不同镉污染土壤下水稻镉富集与转运效率

选取适合湖南种植的48个水稻品种(系)在中轻度和重度镉污染土壤上进行盆栽试验,通过分析水稻籽粒产量、各器官富集系数、转运系数及植株净化效率,探明不同镉污染土壤对水稻镉富集、转运及净化效率的影响。结果表明:中轻度和重度镉污染土壤下糙米Cd含量、籽粒产量分别为0.010~0.048 mg·kg~(-1)、96.63~152.55 g·盆~(-1)和0.105~0.476mg·kg~(-1)、101.10~165.12 g·盆~(-1),重度镉污染土壤明显促进糙米镉含量增加,但对籽粒产量影响不大;中轻度和重度镉污染土壤下糙米镉富集效率和产量均不存在显著相关性;依据产量和糙米镉富集效率进行聚类分析,将所有品种在中轻度镉污染土壤下分为低镉低产组、低镉高产组;重度镉污染土壤分为高镉低产组、高镉高产组;两种镉污染土壤水稻各器官镉富集大小顺序均为糙米叶茎秆根系,转运效率则为土-根茎-叶茎-糙米根-茎,土壤镉主要转运至根部并富集于根部;水稻镉富集及转运效率受产量因素影响较小,但受土壤镉浓度影响较大;重度镉污染土壤明显增强水稻各器官镉富集和根-糙米各环节镉转运效率,较中轻度镉污染土壤增幅显著;水稻根部的净化效率远高于地上部分。     

接种耐镉细菌对青葙吸收积累土壤中镉的影响

于广东省大宝山尾矿区发现1种镉含量较高的植物——青葙(Celosia argentea),将其幼苗种植于不同浓度的镉污染土壤中培养,研究其镉吸收特性。结果表明,青葙可耐受浓度为40 mg·kg-1以上的镉污染,且植株内镉含量随土壤镉浓度的增加而升高。通过在培养基中加入不同浓度的镉(Cd Cl2·2.5H2O),从镉超富集植物龙葵(Solanum nigrum)叶片中筛选到1株耐受镉浓度达200 mg·L-1的内生细菌DE5,经生理生化试验和16S r DNA序列分析,将其鉴定为争论贪噬菌(Variovorax paradoxu),Genbank登录号为KF051781。温室内设置盆栽试验,以灌根的方式接种DE5发酵液,通过对青葙株高、生物量及镉含量的测定,研究接种内生菌对青葙吸收镉的影响,结果表明,接菌处理的青葙根部干重相比于对照增加125.0%,地上部和全株的镉吸收总量分别增加81.7%和81.1%。研究表明,青葙是一种良好的镉污染土壤修复的植物资源,接种DE5能够强化青葙的镉吸收效果,其作用效果好于浇施螯合剂EDTA,具有一定的应用潜力。     

水稻对土壤中镉的吸收及其调控措施

对土壤 水稻系统镉污染的影响和植物对重金属镉吸收的研究现状进行综述 ,系统阐述土壤受镉污染后水稻生长性状的变化以及水稻吸收的镉在各器官中的分配规律 ,同时分析水分控制、肥料施用和缓解镉污染的改良剂等农业管理措施对水稻吸收镉的影响     

磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理

为寻求保障镉污染农田稻米质量安全的有效措施,采用盆栽方法研究了低镉磷肥(Cd＜0.2 mg·kg-1)及不同施磷量(0.10、0.20 g P2O5·kg-1)对污染稻田土壤中(潮泥田)镉的植物有效性影响,并探讨了相关机理.结果表明:在0.10 g·kg-1磷剂量水平下,与对照(无磷肥)相比,钙镁磷和磷酸二氢钾处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷和过磷酸钙处理显著降低了水稻对镉的吸收累积;当施磷量增至0.20 g·kg-1时,磷酸氢钙处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙处理下DTPA提取态镉含量降低11.8％、9.8％和11.8％,NH4OAc提取态镉含量降低9.5％、7.1％和7.1％;5种磷肥处理均显著降低了水稻茎叶中镉含量(降幅24.9％ ～ 50.8％),除磷酸氢钙处理外,糙米镉含量的降幅均达到显著水平,钙镁磷和过磷酸钙处理下糙米镉含量接近国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).5种供试磷肥中,能提高土壤pH的磷肥(钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙)降低土壤镉有效性的效果显著,含钙磷肥(钙镁磷和过磷酸钙)降低水稻镉积累的效果较好.磷肥化学性质的差异可能是影响其效果的主要原因,选择碱性含钙磷肥对控制污染农田中作物吸收累积镉更有效.     

