伴矿景天-水稻轮作及磷修复剂对水稻锌镉吸收的影响

采用盆栽试验,将锌镉超积累植物伴矿景天与镉低积累水稻中香1号轮作种植于重金属污染土壤,并向土壤添加钙镁磷肥和磷矿粉,研究两种磷修复剂对伴矿景天和镉低积累水稻生长及地上部重金属积累性的影响.盆栽试验结果表明,在轻污染土壤上施用50 g·kg^-1磷矿粉时伴矿景天地上部的Zn、Cd吸收量分别达到每盆11.5 和0.79 mg,效果好于施用4 g·kg^-1钙镁磷肥处理.在重金属污染土壤上种植伴矿景天使后茬水稻地上部Zn、Cd浓度上升,但钙镁磷肥的施用显著降低了水稻体内的Zn、Cd积累量.种植伴矿景天后添加钙镁磷肥稳定调控剂对土壤中水溶态及NH₄OAc提取态Zn、Cd的稳定效果明显优于磷矿粉,且在高污染土壤上效果更佳.田间试验结果显示,施用钙镁磷肥不仅可增加水稻产量,且可一定程度上降低水稻地上部的Zn、Cd吸收量.     

麦季间作伴矿景天对不同土壤小麦-水稻生长及锌镉吸收性的影响

采用黑龙江黑土、河南潮土和浙江水稻土等我国粮食主产区典型土壤开展盆栽试验,研究小麦/伴矿景天间作、水稻轮作模式下Zn、Cd超积累植物伴矿景天对当季小麦和后茬水稻生长及重金属吸收性的影响,探索粮食作物主产区污染土壤边生产边修复技术的可行性.结果表明:麦季间作伴矿景天,土壤硝酸钠提取态Zn、Cd浓度较小麦单作处理显著提高,间作处理下水稻土、潮土与黑土的提取态Zn较单作处理分别提高55％、32％和110％,水稻土与黑土提取态Cd较单作分别提高38％和110％,潮土的提取态Cd与对照处理没有差异.间作处理水稻土、潮土和黑土上小麦地上部重金属浓度是单作处理的1.1～1.9倍.麦季间作伴矿景天对后茬水稻生长及其地上部重金属吸收性无显著影响,虽然后茬水稻糙米中Cd含量仍高于0.2 mg·kg-1的“食品中污染物限量”标准,但种植过伴矿景天处理的水稻糙米重金属与前季单作小麦处理相比呈下降趋势.表明通过伴矿景天/小麦-水稻的间作和轮作种植模式,可吸取修复污染土壤中有害重金属,降低后茬水稻的食物链风险.     

不同类型污染土壤中赤子爱胜蚓对伴矿景天重金属吸收的影响初报

伴矿景天Sedum plumbizincicola是我国发现和报道的镉/锌(Cd/Zn)超积累植物,在土壤Cd污染修复方面已开展实际应用。由于超积累植物伴矿景天在不同类型土壤下的生长能力以及对镉锌的去除效果存在较大差异,因此需引入强化修复技术为植物修复提供辅助作用。作为大型土壤动物,蚯蚓对植物生长的促进作用已有较多研究,但其对伴矿景天生长和重金属吸取效率的影响则鲜有报道,为探究赤子爱胜蚓对不同类型土壤种植下的伴矿景天是否具有强化修复效应,以及不同类型土壤下的强化修复效应差异,设计以下盆栽试验。通过在常湿淋溶土(Perudic Luvisols)、水耕人为土(Stagnic Anthrosols)、湿润雏形土(Udic Cambisols)3种土壤上种植伴矿景天、引入赤子爱胜蚓Eisenia foetida,探究赤子爱胜蚓对伴矿景天生长及Cd/Zn吸收性的影响。选取Cd有效性较高、修复潜力较大的水耕人为土(Stagnic Anthrosols)进行第二季盆栽修复试验。第一季修复结果显示,在酸性的常湿淋溶土中,添加赤子爱胜蚓使伴矿景天地上部生物量较对照处理增加了106%,Cd和Zn吸收量分别提高了72.0%和36.0%,且蚯蚓结合伴矿景天的处理修复后土壤Cd有效性进一步降低,其余两种土壤仅添加蚯蚓无强化修复效应;第二季结果显示,同时添加秸秆和蚯蚓,可强化中性的水耕人为土上种植的伴矿景天生长,增大植物地上部生物量和Cd/Zn吸收量。结果表明,添加蚯蚓可增强伴矿景天在常湿淋溶土中的养分吸收,提高生物量,以此强化其修复效应。在水耕人为土中,外加秸秆可作为蚯蚓强化伴矿景天修复的配套技术。     

