镉积累对艾纳香内生菌群落结构和共发生网络的影响

为探究器官镉(Cd)积累对艾纳香内生菌的影响,该文采用16S rRNA基因高通量测序技术结合分子生态网络分析,研究不同外源镉处理(0、2.0 mg·kg^(-1))下艾纳香根、茎、叶Cd积累对内生菌群落结构特征的影响。结果表明:(1)与未添加外源Cd(0 mg·kg^(-1),Cd0)相比,Cd(2.0 mg·kg^(-1),Cd2)处理促进了植株生长,根、茎、叶中Cd积累量顺序为叶(16.75 mg·kg^(-1))>茎(11.99 mg·kg^(-1))>根(3.96 mg·kg^(-1))。(2)α多样性分析表明,各器官内生菌丰富度(Sobs指数、Ace指数和Chao1指数)和多样性(Shannon指数和Simpson指数)均以根最高,茎次之,叶最低,并且Cd2处理各器官内生菌丰富度和多样性均高于Cd0处理。(3)在门水平上,两个处理根、茎、叶内生菌均以变形菌门、放线菌门和厚壁菌门为优势菌群;在属水平上,代尔夫特菌是Cd0和Cd2处理各器官的主要菌属,相对丰度分别为53.0%~92.7%和57.1%~89.2%;艾纳香根、茎、叶内生菌群落结构有一定的相似性,Cd2处理提高了根、茎、叶共有内生菌属的比例及各器官(根除外)独有内生菌属比例。(4)线性判别分析(LEfSe)表明,相同处理不同器官间及不同处理相同器官间内生菌属存在差异。(5)冗余分析(RDA)发现,根际土壤Cd含量、器官Cd含量与内生菌群落结构组成有明显的相关性。(6)共发生网络分析结果显示,Cd积累使艾纳香根、叶内生菌共发生网络变得复杂且增强了根、茎物种间的竞争作用和叶物种间的协同共生作用。综上认为,外源Cd处理影响了艾纳香各器官内生菌群落结构及相互作用模式。

有机物料对农田土壤肥力及镉有效性的影响

以我国南方两种不同程度Cd污染农田土壤为研究对象,通过不同有机物料(猪粪、商品有机肥、水稻秸秆及其生物质炭)施肥处理探究了土壤肥力水平及Cd有效性的变化,并对施用有机物料情况下土壤Cd有效性与土壤养分进行了关联分析。结果表明:施用有机物料显著提高了土壤氮磷钾含量及其有效性,商品有机肥提高了土壤全氮含量,施用猪粪处理土壤的全磷和有效磷含量显著升高,商品有机肥和生物质炭明显提高了土壤全钾和速效钾含量。水稻秸秆及其生物质炭处理的轻污染土壤有机质含量均达土壤肥力1级(>40 g/kg)。与不施肥相比,施加有机物料对轻污染土壤有效态Cd含量的影响不大,但中污染土壤有效态Cd含量显著下降,最高降幅达20.00%。土壤有效态Cd含量与全氮、全磷、全钾和有效磷含量均呈显著负相关关系。轻污染土壤上施加猪粪和生物质炭处理的上海青地上部Cd含量均低于0.20mg/kg。施加商品有机肥处理两种土壤肥力综合指数最高,是其他处理的1.50倍~3.18倍,但其上海青地上部Cd含量存在较高风险。因此,针对南方Cd污染农田土壤的培肥及安全利用可考虑施用猪粪有机肥。

