intercrop systems and ordinary crop rotations. Soil organic C content in the top 20 cm was 4% ± 1% greater in intercrops than in sole crops, indicating a difference in C sequestration rate between intercrop and sole crop systems of 184 ± 86 kg C ha^?1 yr^?1. Soil organic N content in the top 20 cm was 11% ± 1% greater in intercrops than in sole crops, indicating a difference in N sequestration rate between intercrop and sole crop systems of 45 ± 10 kg N ha^?1 yr^?1. Total root biomass in intercrops was on average 23% greater than the average root biomass in sole crops, providing a possible mechanism for the observed divergence in soil C sequestration between sole crop and intercrop systems. A lowering of the soil δ¹⁵N signature suggested that increased biological N fixation and/or reduced gaseous N losses contributed to the increases in soil N in intercrop rotations with faba bean. Increases in soil N in wheat/maize intercrop pointed to contributions from a broader suite of mechanisms for N retention, e.g., complementary N uptake strategies of the intercropped plant species. Our results indicate that soil C sequestration potential of strip intercropping is similar in magnitude to that of currently recommended management practises to conserve organic matter in soil. Intercropping can contribute to multiple agroecosystem services by increased yield, better soil quality and soil C sequestration.     

Nitrogen uptake and transfer in a soybean/maize intercropping system in the karst region of southwest China

Nitrogen (N) deficiency occurs in over 80% of karst soil of southwest China, which restricts regional agricultural production. To test whether N fixed by legumes becomes available to nonfixing companion species, N fluxes between soybean and maize under no, partial, and total restriction of root contact were measured on a karst site in southwest China. N content and its transfer between soybean and maize intercrops were explored in a 2‐year plot experiment, with N movement between crops monitored using ¹⁵N isotopes. Mesh barrier (30 μm) and no restrictions barrier root separation increased N uptake of maize by 1.28%–3.45% and 3.2%–3.45%, respectively. N uptake by soybean with no restrictions root separation was 1.23 and 1.56 times higher than that by mesh and solid barriers, respectively. In the unrestricted root condition, N transfer from soybean to maize in no restrictions barrier was 2.34–3.02 mg higher than that of mesh barrier. Therefore, it was implied that soybean/maize intercropping could improve N uptake and transfer efficiently in the karst region of southwest China.     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.     

施肥对两种苋菜吸收积累镉的影响

通过盆栽试验,研究了生长在5 mg/kg镉(Cd)污染土壤中的两种苋菜(红苋(Amaranthus Paniculatus L.)和绿苋(Amaranthus Paniculatus L.))在3种施肥处理下(N、NP和NPK)的生长状况和对Cd的吸收积累情况。结果表明,两种苋菜能够在污染土壤中正常生长,各器官中叶Cd含量最高,范围为124.1—225.9 mg/kg;根中次之,范围为57.1—100.6 mg/kg;茎中最低,范围为56.2—87.6 mg/kg;富集系数高达22.4—40.2。施加N,NP,NPK肥对两种苋菜器官中的Cd含量和生物量有显著影响。其中,施加NPK肥使红苋和绿苋的生物量分别达到不施肥(对照)处理的3.5和3.2倍,单株提取Cd的总量是对照3.2和5.0倍。综上表明,两种苋菜(红苋和绿苋)具有生物量大、易栽培、施加NPK肥能够大幅增加生物量的同时不减少器官对Cd的吸收等优点,作为Cd污染土壤的修复植物有巨大应用前景。     

施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、品质的影响

通过盆栽试验,以普通玉米品种郑单958(ZD958)和糯玉米品种京紫糯218(JN218)为试验材料,研究了不同硒水平(0、10、25、50 mg·kg-1)下,玉米植株各器官对硒的分配和转运差异以及硒对玉米产量和籽粒品质的影响.结果表明： 低含量(≤10 mg·kg-1)硒促进了玉米生长,植株生物量和籽粒产量均显著增加;高含量(≥25 mg·kg-1)硒抑制了玉米生长,植株干物质积累量减少,籽粒产量和品质下降.施硒显著提高了玉米植株各器官的硒含量,硒在各器官的分配为根系>叶片>茎秆>叶鞘,两种类型玉米各器官硒含量均与土壤硒含量呈显著正相关.JN218在自然低硒土壤环境中具有较强的硒富集能力,而ZD958在10 mg·kg-1 硒水平下硒积累量高于JN218.如果以籽粒和地上部营养器官的硒积累量为评价标准,自然低硒(025 mg·kg-1)或高硒(25 mg·kg-1)土壤适宜种植JN218,而富硒(10 mg·kg-1)或硒污染(50 mg·kg-1)土壤适宜种植ZD958.     