不同品种小白菜对镉的吸收积累差异

通过盆栽试验,研究了60个小白菜品种在不同程度镉污染土壤中吸收和积累镉能力的差异.结果表明：在土壤镉浓度为0.6 mg·kg^-1时,小白菜镉含量超过国家标准的为8.33％;而在土壤镉浓度为1.2 mg·kg^-1时其超标率达66.67%,表明小白菜容易受到镉污染.2种镉浓度下白菜地上部分镉含量均低于国家食用标准,且其生物量不受影响的小白菜品种为：长梗白菜、上海青、矮箕苏州青、青优四号、矮脚葵翩黑叶白菜、皱叶黑油冬儿、高华青梗白菜、早生华京、金冠清江白、夏王青梗菜、利丰青梗白菜和杭州油冬儿.这12个品种可作为在镉轻度污染土壤中种植的安全系数较高的小白菜品种.     

丛枝菌根真菌与深色有隔内生真菌对姜瘟病的防效及抗病机理初探

【背景】青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum,R.S)引发的姜瘟病是生姜产业发展的瓶颈问题。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi, AMF)与深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)是两类重要的共生微生物。【目的】前期研究发现,AMF与DSE可提高生姜对姜瘟病的抗性,但其抗病机制尚不清楚,极大地限制了利用这两类共生真菌对该病的防治。【方法】在温室条件下做盆栽试验,以生姜组培苗为材料,设立接种AMF、DSE和不接种AMF、DSE的对照(CK)处理,并在上述处理下的植物生长4周后淋入病原菌液,病原菌接种1周后,通过测定菌根侵染率、发病率、叶绿素含量、光合指标、磷(P)含量、防御性酶活性及丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量,研究AMF和DSE互作对病原菌侵染后生姜生长和生理生化指标的影响。【结果】AMF和DSE分别使姜瘟病发病率降低了45.27%和52.04%(P<0.05)。AMF+DSE组合处理抑病效果更好,发病率较对照降低60.87%(P<0.05)。AMF、DSE及...     

钙对土壤镉有效性的影响及其机理

采用盆栽试验,研究了赤红壤上两种镉污染水平下,施用4种钙量（0、40、100、200 mg·kg^-1）对小油菜生物量、镉吸收量及土壤溶液中钙、镉浓度的影响.结果表明：在低镉或者高镉污染水平下,与对照相比,小油菜干质量均以高钙用量处理的增幅最大,两季平均增加了5.5%（低镉）和17.3%（高镉）;增加钙的施用量,使土壤溶液中钙浓度明显增加,小油菜体内钙浓度也明显增加;当钙施用量为100 mg·kg^-1时,土壤溶液中镉浓度较对照分别增加74.5%（低镉）和31.0%（高镉）,而小油菜体内镉浓度较对照分别降低4.5％（低镉）和13.1％（高镉）.两种镉污染水平下,土壤溶液中钙/镉（质量比）值与小油菜体内镉浓度均呈显著正相关.土壤溶液中钙/镉比值影响土壤镉的有效性,进而影响小油菜对镉的吸收.     

一株短小芽孢杆菌及其在降低镉污染中的应用

镉进入人体后可蓄积并抑制机体的酶系统,从而导致一系列疾病的出现。水稻能够吸收高含量的镉,这对以大米为主食的人群造成了巨大的安全隐患。为了了解微生物修复技术在低镉污染条件下对水稻安全生产的作用,本研究采用短小芽孢杆菌Bacillus pumilus SD1-1对土壤进行修复,结果表明在供试土壤镉浓度为0.5 mg/kg (纯Cd计)时,添加短小芽孢杆菌SD1-1 (10 g/kg土壤)的水稻根部,茎叶部以及籽实中的镉浓度相对于对照组减少11.36%、11.9%和11.76%。这表明特定微生物在土壤中对镉具有吸附作用,从而降低水稻根部对镉的积累,进而减少镉向茎叶部的运输,最终达到降低水稻籽实镉浓度的作用。本研究对低镉污染环境下水稻的安全生产提供了一定的理论基础和指导意义。     

