两种不同地域东南景天的重金属积累性研究
土壤修复常用富集重金属的植物介绍
与普通植物相比，学术界认为，超富集植物一般应具备4个基本特征：首先，临界含量特征，即植物地上部如茎或叶重金属含量应达到一定的临界含量标准，如锌、锰为10 000毫克/千克；铅、铜、镍、钴、砷均为1 000毫克/千克；镉为100毫克/千克；金为1毫克/千克。
其次，转移特征，即植物地上部重金属含量大于根部重金属含量。
第三，耐性特征，即植物对重金属具有较强的耐性。
其中对于人为控制试验条件下的植物来说，是指试验中与对照相比，植物茎、叶、籽、实等地上部分的干重没有下降。
对于在自然污染状态下生长的植物来说，是指植物的生长从长相来看没有表现出明显的毒害症状。
第四，富集系数特征，即植物地上部富集系数（定义：指某种元素或化合物在生物体内的浓度与其在的环境中的浓度的比值）大于1。
一般来讲，植物体内重金属含量随土壤中含量的增加而提高。
世界上已发现超富集或具有超富集性质的植物多达几百种，涉及十字花科、凤尾蕨科、菊科、景天科、商陆科、堇菜科、禾本科、豆科、大戟科等。
在我国，科研人员已经发现了蜈蚣草、东南景天、龙葵、宝山堇菜、商陆、圆锥南芥、李氏禾等砷、锌、镉、锰、铅、铬等超富集植物，转移系数（translocation factor）是地上部元素的含量与地下部同种元素含量的比值，即：转运系数﹦地上部植物中元素含量／地下部植物中元素含量。
用来评价植物将重金属从地下向地上的运输和富集能力。
转移系数越大，则重金属从根系向地上器官转运能力越强。
滇白前调查，表明其地上部中含Zn、Pb 和Cd 平均为（11 043±3 537）、（1 546±1 044）和（391±196）mg·kg -1 ，富集系数（地上部和土壤金属质量分数之比）分别为0.35、0.08 和1.05，转运系数（地上部和根中金属质量分数之比）均超过1，均值分别为8.21、3.90 和8.36。
野外调查数据表明，滇白前是一种Pb/Zn/Cd 共超富集植物。
重金属复合污染土壤的超积累植物修复技术
天津师范大学本科毕业论文（设计）重金属污染土壤的超积累植物修复技术学院：城市与环境科学学院学生姓名：陈晓龙学号：10508122专业：资源环境与城乡规划管理年级：2010级完成日期：2014年4月8日指导教师：梁培玉重金属污染土壤的超积累植物修复技术摘要：近年来，由于工农业的急速发展，导致环境问题日益严重。
采矿、冶炼、汽车尾气的排放、工业废水的排放、农业化肥的使用，导致重金属囤积，严重污染土壤，对人类生活已造成了严重危害。
重金属污染有别于其他污染，在土壤中重金属无法通过自身特性而降解。
由于重金属具的易富集的特性，这导致其很难被降解在环境中。
植物修复技术作为一种新兴的绿色技术被重视，并成为国内外研究的热点。
本文就国内外目前研究植物修复技术的现状，重点探讨中国在植物修复技术上的发展和植物修复技术目前在国内重金属污染土壤中的应用。
关键词：重金属；土壤污染；超积累植物；植物修复技术；Technology of Hyperaccumulator for Phytoremediation of Soils Contaminated by Heavy MetalsAbstract:In recent years, given the rapid development of industry and agriculture, led to increasingly serious environmental problems. Mining, metallurgy, automobile exhaust emissions and industrial wastewater discharges, agricultural fertilizers, leading to accumulation of heavy metals, heavily polluted soil, has caused serious harm to human life. Differ from other organic compound pollution of soil heavy metal pollution, cannot by itself the purification and physicochemical properties or biological degradation. Enrichment of heavy metals, it is difficult to degrade in the environment. Phytoremediation was developed in recent years for removal of heavy metal pollution in soil in green technology. Hyperaccumulators and phytoremediation of