酒石酸与农艺刈割联合辅助象草植物修复镉污染土壤的效应以及对土壤微生物群落的影响

针对重金属镉(Cd)污染耕地,选择适宜的经济作物并配套低生态风险辅助技术边生产边修复,对保持耕地种植属性和区域经济水平意义重大.为研究酒石酸和农艺刈割辅助象草(Pennisetum purpureum Schum)植物修复Cd重度污染的效果,在湖南东部地区某Cd污染农田开展象草的田间种植试验,分析酒石酸施用(单次施用0、1.25和2.5 mmol/kg)和农艺刈割(0、1和2次)单一或联合处理对土壤基本理化性质、象草Cd含量、象草生物量、象草Cd提取量和土壤微生物群落结构的影响.结果表明:①与实验田背景值相比,象草种植、酒石酸和刈割处理能够使土壤pH降低0.07~0.47个单位、土壤总Cd含量降低0.62%~39.72%,同时土壤有效态Cd含量增加1.25%~27.25%.②酒石酸施用有利于象草总生物量的增加,刈割则相反,但二者都增加了象草茎Cd含量,尤其是刈割处理,均是最后一茬收获的象草茎Cd含量较前茬更大,最高达8.94 mg/kg.③酒石酸施用量为1.25 mmol/kg且未刈割时,象草地上部位生物量最大,单位面积生物量最高达99.67 t/hm^(2)(单株达3.80 kg);同时象草地上部位Cd提取量达到最大,单位面积象草地上部Cd提取量达到213.58 g/hm^(2)(单株达8.14 mg).④酒石酸和刈割处理均对土壤微生物α-多样性无显著影响,但1.25 mmol/kg的酒石酸施用联合刈割2次的处理显著影响了土壤微生物β-多样性.研究显示:施加酒石酸和刈割均可提高象草茎和叶的Cd含量,且单一低剂量酒石酸处理下植物Cd提取量最大,同时试验处理一定程度上影响了土壤微生物群落的组成;在利用象草植物修复Cd污染土壤污染时,建议施用1.25 mmol/kg的酒石酸提升修复效率.

入侵植物三裂叶薯生物炭对Cd2+的吸附性能研究

以外来入侵植物三裂叶薯(Ipomoea triloba)制备生物炭(IBC),分别于300℃、500℃、700℃限氧条件下制备得到三裂叶薯生物炭(IBC300、IBC500和IBC700),结合FTIR和XRD等手段对IBC在水溶液中Cd^(2+)的吸附特性及机理进行研究。结果表明,IBC对Cd^(2+)的吸附过程符合拟二级动力学方程(R^(2)值为0.868~0.976),以化学吸附为主;Langmuir模型更加适合用于模拟IBC对Cd^(2+)的吸附(R^(2)值为0.982~0.984),说明主要以单分子层吸附为主,为有利吸附。IBC700对Cd^(2+)吸附效果最好。吸附机理以化学吸附为主,具体机理与碳酸盐离子发生络合沉淀反应和官能团的π-π相互作用。

叶面喷施蔗糖降低水稻幼苗镉含量机制

为降低镉(Cd)在水稻中的累积,本研究利用水培实验探讨了叶面喷施蔗糖调控水稻幼苗Cd吸收和转运的潜在机制。结果表明:连续喷施3次浓度为1.0 g·L^(-1)蔗糖后幼苗地上部和根部Cd含量分别显著降低26.7%和22.0%,丙酮酸含量分别显著增加11.8%、23.6%,α-酮戊二酸含量分别显著增加27.5%和35.3%,谷氨酸含量分别显著增加165.3%和40.3%,难溶态Cd分别显著增加63.7%和33.0%。幼苗根部与Cd吸收、转运相关的基因OsNRAMP1、OsNRAMP5、OsHMA2分别显著下调19.0%、78.8%、16.3%。此外,喷施蔗糖后水稻幼苗地上部SOD、CAT、POD活性分别显著提高66.9%、21.4%和23.6%。研究表明,喷施蔗糖促进了幼苗地上部和根部丙酮酸和α-酮戊二酸的生物合成,增加了谷氨酸生物含量。谷氨酸与根部和茎叶中Cd螯合增加了幼苗中难溶态Cd含量,减少了Cd从根部向地上部转运,缓解了Cd胁迫。