五种漠境深色有隔内生真菌对小麦促生抗旱效应研究

干旱是限制小麦生产力的主要环境压力之一,而全球水资源短缺将进一步加剧这种情况.因此,通过可持续的方法提高小麦产量和抗旱性已迫在眉睫.内生真菌与植物共生已被广泛研究,而野生植物丰富的共生真菌为有益菌株筛选提供了更多选择.本研究选取禾本科荒漠植物沙鞭根系分离的5种深色有隔内生真菌(dark septate endophyte, DSE)为研究对象,体外模拟干旱胁迫以筛选高效抗旱菌株;人工接种实验考察接种小麦的营养生长、根系发育、抗逆生理、籽粒产量及土壤营养等指标,探究DSE对小麦促生抗旱的潜力.结果表明, DSE在体外培养条件下均具有干旱胁迫耐性,共筛选2种优势菌株,分别为Alternaria sorghi(As)和Alternaria alternata(Aa).在干旱条件下,接种漠境DSE显著提高了小麦籽粒产量、根长、根表面积及地上部氮含量,且As, Aa和Alternaria chlamydosporigena对小麦的促生抗旱作用较强.此外,接种DSE的小麦生长基质中有机碳含量显著增加.综上所述, Aa和As在小麦促生抗旱研究中具有较好的应用潜力.     

镉对茶条槭和五角槭光合作用和叶绿素荧光特性的影响

以北方阔叶树种茶条槭(Acer ginnala)和五角槭(Acer mono)2年生苗木为材料,采用土壤和风化砂混合物作为盆栽基质,设置0(CK)、10、50、100、200 mg·kg-1 5种土壤镉浓度,研究了土壤镉胁迫对苗木叶片光合作用和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:随着土壤镉胁迫浓度增加,茶条槭净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)先升后降,胞间二氧化碳浓度(Ci)则先降后升,且均在10 mg·kg-1 Cd2+时达到峰值或谷值;同时五角槭的Pn逐渐降低,Ci持续升高,Gs和Tr则先升后降且均在10 mg·kg-1 Cd2+时达到峰值.随土壤镉处理浓度的增加,茶条槭和五角槭的Fv/Fm、Fv/F0和qN均呈先升后降趋势,ΦPSⅡ则均持续下降;qP在茶条槭表现为先升后降,而在五角槭则逐渐下降.所有指标(除Ci外)在随镉浓度的变化过程中,其上升幅度均为茶条槭大于五角槭,而下降幅度则为五角槭大于茶条槭.研究发现,重金属镉通过破坏或抑制光合作用过程来影响茶条槭和五角槭的生长,高浓度镉导致的Pn下降是由非气孔限制因素所致;茶条槭对土壤镉的耐性大于五角槭,100和50 mg·kg-1 Cd2+可能分别是茶条槭和五角槭对土壤镉污染的耐受极限.     

水稻土施硅对土壤-水稻系统中镉的降低效果

水稻中镉的积累造成人类健康的风险,增加水稻硅素能减轻镉中毒症状,降低稻米镉积累,但是硅对重金属的作用机理尚不清楚。主要研究了在中度和高度镉污染的土壤中,通过施用固态和液态的富硅物质对土壤-水稻系统中镉的吸收和转运的影响,探明决定镉和硅在根与芽的质外体和共质体中的作用机理。试验结果表明:(1)在中度和高度污染的土壤中,镉在土壤-作物系统中的转移和积累情况是不同的,可以通过富硅物质中的单硅酸与镉离子的相互作用,增加镉在硅物质表面的吸附来减少镉在土壤中的流动;(2)富硅物质可以降低水稻根和芽中镉的积累,在高度镉污染的情况下,施用硅可以使镉大量积累在水稻根及其共质体中,并降低根及其共质体中镉的转换和积累;(3)新鲜土壤中水萃取态的单硅酸含量与镉在土壤-作物系统中的流动性、转运以及积累等主要参数密切相关。     