heavy metals has become one of the hot fields of academic research at home and abroad. This article on the current status of research on phytoremediation technology at home and abroad, focusing on China's development in this technology and application of phytoremediation in soil contaminated by heavy metals. Keywords:Heavy metal; Soil pollution; Hyperaccumulator; Phytoremediation technology目录1 绪论 (4)1.1 研究的意义与背景 (4)1.2 中国重金属土壤污染概况 (4)1.3 国内外研究现状 (6)1.3.1 国外研究综述 (6)1.3.2 国内研究综述 (6)2 植物修复技术的类型 (7)2.1 植物提取 (7)2.2 植物固定 (7)2.3 植物挥发 (7)2.4 根际过滤 (8)3 超积累植物 (8)3.1 我国主要的超积累植物种类 (8)3.2超积累植物的制约条件 (9)4 植物修复技术在国内的应用研究 (10)5超积累植物残体的处理 (11)5.1 植物残体的预处理 (11)5.2 植物残体的后续处理 (12)6 结果与讨论 (12)参考文献：......................................... 错误！未定义书签。
重金属超累积植物
超累积植物
目前，已发现400多种植物能够超积累各种重金属。
如半卡马菊、多花鼠鞭草、布氏香芥、塞贝山榄(俗称蓝汁)、杨树、苎麻、月季、油菜、印度芥菜、遏蓝菜、酸模、海州香薷、鸭跖草、密毛蕨、蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、牡蒿、剑叶凤尾蕨、羽叶鬼针草、紫花苜蓿、银合欢、空心莲子草、东南景天、北美车前、北美鬼针草、北美独行菜、一年蓬、裸柱菊、细叶芹、芥子草白麻、普通豚草、颠茄等。
这些植物大多在当地土生土长，可富集镍、镉、铜、钴、锰、铅、硒、砷、锌等元素，净化被这些金属污染的土壤。
苎麻基地遏蓝菜
苋科植物
蜈蚣草
一些超累积植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富集重金属特性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到100%。
在以硫酸盐和磷酸盐为肥
料的情况下，遏蓝菜属的一些栽培变种的茎杆对重金属具有较强的富集能力，苎麻以及一些藻类藻类对重金属具有较强的吸收能力。
因此，利用超累积植物处理重金属污染区是一种比较理想的方法。
已发现的超富集植物
部分重金属的超累积植物mg/kg。
土壤环境中重金属-有机物复合污染联合修复技术研究进展
土壤环境中重金属-有机物复合污染联合修复技术研究进展摘要：复合污染一般是指在同一环境介质中，两种或两种以上种类不同、性质不同的污染物共同存在且互相作用或反应，从而引发的污染。
重金属-有机物复合污染是一种较为常见的复合污染物组合，在土壤环境中较为普遍存在。
重金属离子与有机物之间的相互作用往往会影响其自身的理化特性、迁移转化规律，甚至影响生物毒性，这使得采用原有的化学、物理、生物、电化学等单一的修复技术都很难达到理想的效果。
目前，各国学者对重金属-有机物复合污染的研究大多集中在环境生态和环境毒理方面，而对重金属-有机物复合污染土壤的联合修复技术研究相对较少。
为更加深入了解土壤环境中重金属-有机物复合污染特点，并为优化其协同处理过程提供理论参考和技术支撑，本文综述了此类复合污染类型和主要来源、交互作用及联合处理技术的研究进展。
关键词：土壤环境；重金属污染；修复技术引言重金属和有机物是土壤环境中常见的两种污染物，它们都具有对生态系统和人类健康产生潜在危害的特点。
重金属如铅、镉、汞等可以在土壤中积累并进入食物链，引发慢性中毒。
而有机物污染则通常来源于农药、工业废水和城市固体废弃物等，对土壤微生物活性和生态功能产生不良影响。
然而，实际情况中，土壤往往同时存在着重金属和有机物的复合污染现象。
复合污染的修复相比单一污染更加复杂，因为它们之间可能存在相互作用和共同的影响机制。
因此，研究重金属-有机物复合污染联合修复技术成为解决土壤环境问题中一个重要且具有挑战性的课题。
1重金属和有机物的交互作用与单一污染体系相比，复合污染体系更加复杂，污染物与污染物之间、污染物与生物体之间都会发生交互作用，从而产生复合污染效应。
土壤中重金属与有机物的交互作用主要包括以下三类：(1)吸附行为的交互作用。
一般是土壤环境中的重金属与有机物之间存在着对土壤吸附点位的竞争，主要发生在腐殖质部分；(2)化学过程的交互作用。
