林下参土壤中重金属形态分布及生态风险评估

为了解林下参护育土壤中重金属的形态分布,采用Tessier逐级提取法提取土壤中可交换态(S1)、碳酸盐结合态(S2)、铁锰氧化物结合态(S3)、有机结合态(S4)和残渣态(S5)含量,利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤中5种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Zn)含量,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法评价林下参土壤环境风险。结果表明:林下参土壤中Cd含量为0.410 mg·kg-1,超过国家二级标准限值0.30 mg·kg-1(pH<0.65),其他元素在国家一级标准限值内,其中Cr、Cu和Zn的平均值虽低于国家一级标准限值,但部分样点最大值接近或超过国家一级标准限值,如Cr的最大值为105.623 mg·kg-1(限值为100 mg·kg-1),Cu最大值为32.554mg·kg-1(限值为35 mg·kg-1),Zn最大值为93.447 mg·kg-1(限值为100 mg·kg-1),需要引起注意;土壤中重金属形态百分比组成均以残渣态最高,Cu和Zn的总含量虽较高,但有效态含量低,毒性较强的重金属As、Cd和Cr,只有Cd的有效态百分比最高,含量为0.282mg·kg-1,接近国家二级标准限值,需特别警惕;土壤pH、有机质和重金属总量均影响重金属形态分布,特别是有机质与毒性较强的Cd达极显著正相关(P<0.01),相关系数为0.757。对林下参土壤中重金属潜在环境风险评估发现,土壤中重金属危害指数RI值为85.45,远小于低环境风险限定值150,但是单个元素Cd达中等风险水平。林下参土壤中重金属形态分布由土壤中pH、有机质及土壤中重金属总量共同决定,林下参土壤整体没有受到重金属污染,但仍需慎重选地,防止重金属Cd的积累。

不同树种土壤酶活性、养分特征及其与林下参红皮病发病指数的关系

对林下参护育中选择的楸子树、色树、榆树下的土壤酶活性与土壤有效养分含量进行了测定和分析,并结合不同树种下林下参红皮病的发病指数进行多元线性回归分析。结果表明:色树下的土壤有效磷和速效钾含量最高;榆树下的碱解氮含量、过氧化物酶活性及酸性磷酸酶活性最高;楸子树下的有机质含量和蔗糖酶活性最高;相同树种树上、树下的土壤酶活性和养分含量均表现为树下>树上,并且差异显著;林下参红皮病的发病指数与土壤酶活性以及有效养分含量关系密切,拟合出最佳方程为Y=-1.701+0.075X1+4.849X3+0.033X5-0.005X6-0.010X7-0.005X8,R=0.978,与有机质含量(X1)、过氧化物酶活性(X3)以及酸性磷酸酶活性(X5)呈正相关,偏相关系数分别为0.927,0.902,0.934,而与碱解氮(X6)、有效磷(X7)以及速效钾含量(X8)呈负相关,偏相关系数分别为-0.897,-0.863,-0.942;色树下土壤更适合林下参护育,能够有效减轻红皮病的发生,红皮病发病指数最低。

Fe^(2+)胁迫对西洋参某些生理指标的影响

为了明确Fe2+胁迫对西洋参某些生理指标的影响,以土壤为基质外施FeSO4进行盆栽试验,土壤添加Fe2+浓度分别为0(CK)、112、224、336、448和560 mg·kg-1。试验结果表明:叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均随土壤中Fe2+浓度增加呈现出下降趋势,在土壤添加Fe2+浓度为560 mg·kg-1时最低,分别为1.338、0.704和0.458 mg·g-1,且各处理均显著低于对照(P<0.05)。在Fe2+胁迫下,脯氨酸含量、MDA含量、POD活性、CAT活性均随土壤中Fe2+浓度增加呈现出先升高后降低的趋势,其中脯氨酸含量在土壤添加Fe2+浓度为336 mg·kg-1时最高,为64.928 mg·g-1,显著高于其它胁迫处理(P<0.05),MDA含量和POD活性在土壤添加Fe2+浓度为448 mg·kg-1时最高,分别为3.958μmol·g-1、333.555 U·g-1·min-1,CAT活性则是在外加Fe2+浓度为224 mg·kg-1时最高,为118.051 U·g-1·min-1。各生理指标相关性分析结果显示叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素彼此间呈极显著正相关,叶绿素含量与MDA含量、POD活性呈极显著负相关,MDA含量与POD活性呈极显著正相关,Fe2+胁迫下西洋参体内各生理指标相互影响、互相作用。总之,在Fe2+胁迫下西洋参体内生理指标受到影响,一定范围内的Fe2+会诱导渗透调节系统和体内相应酶活性的增加减缓或降低Fe2+胁迫对西洋参的影响,维持正常生理代谢,从而表现出一定的抗铁毒能力。

Mn^(2+)胁迫对西洋参生理特征及某些营养元素吸收与分配的影响

为了明确Mn2+胁迫对西洋参(Panax quinquefolium L.)生理特征及某些营养元素吸收及分配的影响,以土壤为基质,外施MnSO4进行盆栽试验,土壤添加的Mn2+浓度分别为0、2.2、8.8、17.6、35.2 mg/kg。结果表明:在Mn2+胁迫下,西洋参叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均表现为先降低后升高;CAT与POD活性均呈现先升高后减弱的趋势;脯氨酸含量呈现升高趋势;MDA含量呈现先增强后降低的趋势。说明Mn2+胁迫导致了西洋参体内矿质营养元素吸收及分配紊乱。