猪粪源溶解性有机质对锰矿区耕地土壤中镉迁移的影响

镉(Cd)是迁移潜力最大的重金属元素之一。土壤中Cd迁移过程及影响因素的研究对于土-水生态系统中Cd的环境风险评估及修复治理有重要意义。为探求外源富碳有机质对金属矿区污染耕地土壤中Cd迁移的影响,开展原状土柱淋洗试验,考察猪粪源溶解性有机质(DOM)的引入(232 mg/L)对胶体结合态Cd(C-Cd)和水溶态Cd(D-Cd)迁移过程的差异及影响机制。结果表明:①猪粪DOM引入前,土壤胶体是Cd迁移的主要载体,胶体浓度是影响总镉(T-Cd)和C-Cd浓度动态变化的主要因素;猪粪DOM引入后,原状土柱淋洗过程中T-Cd和C-Cd的迁移量分别是对照阶段的1.8倍和2.2倍,pH成为影响Cd迁移的关键因素。②猪粪DOM的引入主要通过提升溶液pH,促进土壤胶体的迁移(迁移量较对照阶段增加了68.4%)进而增加C-Cd的迁移量(较对照阶段增加了124.4%)。同时,pH的增加也抑制了Cd^(2+)的解吸,导致D-Cd迁移量较对照阶段减少了41.2%。③猪粪DOM引入后的淋洗过程中,DOM通过提升土壤胶体Cd富集系数(由32.6mg/kg增至43.4mg/kg),进一步提升了土壤胶体对Cd迁移的支配作用,T-Cd中C-Cd的占比高达90.1%。因此,在农用地Cd污染土壤或场地污染土壤修复过程中涉及外源富碳有机质(如畜禽粪便、城市污泥、堆肥/生物质炭)应用时,应重点关注外源DOM促进胶体结合态Cd迁移进入浅层地下水的环境风险。

镉与聚苯乙烯微塑料复合胁迫对小油菜生长发育、生理特征及冠层温度影响效应研究

为明晰镉(Cd)与聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)复合胁迫对小油菜生长发育、生理特征、冠层温度的影响效应及内在机制,采用室内水培实验,以小油菜(Brassica chinensis)为供试植物,系统研究Cd与2种粒径(100和1000 nm)PS-MPs复合胁迫对小油菜生长发育、光合色素、抗氧化酶活性、营养品质、解剖结构、冠层群体温度以及Cd吸收转运特性的影响。结果表明,单一Cd及PS-MPs胁迫均显著抑制小油菜生长发育和光合生理过程,其表型指标及光合色素等均随Cd与PS-MPs浓度增加而显著降低。Cd与PS-MPs胁迫显著增强了小油菜氧化应激反应能力,降低了小油菜叶片维生素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等品质指标,缩小了小油菜叶片厚度、海绵组织厚度和栅栏组织厚度,显著提升了小油菜植株冠层群体温度。Cd与PS-MPs复合胁迫下低浓度PS-MPs(1 mg·L^(-1))可有效缓解其Cd胁迫抑制效应。随PS-MPs浓度升高(20 mg·L^(-1)),其对小油菜植株生理特征的影响则与Cd胁迫呈协同叠加抑制趋势变化。Cd与PS-MPs复合胁迫对小油菜生长发育及生理特征的影响总体上表现为“低促高抑”的变化趋势。研究结果可为农田土壤Cd及PS-MPs污染生态风险评价提供理论支撑与参考。

EDXRF光谱法快速检测猪预混合饲料中的镉铅砷

试验旨在探讨能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱快速检测猪预混合饲料中镉(Cd)、铅(Pb)和砷(As)元素的新方法。样品加入淀粉和水,经94℃水浴糊化后,用EDXRF光谱扫描,通过光谱识别进行定性,标准加入法进行定量。结果表明:各元素的EDXRF谱峰无干扰,在考察的浓度范围内,方法线性良好(R2>0.998);Cd、Pb和As的检出限分别为1.06、1.68、1.97 mg/kg;总体回收率为93.72%~105.10%;总体相对标准偏差为2.30%~9.40%。说明该方法简便快速,准确可靠,能够满足猪预混合饲料Cd、Pb和As快速检测的需要。

