典型铅锌企业周边农田重金属富集植物筛选

为探究有色金属企业周边农田重金属污染状况,筛选修复与安全利用优势植物,本研究在河南省济源市某铅锌冶炼企业周边农田开展调查,探明研究区土壤重金属污染特征,并选用17种重金属富集植物,开展田间试验,比较其生物量及重金属含量、富集系数、提取量及去除率等,建立适合研究区的土壤重金属污染植物修复技术模式。结果表明,试验区土壤镉(Cd)、铅(Pb)存在超标情况,超标率Cd>Pb,污染物主要分布在0~20 cm耕作层,属典型的轻、中度Cd、Pb污染农田土壤。试验区主要农产品小麦籽粒Cd、Pb超标率为100%,部分样品As超标,玉米籽粒符合标准。17种富集植物生物量和对重金属的富集能力差异较大,籽粒苋生物量最高,达29598 kg·hm^(-2),是遏蓝菜的46.61倍,体内重金属Cd、Pb、As含量分别为2.90~30.90 mg·kg^(-1)、7.81~93.07 mg·kg^(-1)、3.76~22.90 mg·kg^(-1)。不同植物对土壤中重金属的去除率存在明显差异,籽粒苋、冬油菜‘中油千斤旱’、向日葵‘S606’表现出良好的Cd、Pb提取修复潜力,对土壤中Cd的去除率均高于1.90%。此外,油菜和向日葵可进一步加工生产食用油、饲料或有机肥料,实现边修复边生产,应用前景较好。在研究区采用籽粒苋-冬油菜轮作和向日葵单作两种修复模式均能达到较高的修复效果,具备一定的推广应用潜力。

冬油菜替代种植技术对华北典型镉铅污染农田适用性研究

为探究冬油菜替代种植技术在我国华北地区镉(Cd)、铅(Pb)污染农田土壤中的适用性特征,本研究在河南省济源市Cd、Pb污染农田开展田间试验,选用冬油菜(Brassica napus)秦油1号和三月黄为供试植物,在不同大气沉降和土壤污染程度条件下研究两种供试油菜不同部位中Cd、Pb含量及富集量,油菜对土壤中Cd、Pb的去除率,以及菜籽油和饼粕中Cd、Pb含量。结果表明,秦油1号油菜生物量普遍高于三月黄。三月黄油菜对Cd富集量较高,达9.469 g·hm^(-2),秦油1号对Pb富集量较高,达53.856 g·hm^(-2),整体上两种油菜对土壤中Cd的去除率(0.081%~0.843%)高于对Pb的去除率(0.0006%~0.0743%)。在大气沉降程度较低但土壤污染严重的试验区,两种油菜吸收的Cd均集中在茎部,Pb集中在根部;而在大气沉降程度较高的试验区,不同的土壤污染程度下,油菜将吸收的Cd、Pb更多富集在荚部。在常规物理压榨和丁烷低温萃取两种不同制油工艺处理下,菜籽毛油和饼粕中Cd、Pb含量均较低,符合国家相关标准,菜籽油可安全食用,油菜饼粕可作为饲料或有机肥利用。综上,在我国华北地区典型大气沉降及重金属污染农田,单作冬油菜替代种植技术具有一定的应用和推广价值,可实现重金属污染农田安全利用。

