Availability of cadmium and zinc accumulated in the leaves of Thlaspi caerulescens incorporated into soil

When grown on contaminated soil, hyperaccumulator plants contain high concentrations of metals which may return to the soil after senescence. This work was undertaken to assess the availability of Cd and Zn associated to the leaves of the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens after incorporation into an uncontaminated soil. A Zn- and Cd- accumulator population of T. caerulescens was grown on a Cd- and Zn- contaminated soil previously labelled with ¹⁰⁹Cd. Leaves (TCL) were harvested, dried, ground and incorporated into the soil at a rate of 2.07 mg Cd kg⁻¹ and 51.9 mg Zn kg⁻¹. Then a pot experiment was conducted for 3 months with rye grass (Lolium perenne) and T. caerulescens. Rye grass was harvested monthly and T. caerulescens at the end of the experiment. Plant biomass was measured, along with the concentration of Cd, Zn and ¹⁰⁹Cd. Results showed that water-extractable metals in TCL were 69% for Zn and 33% for Cd. Addition of TCL to soil, depleted growth of rye grass, and improved that of T. caerulescens. At harvest, concentrations of both metals were increased in plants by TCL. Concentrations of Cd in rye grass increased with the cut number, while that of Zn decreased slightly. Rye grass extracted 1.6% of the total Cd and 0.9% of the total Zn, and T. caerulescens extracted up to 22.4% of the Cd and 7% of the Zn. About 94% of the Cd in rye grass and 86% in T. caerulescens was derived from TCL. In conclusion, metals associated with leaves of the hyperaccumulator T. caerulescens were very mobile after incorporation into the soil. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

镉对小麦幼苗脂质过氧化和保护酶活性的影响

小麦幼苗经镉胁迫后,随着镉浓度的增高,叶征和根系中的膜脂过氧化产物丙二醛（ＭＤＡ）的含量和过氧物酶（ＰＯＤ）活性明显升高,超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性也有所提高。叶片中ＭＤＡ积累量和ＳＯＤ活性都高于根,而ＰＯＤ活性则是根高于叶片。随幼苗生长时间延长,叶片和根中的ＭＤＡ积累量增加,而ＳＯＤ活性却降低。     

植被恢复对退化红壤表层土壤颗粒中有机碳和Pb、Cd分布的影响

采用原状土壤水稳性团聚体分离方法提取不同粒径的土壤颗粒,测定其有机碳及重金属元素Pb、Cd的含量,研究了退化红壤在植被恢复下表层(0～10cm和10～20cm)土壤颗粒中有机碳与重金属分布及其关系.这些土壤颗粒中有机碳和重金属元素Pb、Cd的含量范围分别介于7.5～15g/kg,11～20mg/kg和20～70μg/kg,且粒组间有显著差异.尽管所测组分的含量以＜0.002mm粒组中最高,但2～0.25mm的粒组占其总量的50%左右,其次约20%存在于0.25～0.02mm粒组中.以土壤粒组中分量而言,有机碳和所测的重金属元素间有密切的依存关系.与荒地相比,植被恢复措施降低了各土层2～0.25mm粒组中Pb的含量和分量,但提高了0～10cm土层Cd的含量和分量.在所研究的几种处理中,玉米-包菜处理显著地促进了有机碳和重金属在各颗粒粒组中的均衡分布.因此,退化红壤植被恢复措施改变了上壤颗粒中有机碳和重金属的分布,因而可能影响着土壤环境中有机碳和重金属的形态及其活性.对于这些措施下土壤环境中有机碳和重金属的生物有效性机制尚需进一步研究.     

Cd、Fe及其复合污染对烟草叶片几项生理指标的影响

本文通过盆栽和大田模拟试验,研究了Cd,Fe,Cd+Fe,Fe+Cd处理下烟草红花大金元(Nicotiana tabacurm L.)叶片的几项生理指标的变化情况。试验表明:烟草叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均随Cd处理浓度的增加而下降,随Fe处理浓度的增加而上升。总烟碱含量随Cd处理浓度的增加(0—100ppm)而下降,Cd 150ppm时略有上升,随Fe处理浓度的增加而上升。蛋白质含量随Cd处理浓度的增加而上升,随Fe处理浓度的增加而下降。烟草的3个生理指标表明,Cd抑制Fe对生理指标的作用,Fe抑制Cd对它们的作用,Cd与Fe相互拮抗。Cd处理的烟草叶片过氧化物酶活性和细胞膜透性的测定结果表明,过氧化物酶活性和细胞膜透性均随Cd处理浓度的增加而上升。     