老化微塑料对重金属镉的吸附特征

【目的】光老化是微塑料老化的一种重要过程。光老化会改变微塑料的表面形貌和物理化学性质,进而影响微塑料与重金属间的相互作用,因此对光老化前后微塑料吸附镉离子的特征进行了研究。【方法】首先采用340 nm紫外光老化聚丙烯(polypropylene,PP)和聚酰胺66(polyamide66,PA66)微塑料,借助扫描电镜和傅里叶红外光谱对老化前后微塑料进行表征;然后采用静态吸附试验,研究老化前后微塑料对镉离子的吸附动力学、吸附等温线,分析溶液pH和温度对微塑料吸附镉离子的影响;最后比较微塑料吸附的镉离子在超纯水和模拟胃液中的解吸率。【结果】微塑料对镉离子的吸附过程符合准二级动力学模型(R 2>0.91)和Freundlich模型(R 2>0.96)。老化微塑料对镉离子的吸附能力要高于老化前,这与老化微塑料比表面积增大和C=O官能团增加有关。随着溶液pH增加,微塑料对镉离子的吸附表现出先增加后降低的趋势。微塑料对镉离子的吸附是自发进行的吸热过程,温度升高有利于吸附。解吸试验表明微塑料吸附的镉离子在模拟胃液中的解吸率高于超纯水,且老化微塑料的解吸率降低。【结论】本研究结果为全面了解微塑料与重金属的相互作用行为提供了一定的理论依据。

微塑料与镉复合污染对玉米幼苗生长及光合作用的影响

为了探究微塑料(Microplastics,MPs)与镉(Cadmium,Cd)复合污染对玉米幼苗光合作用和生长的影响,通过盆栽试验,测定外源添加MPs (0、5、10 g·kg^(-1))和重金属Cd (0、1、5、10、15 mg·kg^(-1))及其复合处理对玉米苗期叶片叶绿素含量、光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度、株高、最大根长、叶面积指数、地上生物量、地下生物量及地上/地下生物量比值的影响。结果表明,与对照相比,MPs处理显著降低了叶片胞间CO_(2)浓度、株高、叶面积指数和地上/地下生物量比值,但提高了地下生物量;高浓度Cd (Cd-15)处理显著降低了叶片叶绿素含量、光合速率、胞间CO_(2)浓度、株高、叶面积指数和地上生物量;相较于单一MPs处理,MPs与Cd复合处理显著降低了叶片光合速率、最大根长、地上生物量、地上/地下生物量比值;与Cd单一处理相比,MPs与Cd复合处理显著降低了玉米苗期株高、叶面积指数、地下生物量和地上/地下生物量比值。总体而言,土壤外源MPs对玉米幼苗的地上部生长具有抑制作用,对其根部生长具有促进作用。高浓度Cd处理(15 mg·kg^(-1))对玉米幼苗光合作用、生长均有抑制作用,而低浓度Cd处理(1 mg·kg^(-1))在一定程度上可刺激根的伸长。

钙基生物炭对土壤和辣椒中镉含量的影响

本文通过大棚对比试验,在已知重金属镉污染的地块大棚中种植辣椒,研究了钙基生物炭修复材料修复前后土壤镉含量,以及辣椒植株不同器官中镉的含量、富集和转运情况。结果表明:投加修复材料后,辣椒非根际土壤镉含量比根际土壤镉含量要低,且随着修复材料施用量增加根际土壤镉含量逐渐减小;辣椒植株各器官中镉含量与其根际土壤镉含量呈显著正相关,其中根部重金属含量与根际土壤中镉含量的相关性最高;辣椒植株不同器官对土壤镉均有不同程度的富集,总体趋势为根>茎>叶>果。钙基生物炭的投加能有效降低辣椒根际土壤镉含量,从而降低辣椒各器官对镉的转运和富集,在施用量为200kg·667m^(-2)时辣椒果实达标安全值0.05mg·kg^(-1)。研究结果为辣椒种植业科学利用钙基生物炭提供了有利参考。

生物炭负载硫化纳米零价铁在修复土壤镉中的应用研究

Cd作为重金属污染物,具有高毒性、难去除的特点,对生态安全以及人类健康造成了极大威胁。本文以BC为载体负载硫化纳米零价铁(S-nZVI)制备了BC负载硫化纳米零价铁(BC/S-nZVI),用于Cd的修复。BC/S-nZVI对Cd修复期间,DTPA提取Cd的固化效率为82%,TCLP对Cd的固定效率为63.36%,说明BC/S-nZVI具有更好的固定化潜力,能够有效降低土壤中Cd的有效性,并减少Cd的溶解和环境风险。