Phytoremediation of soil contaminated with cadmium, copper and polychlorinated biphenyls

A pot experiment and afield trial were conducted to study the remediation of an aged field soil contaminated with cadmium, copper and polychlorinated biphenyls (PCBs) (7.67 +/- 0.51 mg kg(-1) Cd, 369 +/- 1 mg kg(-1) Cu in pot experiment; 8.46 +/- 0.31 mg kg(-1) Cd, 468 +/- 7 mg kg(-1) Cu, 323 +/- 12 microg kg(-1) PCBs for field experiment) under different cropping patterns. In the pot experiment Sedum plumbizincicola showed pronounced Cd phytoextraction. After two periods (14 months) of cropping the Cd removal rates in these two treatments were 52.2 +/- 12.0 and 56.1 +/- 9.1%, respectively. Total soil PCBs in unplanted control pots decreased from 323 +/- 11 to 49.3 +/- 6.6 microg kg(-1), but with no significant difference between treatments. The field microcosm experiment intercropping of three plant species reduced the yield of S. plumbizincicola, with a consequent decrease in soil Cd removal. S. plumbizincicola intercropped with E. splendens had the highest shoot Cd uptake (18.5 +/- 1.8 mg pot(-1)) after 6 months planting followed by intercropping with M. sativa (15.9 +/- 1.9 mg pot(-1)). Liming with S. plumbizincicola intercropped with M. sativa significantly promoted soil PCB degradation by 25.2%. Thus, adjustment of soil pH to 5.56 combined with intercropping with S. plumbizincicola and M. sativagave high removal rates of Cd, Cu, and PCBs.     

不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际环境变化特征和根系生长特性.结果表明:与A1、A2、A3和A5相比,A4提高了小麦、玉米、大豆在开花期和成熟期的生物量、根系活力和根干质量,提高了各作物根际土壤细菌、真菌和放线菌数量.各种植模式之间,植株生物量和根际微生物数量的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行.小麦/玉米/大豆(A4)套作模式通过改善3种作物的根际环境,促进了作物地下部根系生长和地上部生物量的增加,从而实现作物增产.     

玉米-大豆间作和施氮对玉米产量及农艺性状的影响

为研究玉米-大豆间作模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状及生长动态的影响,进行2个种植模式(玉米单作和玉米-大豆间作)和2个施氮水平(0 kg/hm2,150 kg/hm2)的双因素随机区组试验,以期揭示施氮和间作对玉米产量的影响规律,为提高玉米-大豆间作系统产量提供一定的理论依据。研究结果表明:(1)与不施氮相比,施氮显著增加了春秋两季间作玉米产量,分别达到23.81%和40.99%。施氮处理下的间作玉米地上部生物量较不施氮提高了29.91%,单作模式下显著提高了40.34%,两者差异均达到显著水平。(2)与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下春玉米单作和间作模式百粒重分别提高了18.92%和19.23%,秋玉米单作和间作模式百粒重分别提高了31.03%和32.75%,差异均达到显著水平。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作和间作模式均显著提高秋玉米穗长。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作秋玉米的穗粗提高了18.67%,差异显著。(3)施氮和间作均能促进玉米干物质累积、提高株高和叶绿素(SPAD值),且表现为施氮效果高于间作效果。总体来看,种植模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状和生长动态均有一定影响,且施氮效果优于间作效果。由于土壤具有一定的供氮能力,而间作豆科能为玉米供给一定量的氮素,故对于春玉米而言,施氮效果仅在百粒重中表现,随着土壤原有氮素被玉米吸收利用减少后,供氮能力下降,在秋玉米中施氮效果显著提高。