不同生长调节物质对水稻生长及镉积累的影响

比较脱落酸(ABA)、乙烯利(ETH)、水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJ A)4种植物生长调节物质(PGR)对水稻生长及籽粒镉(Cd)积累的影响差异。试验采用重金属污染土种植水稻,于分蘖期、灌浆期各进行1次PGR叶面喷施处理,分析灌浆期叶片光合指标,丙二醛(MDA)含量以及收获期各部位生物量和Cd含量。结果表明:(1)低浓度ABA(5mg/L)可维持水稻正常产量;高浓度ABA(15mg/L)则导致产量下降。ETH对水稻地上部生长和单株产量有显著抑制作用,SA和MeJ A(0.56mg/L)均可保证地上部正常生长,维持正常产量。(2)外施4种PGR均抑制灌浆期叶片气孔开放,降低蒸腾速率和光合速率,抑制效果最明显的是高浓度MeJ A(0.56mg/L)。(3)在供试浓度范围内SA、低浓度ABA(5mg/L)以及高浓度MeJ A均可降低灌浆期叶片MDA含量,减少质膜过氧化水平。(4)4种PGR均可降低水稻籽粒Cd含量,其中低浓度ABA(5mg/L)抑制籽粒Cd积累的效应最佳。相关性分析结果表明,PGR抑制籽粒积累Cd的效应与地上部向籽粒转运Cd的调控机制有关,与蒸腾速率无显著相关关系。(5)综上所述,低浓度ABA(5mg/L)处理对水稻产量无影响,且籽粒Cd含量降低程度最大。适当浓度的PGR可降低水稻籽粒Cd含量,在中低度重金属污染农田生态修复实践中具有一定的应用前景,但必须精确控制PGR的处理时间和处理浓度,避免出现抑制生长和降低产量的负效应。     

水淹生境下秋华柳对镉污染土壤研究修复能力

以耐水淹和耐重金属的秋华柳（Salix variegata）作为试验材料,从土壤角度出发,探究秋华柳在水淹条件下对镉污染土壤的修复能力。设置无植物和种植秋华柳两个处理组,分别对两组设置两个水分处理组：正常供水组（CK）及土壤水淹组（FL）,4个镉浓度处理组：对照组（0 mg/kg）、低浓度（0.5 mg/kg）、中浓度（2 mg/kg）及高浓度（10 mg/kg）。分别于处理后的第30天和第60天对各处理组的土壤和水淹组水样进行取样。试验结果表明：（1）镉处理浓度越高,土壤中镉活性态浓度越高,生物毒性越强。（2）水淹显著降低土壤活性态Cd浓度（P < 0.05）,增大土壤修复难度。（3）种植秋华柳对30d土壤Cd全量及各形态镉浓度均无显著影响（P > 0.05）;对第60天正常供水和水淹组土壤中交换态、碳酸盐结合态的镉浓度以及60d水淹组土壤Cd全量均有显著影响（P < 0.05）。（4）秋华柳种植显著降低土壤Cd迁移系数,30d正常供水组、水淹组以及60d正常供水组和水淹组平均降幅分别为2.0%、4.12%、9.71%、9.32%。处理时间过短和试验用苗生物量小可能是秋华柳对土壤全量Cd影响不大的主要原因,但秋华柳均显著降低正常供水和水淹组土壤迁移系数且二组降幅差异不大。研究表明：水淹生境下,秋华柳对Cd污染的土壤仍有较好的修复能力。     

基于光谱参数对小白菜叶片镉含量的高光谱估算

为实现利用高光谱技术快速、准确、无损地检测叶类蔬菜叶片重金属镉污染情况,通过采用室内盆栽试验,检测了小白菜在6个不同的镉浓度梯度0 mg/kg(CK)、0.5 mg/kg(T1)、1 mg/kg(T2)、5 mg/kg(T3)、10 mg/kg(T4)和20 mg/kg(T5)下的叶片高光谱反射率及其镉含量。利用相关分析和逐步回归的统计方法对叶片原光谱、一阶导数光谱和光谱参数与镉含量进行统计分析,确定了反演叶片镉含量的敏感光谱参数,并建立了估算叶片镉含量的参数模型。结果表明:(1)在540 nm附近和红外区域,叶片光谱反射率随着处理浓度的增加呈下降趋势。T1组叶片光谱与对照组的光谱没有明显的变化差异;(2)原光谱与镉含量的敏感波段主要在690—1300 nm,相关系数最高的波段是782 nm。一阶微分光谱与镉含量的敏感波段在黄边、红外、近红外和远红外范围均有分布;(3)反映植物色素、水含量和细胞结构的参数MCARI(叶绿素吸收反射修正指数Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index),SDy(黄边面积Yellow Edge Area),WI(水质指数Water Index),DCWI(病态水分胁迫指数Disease Water Stress Index),SDr(红边面积Red Edge Area)和Dr(红边幅值The Amplitude of the Red Edge)可分别作为反演镉含量的敏感光谱参数,其倒数回归模型能够较好地反演镉污染下小白菜叶片的镉含量;(4)镉胁迫处理15 d时,建立的SDr的倒数模型估算处理30 d时小白菜叶片镉含量的效果最优。研究表明红边面积参数可以用于估算小白菜叶片的镉含量,可为评价小白菜的食用安全提供科学方法。     