镉Cd与UV-B复合胁迫影响大豆胚轴生长的生理调节机制研究

通过研究大豆胚轴生长及内源吲哚乙酸 IAA 、赤霉素 GAs 、过氧化物酶 POD 和吲哚乙酸氧化酶 IAAoxidase 活性变化对Cd、UV-B辐射和Cd+UV-B 复合胁迫 的响应.分析了激素水平、酶活性变化以及胚轴生长变化特性.结果表明,UV-B辐射引起大豆上胚轴伸长减小;但Cd对上胚轴伸长无明显影响;Cd+UV-B使上胚轴长度比UV-B作用时明显增加.UV-B辐射显著降低了胚轴IAA含量;而GAs含量却显著升高;Cd胁迫下IAA和GAs变化并不明显;但Cd+UV-B使IAA含量显著升高,而对GAs无明显影响.UV-B辐射使IAA氧化酶和POD活性显著增强,而Cd对这两种酶活性影响并不明显;但Cd+UV-B复合胁迫下胚轴的IAA水平较高.尽管UV-B辐射引起胚轴中GAs含量显著增加,但研究结果显示IAA含量变化是胁迫下引起胚轴生长改变的更直接原因.研究还表明Cd+UV-B时,大大削弱了UV-B辐射下IAA氧化酶活性增强,加之Cd对POD活性的抑制,导致复合胁迫下胚轴的IAA水平较高,证明复合胁迫可以改变单一胁迫下植物激素的调控机制.

短期使用城镇生活污泥产品后镉在国槐中的迁移和富集

为探索短期添加城镇生活污泥产品后,重金属镉(Cd)在常用绿化树种国槐体内的积累和转移机制,通过盆栽试验,研究污泥产品不同添加量(0、2、4 kg·m^(-2))和使用时间(40、80、120、160 d)对Cd在国槐根系和叶片中的质量分数及其亚细胞分布、Cd富集和转运的影响,比较国槐不同器官中Cd积累量以及Cd在根、叶中的化学形态。结果表明:污泥产品添加量、使用时间及其交互作用均对国槐根和叶中的Cd质量分数有显著影响(P<0.001)。使用污泥产品会抑制Cd在国槐中的富集和转运,在160 d时有所改善。在国槐根和叶中,Cd主要分布在细胞壁组分、核蛋白成分和可溶性组分中,两者总质量比超过90%,随使用时间增加,会使Cd在可溶性组分中的质量比有所增加,但细胞壁中Cd的质量比仍是最大,在160 d时,发现添加污泥产品会提高Cd在根、叶细胞壁组分中的质量比。国槐根系和叶片中Cd主要以NaCl和HAc提取态存在,分别占质量比82.6%~92.0%和56.0%~86.0%,均是活性较低的形态。国槐可以应对污泥产品低添加量带来的Cd胁迫,主要途径为细胞壁固定、液泡区隔化以及将Cd转化为低活性形态贮存,可考虑以2 kg·m^(-2)污泥产品添加量在国槐幼林中推广应用。

南方酸性红壤区不同土地利用的土壤对镉(Cd)的吸附与解吸

研究南方酸性红壤区5种不同土地利用的土壤(马尾松、茶园、稻田、桔园、草莓园)对Cd的吸附-解吸差异性及Pb^(2+)、Cu^(2+)、Cd^(2+)共存时对土壤吸附Cd的影响.结果表明:当Cd^(2+)的初始质量浓度为40mg·L^(-1)时,Cd的吸附量大小依次为桔园(851.00mg·kg^(-1))>草莓园(808.38mg·kg^(-1))>稻田(778.50mg·kg^(-1))>马尾松(679.38mg·kg^(-1))>茶园(650.56mg·kg^(-1)),而Cd的解吸率表现为茶园(12.00%)>马尾松(9.22%)>稻田(4.61%)>草莓园(3.77%)>桔园(2.28%).Cd的吸附等温线用Henry模型拟合度最高,Cd解吸量与吸附量之间二次幂函数拟合最好.土壤中Pb^(2+)、Cu^(2+)、Cd^(2+)共存时对土壤吸附Cd的竞争作用随其浓度的增大而增强,Cd在不同土壤中的保留因子大小表现为桔园(62.72)>草莓园(27.85)>稻田(19.09)>马尾松(5.75)>茶园(3.92),Cd在茶园土壤中的环境风险最大.