改良剂对酸性土壤上伴矿景天铝毒缓解作用及镉锌吸收性的影响

为探究不同改良剂对酸性土壤铝(Al)胁迫条件下镉(Cd)锌(Zn)超积累植物伴矿景天Sedum plumbizincicola生长以及镉和锌吸取修复效率的影响,分别添加不同种类改良剂(钙镁磷肥(CMP)、MgCO3、KH2PO4)和不同浓度CMP进行温室盆栽试验。结果表明,CMP能够一定程度上提高土壤pH值并降低土壤交换性Al的浓度,MgCO3能够显著提高土壤pH值和降低土壤交换性Al的浓度,KH2PO4能够降低土壤中交换性Al浓度但未改变土壤pH值。施用适量的CMP(9.39 mg/kg)能够提高伴矿景天生物量和Cd、Zn吸取修复效率,用量过高会抑制伴矿景天生长和Cd、Zn修复效率;施用MgCO3可增大伴矿景天生物量和Cd、Zn修复效率,施用KH2PO4反而抑制了伴矿景天生长。酸性土壤上施用适量的CMP和MgCO3能够缓解伴矿景天的铝毒作用,维持较高的重金属吸收效率。     

不同类型土壤小麦-水稻轮作体系施用含重金属污泥的环境效应

采用贵州黄壤、石灰土和浙江水稻土,通过盆栽试验探讨了在3种土壤上施用含不同浓度重金属的污泥对小麦、水稻生长及锌(Zn)镉(Cd)吸收性的影响.结果表明： 不同土壤施用同种污泥所产生的重金属污染风险不同,在黄壤和水稻土上施用高浓度重金属污泥对作物的污染风险较高.一次施用Zn、Cd浓度分别为1789、8.47 mg·kg-1的污泥1.6%,使黄壤小麦籽粒中Zn、Cd浓度分别达109、0.08 mg·kg-1;第二次施用后种植水稻,糙米中Zn、Cd浓度达52.0、0.54 mg·kg-1.而施用污泥后石灰性土壤的两种作物其可食部分均无重金属污染风险.土壤醋酸铵提取态Zn是影响麦粒和糙米中Zn浓度的主要因素,而土壤醋酸铵提取态Cd对麦粒和糙米中Cd浓度无明显影响.施用高浓度重金属污泥使3种土壤Zn、Cd全量显著提高,且两次施用后土壤全量Zn均超过国家土壤环境质量二级标准.     

巨大芽孢杆菌对伴矿景天修复镉污染农田土壤的强化作用

伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是一种Cd/Zn超积累植物,常用于Cd污染土壤的植物修复。巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)是一种溶磷型细菌,既可以促进植物生长,也可以提高土壤重金属生物有效性,对重金属污染土壤植物修复具有强化作用。本研究采用盆栽试验方法,分析了巨大芽孢杆菌不同接种量(10～60 mL)对伴矿景天修复Cd污染农田土壤效率的影响。结果表明: 在Cd污染农田土壤中接种巨大芽孢杆菌可以提高土壤中Cd的活性,土壤有效态Cd含量较对照(CK)增加15.0%～45.0%。与CK相比,巨大芽孢杆菌提高了伴矿景天地上和地下部的生物量,增幅分别为8.7%～66.7%和13.6%～81.8%,并显著增加了伴矿景天地上部的Cd含量,增幅在29.2%～60.4%。在种植伴矿景天并接种巨大芽孢杆菌条件下,土壤Cd去除率在26.7%～42.9%。这说明接种巨大芽孢杆菌可以促进伴矿景天的生长,增加其Cd含量,从而提高Cd污染农田土壤的修复效率。     