厌氧环境对25种湿地植物生长状况及渗氧能力的影响

为探究厌氧条件对不同湿地植物生长状况及渗氧能力的影响,明晰湿地植物在厌氧湿地环境下的适应性特征,以便优化人工湿地植物配置设计,本研究选用25种自然湿地植物,通过模拟厌氧湿地环境的静态琼脂培养,研究不同湿地植物生物量、根茎比、根系形态、渗氧量与孔隙度的变化,并对植物根系渗氧量与各生理生长指标进行相关性分析。结果显示:与水培条件相比,在琼脂培养条件下,21种湿地植物地上部生物量减少了9.09%~32.00%,而25种湿地植物根部生物量均增加,增加范围为15.38%~233.33%。25种湿地植物在琼脂条件下的根茎比范围为0.10~0.71,除短叶水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)外,其他湿地植物的根茎比均高于水培条件。在厌氧条件下,不同湿地植物根长下降范围为3.54%~54.28%,并表现出主根变粗、侧根数量减少等形态结构变化来适应厌氧环境。此外,琼脂培养条件下湿地植物通气组织发达,根系孔隙度提高1.95%~14.10%,根系渗氧量也显著增加3.84~36.63μmol·株^(-1)·d^(-1)。相关性分析结果表明,湿地植物根系渗氧量与孔隙度呈正相关关系,并可通过线性方程模拟。大叶象耳慈姑(Aquarius macrophyllus)根部生物量[0.27 g(DW)]及渗氧量(106.36μmol·株^(-1)·d^(-1))均为25种植物中最优,可作为湿地设计中的优势植物。综上所述,琼脂培养条件下湿地植物通过改变根系形态结构、提高孔隙度及渗氧量来适应厌氧环境。保持较高生物量及渗氧量的植物可作为优势湿地植物,为人工湿地植物配置提供设计思路。

叶面喷施水溶性壳聚糖和硅肥对两种冬油菜镉吸收的影响

为探究硅肥(Si)和水溶性壳聚糖(WSC)对油菜镉(Cd)含量的影响,在河南省济源市某运行中的典型冶炼厂周边中低度Cd污染农田设置田间试验,选用2种规模化种植的冬油菜甘蓝型秦油1号(QY-1)和白菜型三月黄(SYH)为供试植物,研究叶面喷施Si和WSC对2种供试冬油菜生物量、不同部位Cd含量、生物富集系数的影响。结果表明,与对照相比,叶面喷施2种肥均能降低2种油菜籽粒和豆荚对Cd的吸收。叶面喷施Si和WSC后,QY-1籽粒中Cd含量分别下降8.80%~44.01%和15.01%~37.77%;SYH籽粒中Cd含量分别下降20.94%~32.42%和14.33%~28.65%。2种油菜籽粒和豆荚均在喷施2次Si肥的处理下,Cd含量达到最低,喷施一次WSC的处理次之。经叶面肥处理后,与SYH相比,QY-1的生物量更高,Cd富集能力更低,因此,QY-1更适合应用于轻中度Cd污染土壤的安全生产。综上所述,在我国典型冶炼厂周边中低度Cd污染农田采用低富集冬油菜品种结合喷施叶面肥可以初步实现污染土壤的安全利用。

盐胁迫下八宝景天不同生态型对土壤中Cd积累特征

采用Cd含量为2.22 mg·kg^(-1)的潮褐土开展盆栽试验,通过外源添加NaCl研究不同生态型八宝景天对Cd和盐分复合胁迫的生长响应以及Cd吸收积累的差异.结果表明,在Cd单一或与盐分复合胁迫下,八宝景天各生态型间地上部生物量和Cd含量均表现出显著差异,盐分胁迫进一步加剧了八宝景天的生长抑制,高盐胁迫下八宝景天各生态型地上部Cd含量总体呈下降趋势,这与盐分引起土壤pH显著升高导致Cd生物有效性降低有关.此外,不同生态型对盐分胁迫表现出的生长和Cd吸收响应有显著差异,LN生态型地上部生物量在各处理下均显著高于其他生态型,且在1%NaCl处理下生物量仍没有显著下降,耐性指数可达0.91.同时,其地上部Cd含量在不同处理下均显著高于其他生态型,其原因为LN生态型在Cd富集和解毒的生理机制方面更具优势,而这些同样是其耐盐性的重要生理机制.综上可知,尽管盐分胁迫减少了八宝景天地上部Cd富集量,但其不同生态型间差异显著,LN生态型在2%Na Cl处理下地上部Cd富集量仍可达84.4μg·plant^(-1),且较其他生态型显著提高48.4%~89.3%,因此,LN生态型八宝景天具有应用于修复盐渍化土壤Cd污染的潜力.