β-环糊精壳聚糖改性生物炭固化稳定化土壤中镉和铬

镉(Cd)和铬(Cr)是在土壤中普遍存在的重金属污染物,固化稳定化作为一种处理土壤中金属污染的方法,具有快速、经济、有效等特点.该试验以稻壳生物炭(BC)为原材料,利用β-环糊精壳聚糖(β-CC)对其进行改性,制备得到一种环保廉价且能有效固化稳定化土壤中重金属离子的有机复合吸附材料β-环糊精壳聚糖生物炭(β-CC BC),其与硅酸盐水泥复配后可以固化稳定化土壤中的Cd、Cr.利用控制单因素变量对改性生物炭的处理效果进行探究,结果表明:(1)以β-CC BC添加量为变量时,添加量为10 g/(0.1 kg)左右时,Cr浸出浓度最低,为1.92 mg/L,添加量为12.5 g/(0.1 kg)时,Cd的浸出浓度最低,为0.61 mg/L;以养护时间为变量时,养护时间为28 d时,Cr浸出浓度最低,为2.13 mg/L,养护时间为21 d时,Cd浸出浓度最低,为0.55 mg/L.(2)通过对5种材料进行浸出试验,并对处理后土壤中Cd、Cr的浸出浓度进行测定,发现与磷酸钾(K3PO4)、碳酸钙(CaCO3)、硅酸钠(Na2O·nSiO2)和硫酸钠(Na2SO4)4种材料相比,β-CC BC对Cr和Cd同时具有良好的处理效果.研究显示,β-CC BC对土壤中Cd和Cr具有较强的吸附性能,能够同时对土壤中的Cd和Cr进行有效的处理,在同步处理土壤污染物方面具有良好的应用价值和可行性.制备复合材料的原料相对廉价易得,但制备过程相对繁琐,在大型污染场地处理中可能存在一定难度.

镉(Cd)低吸收积累大白菜品种的初步筛选与分析

以26个大白菜品种为试材,采用原子吸收分光光度法、非损伤微测技术,研究了大白菜对镉(Cd)积累以及吸收数量,以初步筛选Cd低积累低吸收大白菜品种。结果表明:大白菜品种ZBX叶片中镉积累水平较高,而JL-75叶片中镉积累水平较低。高镉积累大白菜品种ZBX根部对镉吸收的能力较高,低镉积累大白菜品种JL-75根部对镉吸收能力较低,说明根对Cd2+吸收的NMT结果与富集特征一致。线性回归分析表明,不同的大白菜品种在吸收过程中,吸收速度并不会随着时间的增加一直上升,且流速到达稳定值的时间点也不相同,由此推断,这也是导致大白菜吸收能力不同的因素之一。该研究结果对进一步挖掘大白菜调控Cd吸收以及叶片积累的作用机制具有重要意义。