水淹生境下秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性的影响

三峡库区消落带面临水淹及Cd污染双重胁迫,为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在水淹条件下对Cd污染土壤的修复能力,以秋华柳扦插苗为试验材料,设置正常供水(CK)和水淹组(FL)两个水分处理方式,4个Cd浓度梯度:对照组(0mg/kg)、低浓度(0.5mg/kg)、中浓度(2mg/kg)及高浓度(10mg/kg),分别对处理60 d和120 d的土壤微生物数量及酶活性变化特征进行研究。试验结果表明:(1)Cd浓度处理均未显著影响土壤微生物数量(P0.05),水淹显著降低处理60 d土壤细菌数、真菌数及处理120 d的土壤放线菌数及真菌数(P0.05)。(2)种植秋华柳显著提高处理60 d土壤细菌数量(P0.05),对土壤放线菌、真菌数量也有一定提升。(3)Cd浓度处理显著影响处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶活性(P0.05),水淹显著降低处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性(P0.05)。(4)正常供水及水淹条件下,种植秋华柳对土壤酶活均有一定改善作用。种植秋华柳显著提高了处理60 d土壤磷酸酶活性以及处理120 d脲酶和蔗糖酶活性(P0.05)。研究结果表明:水淹生境中,秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性具有改善作用,在Cd污染土壤修复方面有一定应用前景。     

城市行道树对交通环境的响应

以远离交通环境的公园作为相对清洁区,研究了位于广东佛山种植最普遍的8种城市行道树树黄葛榕(FicusvirensAit.var.sublanceolata(Miq.)Corner),大叶紫薇(Lagerstroemiaspeciosa(L.)Pers.),芒果(MangiferaindicaL.),细叶榕(FicusmicrocarpaL.),阴香(Cinnamomumburmanii(Nees)Bl.),垂叶榕(FicusbenjaminaL.),白兰(MicheliaalbaDC.),红花羊蹄甲(BauhiniablakeanaDunn)在交通密集区生长在不同方位的植物器官对交通环境的响应。结果表明,交通密集区的城市行道树的叶片和树皮器官吸收重金属铅和镉、硫含量、电导率和pH值等指标在不同的方位呈现显著的差别,即城市行道树位于快车道一侧生长的植物的器官(以下简称P1)、位于面向人行道一侧生长的植物的器官(以下简称P2)及相对清洁区采集的植物样品(以下简称P0)各指标测定值的分析结果为:其叶片和树皮硫、重金属铅和镉、电导率等特征值基本呈现P1>P2>P0的大小规律,在显著度为0.05时差异显著;而pH值基本呈现P1Cd、S含量越多,电导率越大,pH值越小。以栽植量最普遍的13条路段的黄葛榕样品为例,经测定分析发现,在其各指标中,重金属铅和镉与电导率有显著的正相关性,其相关系数在0.01水平时的相关系数分别为0.8567和0.7228,黄葛榕树皮的电导率指标可作为交通环境复合污染程度的指标之一。不同城市行道树叶片下表皮的气孔对交通环境的响应程度不同,如黄葛榕、细叶榕、垂叶榕、红花羊蹄甲、白兰等行道树种在位于机动车一侧的植物叶片下表皮气孔密度大于面向人行道一侧及对照区的叶片气孔密度;大叶紫薇、芒果、阴香等行道树等位于机动车一侧的叶片下表皮气孔密度小于面向人行道一侧及对照区的叶片下表皮气孔密度。说明不同行道树对交通环境的响应不同,并具有不同的适应交通环境变化的策略。     

高浓度Cd,Pb污染水域中的微生物生态

用选择性培养基和滤纸片法研究了Cd、Pb污染水域中的微生物生态分布、对Cd、Pb的抗性及富集力。结果表明,污水中微生物量的变化与Cd、Pb浓度不相关。抗性微生物生物量受环境温度影响较大。微生物对Cd、Pb的抗性是霉菌>酵母和细菌,Pb>Cd。霉菌最高抗Cd、Pb浓度可达2×10~4mg·L~(-1)。酵母和细菌最高抗Cd浓度为5000mg·L~(-1)、Pb浓度为1×10~4mg·L~(-1),抗性微生物对Cd、Pb的富集力与其抗性及Cd、Pb的毒性密切相关。含Cd、Pb污水中的优势菌有欧文氏菌、产碱杆菌、节细菌、假丝酵母、曲霉和枝孢霉。