微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。     

镉胁迫下深色有隔内生真菌对玉米生长和根际土壤养分的影响

为探究重金属胁迫下深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes, DSE)对植物和土壤微环境的影响,设置3个水平土壤Cd质量浓度(0,5,10 mg/kg),选择6种DSE菌种(链格孢菌Alternaria terricola、尖镰孢菌Fusarium acuminatum、穗状弯孢菌Curvularia spicifera、高粱细基格孢菌Ulocladium sorghi、丛赤壳菌Neonectria radicicola和根异茎点霉菌Phoma radicina)进行玉米回接试验,以阐明Cd胁迫下DSE真菌对玉米生长、光合作用、抗氧化性,以及土壤pH、养分及酶活性的重要意义。结果表明:Cd胁迫下,6种DSE菌种均能定殖玉米根系。双因素方差分析结果表明,DSE与Cd胁迫及其交互作用显著影响玉米地径、叶绿素含量、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、土壤pH和养分及酶活性(P0.05)。当植物未受到Cd污染时,菌株U. sorghi(US)显著增加地下干质量和土壤有机质含量,降低MDA的积累和土壤速效磷含量。在5,10 mg/kg Cd质量浓度下,A. terricola(AT)显著增加玉米叶片数和地径;菌株P. radicina(PR)和N. radicicola(NR)显著提高植物地上干质量;AT、C. spicifera(CS)、F. acuminatum(FA)和US显著提高叶片中叶绿素含量和降低MDA在植物中的积累;AT降低了土壤速效磷含量;US显著提高土壤有机质含量并对土壤酸性磷酸酶和脲酶活性具有抑制作用(P0.05)。Pearson相关性分析表明:土壤pH与地径和叶绿素含量显著正相关,有机质与植物谷胱甘肽显著负相关,速效磷与叶片数显著负相关(P0.05)。方差分解表明:DSE菌种、Cd浓度和土壤因子共解释玉米生长和生理指标的42.1%和14.5%,其中DSE单独解释了27.4%和8.4%。随着Cd浓度升高,DSE显著促进植物生长,增加植物抵抗重金属能力,提高土壤养分可利用性,证明了在土壤Cd胁迫下DSE对植物生长和抗逆性有重要影响。     

降低水稻镉吸收原位钝化修复技术及其作用机理

重金属镉原位钝化修复是指向土壤中施加一些活性钝化修复材料, 通过改变镉在土壤中的赋存状态, 降低土壤中镉的生物有效性。该文对重金属镉污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类, 概述了它们各自对重金属镉污染土壤的作用机理及其钝化修复效果。全面分析了目前该领域存在的主要问题, 并对其发展前景进行了展望。     

稻-渔共作农田一株优势真菌LW-1对土壤碱解氮、有效磷、土壤酶活性及镉生物有效性的影响

为了探讨稻-鳅-蛙共作农田优势真菌对土壤碱解氮、有效磷、土壤酶活性及镉污染土壤镉生物有效性的影响,本研究分离、纯化及初步鉴定稻-鳅-蛙农田土壤中的优势真菌LW-1,并将其扩繁后制成1×10³、1×10⁵、1×10⁷个/mL孢子3种浓度的菌液,最后将3种浓度的菌液和空白菌液分别添加至0、5、10、20 mg/kg镉污染的土壤中,每10天取土壤样本检测土壤有效磷、碱解氮、转化酶、过氧化氢酶、脲酶有效态镉含量。结果表明,随着菌液浓度的增加,土壤中碱解氮和有效磷的含量显著增加(P<0.05),土壤转化酶和脲酶活性均显著性提高(P<0.05),而有效态镉的含量显著降低(P<0.05)。这说明稻-鳅-蛙共作农田中的优势真菌可提高土壤肥力并降低镉污染土壤的生物有效性,研究结果为该模式在土壤改良和修复中的应用提供理论依据,也为理解稻-鳅-蛙共作农田土壤肥力高于常规稻田的机制提供了新的视角。     

土壤镉污染与作物

通过土壤镉污染对作物影响的盆栽模拟试验,以揭示重金属镉在土壤—植物系统中的转移、分布规律及其对植物生长、发育的影响。试验证明不同化合形态的镉施入土壤(砂壤质褐土,pH值8.2),水稻对镉吸收的多寡依次为CdCl2>CdSO4>CdO>CdS>CdCO3。白菜的镉吸收表现为CdSO4>CdCl2>CdO>CdCO3。土壤的不同镉浓度(施加CdCl2,以纯镉计)对作物影响的试验结果表明,可食部位达到食品污染标准(谷物含镉量0.4ppm、蔬菜0.2ppm为暂定标准)时的土壤镉污染临界值分别为：小麦、莴苣、白菜<1ppm,茄子、萝卜<2.5ppm,番茄、菜豆<20ppm。土壤因子的处理影响镉的活动性;降低土壤pH值,水稻的镉吸收增加。增施有机肥、ZnSO4、S、CaO、CaSO4可降低糙米含镉量13.4%一30%。白菜的镉吸收,由于增施有机肥、FeSO4、Fe2O3、CaO或S而降低菜叶含镉量28%一61%。以Cd,Zn比1:100或1:200施入土壤,叶内含镉量分别下降61%和76.4%,但白菜产量减少61%和76%。     