杂交稻和常规稻对复合污染稻田土壤砷镉提取效果差异研究

为实现对稻田土壤砷(As)、镉(Cd)污染的同步移除,利用根箱试验,选取代表性杂交稻(HR)和常规稻(CR)品种作为修复材料进行提取.为了评估种植HR和CR对土壤As、Cd的提取效果,以未种植水稻土壤作为对照(CK),利用孔隙水采集器在其全生育期内采集并监测土壤水溶态As、Cd浓度的变化;分别在水稻分蘖期、成熟期采用梯度扩散薄膜技术(diffusive gradients in thin-films,DGT)原位实时测定根际土壤剖面有效态As、Cd浓度;收获时利用分级提取法分析土壤As、Cd赋存形态及总量变化,并分析植株各部位的As、Cd累积量.结果表明:水稻生长能够有效消耗土壤中生物有效态As、Cd,且HR较CR表现出更高效的As、Cd同步富集能力.水稻成熟期,种植HR的土壤中DGT-As(扩散梯度薄膜提取态As)浓度较种植CR和CK处理分别下降69%和71%,DGT-Cd(扩散梯度薄膜提取态Cd)浓度分别降低35%和58%;HR和CR收获后土壤总As含量分别减少8%和1%,总Cd含量分别减少31%和14%;HR对土壤As、Cd的单株去除量分别为CR的1.2和4.5倍;每年种植两季HR对土壤As、Cd的移除率分别为CR的1.2和4.3倍.研究显示,种植HR对As、Cd具有更高效的提取能力,可优先作为修复材料对稻田土壤生物有效态As、Cd进行专性提取减量,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁提供了一条有益路径;但还需结合水分优化管理、施加促溶剂等方式形成修复链,进一步提高修复效率,缩短修复年限.

低镉高产春小麦品种筛选及富集转运特征分析

筛选具有低Cd积累且高产特性的春小麦(Triticum aestivum L.)品种,可使春小麦在轻度Cd污染农田得到安全生产利用。本研究以21个春小麦品种(编号X1~X21)为研究对象,于2020年和2021年连续2年开展大田试验,通过籽粒Cd含量和产量聚类分析,筛选具有低Cd高产特性的春小麦品种,并分析不同类型春小麦产量、Cd富集、转运系数差异。结果表明,X4、X6~X8、X10、X16~X21等11个品种具有低Cd高产特性,且标靶危害系数均小于1,X14为Cd高积累且低产品种,这两种类型分别占供试品种的52.38%和4.76%;综合2年试验结果,低产中Cd类型春小麦品种茎的富集系数较高产低Cd类型春小麦品种高0.4倍,低产高Cd类型春小麦品种根、茎、叶、颖壳到籽粒的Cd转运系数较高产低Cd类型春小麦品种分别显著高2.5、2.2、1.8、2.2倍。研究表明,丰强6号、丰强11号等11个高产低Cd春小麦品种可在Cd污染农田推广种植。

基于相关分析和主成分分析的紫花苜蓿抗镉胁迫研究

【目的】探究紫花苜蓿种子在镉(Cd)胁迫下幼苗生理生化指标的变化,筛选出典型指标因子,为植物修复土壤中的Cd污染提供理论依据。【方法】紫花苜蓿种子经不同Cd浓度(0、1、5、10、15、30和50 mg/L)胁迫处理后培养生长,对其幼苗生理指标进行测定;并采用相关分析和主成分分析法对各个指标进行分析,评价Cd胁迫对紫花苜蓿生理状况的影响。【结果】随Cd浓度的增加,紫花苜蓿根细胞活力及子叶的叶绿素和可溶性蛋白含量逐渐减少,子叶的丙二醛(MDA)、羟自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O_(2)^(-)·)含量逐渐增加,幼苗中Cd含量及子叶的脯氨酸含量、可溶性糖含量、过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性呈先增后减的变化趋势;当Cd浓度为1 mg/L时,SOD活性达最大值320 U/(g·min);当Cd浓度为5 mg/L时,可溶性糖含量达最大值11.276µg/g;当Cd浓度为10 mg/L时,脯氨酸含量和CAT活性达最大值,分别为80.147µg/g和77 U/(g·min);H2O2含量、POD活性和Cd含量在Cd浓度为30 mg/L时达峰值,分别为15.75μmol/g、1412 U/(g·min)和2.135 mg/g。相关分析结果显示,Cd浓度与紫花苜蓿子叶中的·OH、O_(2)^(-)·和MDA含量及整株幼苗中Cd含量呈极显著正相关(P<0.01,下同),与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖含量及CAT活性和根细胞活力呈极显著负相关。主成分分析结果显示,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)累积贡献率为87.50%,根细胞活力在PC1中载荷最高,可溶性糖含量在PC2中载荷最高。【结论】紫花苜蓿对外环境中的Cd有一定富集作用,可考虑将其用作修复Cd污染地区土壤的植物之一,且根细胞活力和可溶性糖含量可作为评价Cd胁迫对紫花苜蓿影响的重要指标。