有机物料对污染土壤上水稻生长和重金属吸收的影响

采用盆栽试验,研究了施用有机碳源、菜籽饼和猪粪对污染土壤上水稻生长和重金属吸收特性的影响.结果表明： 施用菜籽饼和猪粪均能缓解重金属对水稻的毒害作用,促进水稻生长,显著增加地上部生物量和籽粒产量,降低糙米中重金属浓度;而有机碳源抑制水稻生长.与施用化肥相比,施用菜籽饼和猪粪处理的水稻籽粒产量分别增加128.3%和67.9%;施用菜籽饼处理的糙米Cd、Cu和Zn浓度分别降低47.6%、35.2%和21.5%,施用猪粪处理分别降低9.5%、21.2%和9.3%.土壤中DTPA提取态重金属浓度与水稻地上部生物量和重金属积累总量呈显著负相关.     

重金属污染土壤的伴矿景天/小麦-茄子间作和轮作修复

在重金属污染土壤上开展田间微区试验,研究伴矿景天/小麦间作、茄子轮作种植模式下锌镉超积累植物伴矿景天对当季小麦和后茬茄子生长及重金属吸收的影响,探索边生产边修复的可行性。结果表明:间作处理下小麦籽粒、茄子植物体和伴矿景天地上部生物量均无明显影响;麦季间作伴矿景天能显著降低小麦籽粒中重金属浓度,间作小麦籽粒与单作相比降低了52.4%;麦季间作伴矿景天也有效降低了后茬茄子对重金属的吸收,茄子果实中镉浓度显著低于单作;作物在与伴矿景天间作的情况下也能显著减少土壤中重金属浓度,其中间作处理全量镉比对照降低了24.3%,达到了较好的修复效果。因此,麦季间作伴矿景天既能有效减少污染土壤中重金属浓度,又能降低小麦及后茬茄子的重金属污染风险,为土壤修复与生产兼顾的修复模式提供理论支持。     

土壤pH对东南景天修复镉和锌污染土壤的影响

采用盆栽方法研究重金属(Zn、Cd)2种污染水平(T1处理:Zn 1200 mg·kg-1+Cd 20 mg·kg-1;T2处理:Zn 300 mg·kg-1+Cd 2.0 mg·kg-1)、4个p H水平(4.0、5.5、7.0和8.5)下,土壤Zn、Cd有效态的变化、东南景天吸收和积累特征以及植物对土壤中Zn、Cd的去除效果。结果表明,随着p H的降低,土壤Zn、Cd的有效态含量显著增大,东南景天吸收和积累土壤Zn、Cd的效率显著提高。T1处理时东南景天生物量在p H 5.5时最大,但与其他p H处理的差异并不显著;Zn、Cd在植物地上与地下部分的含量均在p H 4.0时最大。T2处理时东南景天在p H 4.0时体内重金属含量最高,但由于植物生长受到Al和Mn等元素的毒害,此时生物量最小。东南景天对土壤重金属去除率均在p H 5.5时最高,其中T1处理时Cd、Zn去除率分别为16%和1.33%,T2处理时分别为27%和1.09%;2种污染水平土壤重金属的去除率均在p H 8.5时最小。因此,适当降低土壤p H,可有效提高植物积累和去除土壤Zn、Cd的效率。本研究为进一步利用东南景天修复重金属污染土壤、提高植物修复效率提供了科学依据。     