镉污染土壤的治理及植物修复

由于工业“三废”的排放,使农田遭受不同程度镉的污染,因而对人畜健康构成了威胁。本文对土壤镉的污染现状、治理途径及其原理、优缺点、可行性作了简要的回顾,对土壤镉污染植物修复技术类型、原理、特点以及基因工程等现代生物技术在镉污染植物修复技术中的应用前景作了进一步的展望,为实现对镉污染土壤进行有效的生态整治与安全高效益的利用提供了新的技术途径。     

镉胁迫下硫素对嗜鱼外瓶霉生长、矿质元素与镉含量的影响

镉(100 mg/L)胁迫下,研究不同浓度硫素(硫离子)对深色有隔内生真菌(Dark septate endophyte,DSE)——嗜鱼外瓶霉(Exophiala pinsciphila)菌株生长、矿质元素(钙、镁、氮、磷、硫)与镉含量的影响.结果表明:在100 mg/L镉胁迫下,低浓度(0.06和0.30 mmol...     

可降解螯合剂对镉胁迫下籽粒苋根系形态及生理生化特征的影响

采用盆栽试验研究了可降解螯合剂EDDS和NTA对镉胁迫下籽粒苋(Amaranthus hybridus L.)根系形态及生理生化特征的影响。结果表明:当螯合剂施入10 mg/kg的镉污染土壤后,籽粒苋根系生物量和总长等根系形态指标与对照无显著差异,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、谷胱甘肽(GSH)和可溶性蛋白含量显著上升。当螯合剂施入100 mg/kg的镉污染土壤后,籽粒苋根系生物量、总长、表面积、体积及侧根数比对照显著减少了12.30%—23.98%、17.01%—24.90%、41.87%—57.93%、16.46%—32.94%和23.48%—53.35%;EDDS的施入使籽粒苋根系POD、CAT活性、GSH和可溶性蛋白含量显著升高;而NTA施入后,根系中的POD活性比对照降低了4.12%—35.95%,并且CAT活性和可溶性蛋白含量在2 mmol/kg NTA处理下分别显著降低了14.66%—15.79%和26.81%—30.48%;EDDS和NTA施入后,GSH含量比对照显著升高了14.73%—65.65%和28.05%—84.10%。当镉处理浓度分别为10 mg/kg和100 mg/kg时,螯合剂的施入显著增强了籽粒苋根系对镉的吸收,比对照分别增加了40.76%—103.10%和15.03%—49.49%。因此,EDDS和NTA施入镉污染土壤后,通过影响籽粒苋根系形态和生理生化过程以响应重金属镉的胁迫。     

酵母菌促进铅和镉胁迫下麻疯树生长的研究

为了筛选对铅和镉具有抗性和吸附性的酵母菌,构建麻疯树根系-酵母菌联合修复体系,促进高浓度铅和镉胁迫下麻疯树的生长。该研究分别从麻疯树的根段、珙桐的茎段、珙桐的根段分离到3株具有铅、镉抗性的酵母菌,分别命名为Jc、Di1、Di2,测定了三者对铅、镉的抗性和吸附性,并将筛选出的2株能吸附铅、镉的酵母菌菌株接种到麻疯树幼苗,研究接种两种酵母菌的麻疯树植株对铅、镉胁迫的响应。结果表明:经形态学和生理生化特征观察,Jc初步鉴定红酵母属(Rhodotorula sp.),Di1为假丝酵母属(Candida sp.),Di2为德巴利酵母属(Debaryomyces sp.)。三种酵母菌对铅、镉都有一定的抗性,其抗性能力的大小为JcDi2Di1。Di1和Jc对铅和镉都具有一定的吸附性将其用于接种麻疯树幼苗。与不接种酵母菌(CK)的麻疯树植株相比,接种Di1和Jc的麻疯树植株在根、茎、叶、全株干重方面显著增加,叶绿素、全株氮、全株磷浓度显著增加,SOD、POD、CAT的活性提高,丙二醛(MDA)浓度显著下降。从综合接种效应来看,Jc、Di1作为铅、镉的钝化剂,是铅、镉胁迫下促进麻疯树生长的备选菌株,这对于提高麻疯树对铅、镉污染土壤修复效率具有重要的意义。