林下参土壤中Cu和Zn的形态组成及其生态风险评估

为了解林下参护育土壤中Cu和Zn的形态分布,采用Tessier逐级提取法提取土壤中可交换态(S1)、碳酸盐结合态(S2)、铁锰氧化结合态(S3)、有机结合态(S4)和残渣态(S5)的质量分数,利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤中2种重金属的质量分数,并通过地积累指数法评价林下参土壤环境风险。结果表明,林下参土壤中Cu和Zn的质量分数均低于国家一级标准限值,但部分样点最大值接近国家一级标准限值,其中,Cu最大值为32.554mg/kg,限值为35mg/kg;Zn最大值为93.447mg/kg,限值为100mg/kg,需要引起注意。土壤中重金属形态百分比组成均以残渣态百分比最高,Cu和Zn的总质量分数虽较高,但是有效态的质量分数较低;土壤pH、有机质和重金属总量均影响Cu和Zn形态分布,其中,pH与Zn的铁锰氧化物结合态达呈显著正相关(P<0.01),相关系数为0.725。对林下参土壤中重金属潜在环境风险评估发现,土壤中2种重金属的风险级别均为1级,并未受到污染。林下参土壤中重金属形态分布由土壤中pH、有机质及土壤中重金属总量共同决定,林下参土壤整体没有受到重金属污染但仍需慎重选地防止重金属超积累降低林下参品质。

Fe^(2+)胁迫对西洋参元素吸收及分配的影响

为了明确Fe2+胁迫下西洋参对Fe、Mn、Cu和Zn的吸收和分配状况,以土壤为基质外施FeSO4进行盆栽试验。结果表明:Fe2+胁迫下,西洋参中Fe、Mn、Cu和Zn的吸收量受到影响,其中整株中Fe、Mn和Zn的积累量呈先升高后降低的趋势,Fe2处理时最高,分别为653.031,271.716,175.606 mg·kg-1,Cu的积累量逐渐增高,Fe4处理积累量最大为33.412 mg·kg-1;Fe2+胁迫下打破了西洋参中4种元素固有平衡,各元素的地上部/根部比与在整株中积累相一致,其中Fe在根中积累量大于地上部,Mn、Cu和Zn的地上部积累量大于根部;Fe2+胁迫下土壤中Fe浓度与西洋参中Fe、Mn、Cu和Zn形成了较好的二次方程拟合,其中拟合曲线变化趋势与西洋参对各元素的积累一致。Fe2+胁迫打破了西洋参营养元素吸收分配的固有平衡,导致代谢紊乱,最终影响西洋参健康生长发育。

不同树种下林下参土壤重金属含量差异分析

为解不同树种下林下参土壤中重金属含量的差异,以林下参护育中的胡桃楸、榆树、松树和杨树为研究对象,分析林下土壤中Al,Cd,Cr,Cu,Fe,Mn,Pb,V,Zn九种重金属含量。结果表明:不同树种下林下参土壤中重金属含量差别较大;重金属全量的变异系数以Cu最大,为0.33,而有效态含量的变异系数以Fe最大,达到了0.57;土壤中Cd的总量为0.390mg/kg,大于国家土壤环境质量二级标准,值得引起注意;土壤中有效态Cd,Cu,Fe,Pb,V,Zn含量均以胡桃楸下为最高,有效态Al,Cr含量以松树下最高,杨树下有效态Cd,Cu,Fe的含量为各树种间最低;林下参重金属富集系数以Zn,Cu,Cr为最高,分别为0.445,0.473和0.279;林下参红皮病的发病指数以胡桃楸下最高而以杨树下最低,并与土壤中有效态铁含量呈显著正相关,与有效态锰含量呈显著负相关(p<0.01),相关系数分别为0.796和0.76。

钙对人参某些生物学性状和生理指标的影响

为明确必需元素钙对人参生长的影响,利用水培试验在霍格兰氏营养液基础上,设置3个钙浓度梯度作为处理:分别为0.25(低钙组),4(正常组),16(高钙组)mmol/L,研究钙胁迫下人参生物学特征及其体内生理响应机制。试验结果表明:与正常组相比,低钙处理人参叶片深绿、面积小且皱缩,茎弯曲,根系弱小、侧根少且呈红褐色,高钙组人参叶片黄绿,侧根发达;高钙阻碍了人参叶片叶绿素的合成,提高了叶片光合捕光能力,叶绿素含量为2.692 mg/g,叶绿素a与叶绿素b比值为2.602;低钙破坏了细胞膜透性,增大了人参茎电解质渗透率,其电解质渗透率是正常组的2.1倍,为35.64%;人参根系活力的比较,正常组>高钙组>低钙组(P<0.05)分别为53.94,49.32,42.74μg/(g·h);人参各器官的钙积累随着钙浓度的增加而相应增大,其中人参叶片增加的幅度最大,其钙含量为1.751 mg/g。