碳酸钙对水稻吸收重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

选用重金属(Pb、Cd、Zn)和As复合污染土壤进行水稻盆栽试验,结果表明,碳酸钙的添加显著提高了土壤pH值,显著降低了土壤中交换态Pb、Cd、Zn和As的含量,与对照相比,交换态Pb、Cd、Zn和As含量分别最多降低了98.35%,93.72%,98.52%和69.48%。碳酸钙对水稻根、稻谷干重和总生物量没有显著影响,添加量过高时显著降低了水稻分蘖数和茎叶干重,说明过量施用碳酸钙对水稻生长会产生负面作用。因为碳酸钙的添加,水稻植株各部位重金属Zn含量显著降低,糙米中Zn含量最多减少了34.95%;根、谷壳中Pb、Cd含量显著降低,但糙米中含量却未显著降低;水稻各部位As含量均没有显著降低。参照《食品中污染物限量》(GB2762—2012),试验糙米中Pb、Cd、无机As含量均未达到限量标准。显然,碳酸钙的添加降低了Pb、Cd、Zn的生物有效性(水稻根系对Pb、Cd、Zn的吸收累积减少),但并未有效地抑制Pb、Cd向糙米转运;碳酸钙显著降低了土壤的交换态As含量,但并未使土壤中As的生物有效性明显降低(水稻植株各部位的As含量并未显著减少)。     

Interactions between Pseudomonas syringae pv. tabaci and Two Rhizosphere Hosts, Medicago sativa and Avena sativa

The interactions between Pseudomonas syringae pv. tabaci and either nodulating alfalfa (Medicago sativa) or oat (Avena sativa) seedlings were examined to further our understanding of this rhizosphere association. P. syringae pv. tabaci produces and releases a toxin, tabtoxinine-β-lactam (TβL), that inactivates glutamine synthetase (GS). Sinorhizobium meliloti grew well in the presence of TβL in culture and on alfalfa roots. The alfalfa symbiont, S. meliloti, and its bacteroids contained TβL-sensitive glutamine synthetases and TβL detoxifying-β-lactamase. The GS of alfalfa leaves is also sensitive to TβL, but GS activity was unaffected in infested plants. Toxin production was apparently suppressed in the alfalfa and nitrate-fed oat rhizospheres since these plants survived and retained significant amounts of leaf GS activity. The water-soluble extracts of these rhizospheres inhibited TPL production in culture and the inhibition was correlated with the amount of reduced nitrogen present. Furthermore, representative mixtures of pure ammonium and amino acids inhibited TβL production in culture in a concentration dependent manner. Thus, a bi-directional interaction occurs between the nitrogen metabolism of alfalfa and oat and TβL production by P. syringae pv. tabaci.     

Rhizogenesis fromNigella sativa protoplasts

Summary Protoplasts were isolated for the first time from cell suspensions ofNigella sativa. These were then cultured in media and observed at regular intervals. Different concentrations of auxin and kinetin were tried with success to obtain root from the callus tissues of the protoplasts.     

C-Glycosylflavones from Avena sativa

Avena sativa leaves, stems and inflorescences contain a range of new C-glycosylflavone 2″-O-glycosides, including vitexin and isoswertisin 2″-rhamnosides, isovitexin and isoorientin 2″-arabinosides. The structure of ‘vitexin 4′-rhamnoside’ from Crataegus oxyacantha is revised in vitexin 2″-rhamnoside.     

Gibberellin and Protease Activity in Medicago sativa

During germination of the lucerne seed, proteolytic and gibberellinic activity increases. Exogenous GA added to the solution in which the seed was germinated caused an increment in proteolytic activity. CCC inhibited the biosynthesis of GA in the seed- ling, and had no effect on the proteases. This indicates that there are other factors Hum GA responsible for the increment in proteolytic activity during Medicago germination.