包括吸附-解吸、络合解离、氧化-还原和酸碱中和反应等，重金属、有机物共存生成的络合物或重金属有机化会改变两者的物化行为，从而影响其水溶性、生物有效性和毒性等；(3)微生物过程的交互作用。
氮素营养对重金属超积累植物东南景天吸收积累锌和镉的影响
Ａｂ ｔ ｃ ： Ｔ ｙ ｒ ｐ ｎ ｃ ｃ ｌ ｒ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｗ ｒ ｏ ｄ ｃｅ ｎ ａ ｇａ ｓ ｏ ｓ ｏ ｕ ｄ ｒｔ ｎ ｈ ｆ ｃ ｆ ｓｒ ｔ ａ ｗｏ ｈ ｄ ｏ ｏ ｉ ｕ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｕ ｍｅ ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｉ ｌ ｓ ｈ ｕ ｅ ｔ ｎ ｅ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｅｆ ｔｏ ｅ
Ｓ ｄ ｍ ａ ｒｄｉ Ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｄｔａ ｏｈｌ ≤０５ ｏ ・ ｎ ｘｅｓ ｅ ＞５ ０ ｍ ｌＬ ｅ ｕ ｌｅ ｉ ｅｕｔ ｓ ｏ ｅ ｔ ｔ ｗ（ ． ｍｍ ｌＬ ）ａ ｄｅ ｃｓｉ （ ． ｍｏ・ ）ｓｐ ｌ ｏ ｆ ． ｓ ｈ ｂ ｏ ０ ｖ Ｏ ｕ ｐｙ ｆ
（ ． 江农 林 大学 环 境 科 技 学 院 ，浙 江 临 安 ３ １ ０ ；２ 浙 江 大 学 环 境 与 资 源 学 院 污 染 环 境 修 复 与 生 态 健 康 教 育 部 １浙 １３０ ． 重 点 实 验 室 ，浙 江 杭 州 ３ ０ ２ ；３ 安 徽 省 宁 国市 农 业 委 员 会 ，安徽 宁 国 ２ ２ ０ ） １０ ９ ． ４ ３０
摘 要 ： 以重 金 属 锌 、镉 超 积 累植 物 东南 景 天 Ｓ ｄ ｍ ａ ｒｄｉ ｅｕ ｌｅ ｉ为研 究材 料 ，采 用 营 养 液 培 养 法 研 究 了 氮素 营 养 对 东 南景 天 ｆ 生 长及 对 重金 属 锌 、镉 吸 收 、积 累和 转 运 能 力 的影 响 结 果表 明 ：适 当的 氮素 营 养 能 够 促 进 东 南 景 天 的 生 长 ，提 高 东
重金属镉(Cd)在植物体内转运途径研究进展
重金属镉(Cd)在植物体内转运途径研究进展宋瑜;马艳华;唐希望;何鑫【摘要】对Cd在植物体内的转运途径进行了综述.二价金属离子与重金属Cd离子竞争特异性离子通道会影响植物对重金属Cd的吸收,这种影响与植物基因型、土壤溶液金属离子的种类和浓度密切相关.重金属Cd在植物根部完成木质部装载后需要通过木质部和韧皮部进行长距离运输,但重金属Cd趋向于在植物根部积累,仅有一小部分会转移运往地上部.Cd的螯合形态对植物耐受性和区域化影响尚待进一步明晰和阐明.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2019(029)003【总页数】4页(P56-59)【关键词】镉;转运;竞争;区域化;木质部装载;长距离运输【作者】宋瑜;马艳华;唐希望;何鑫【作者单位】河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛066102;河北科技师范学院,河北秦皇岛 066004;河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛 066102;河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛 066102【正文语种】中文【中图分类】X173镉（Cd）是一种有毒重金属，属于植物正常生长、繁殖的非必需元素。
植物在遭受轻度Cd胁迫后会出现叶片枯黄、茎间缩短、根系生物量减少等现象，在遭受重度Cd胁迫时植物体内酶的活性、植物叶片叶绿素含量、光合作用效率都会降低，抑制对养分的吸收甚至引起植物死亡[1]。
植物各器官对重金属Cd的富集能力不同，通常是根>茎>叶>花>果实，重金属Cd可以通过植物生物富集作用进入食物链，对人体造成伤害，如引起慢性中毒和诱发癌症等[2-3]。
重金属Cd对植物产生毒害作用的关键在于其被根系吸收并运往地上部，这一系列的过程受到植物自身及其外部环境的影响，如土壤重金属Cd浓度、pH值、温度等。
重金属Cd进入植物根部时势必会受到根部外皮层、皮层、内皮层、木质部、韧皮部的影响，而重金属Cd从根部运往地上部又要通过茎木质部和韧皮部，直到进入叶片。
重金属超富集植物及植物修复技术研究进展
重金属超富集植物及植物修复技术研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染已成为全球范围内日益严重的环境问题。
重金属元素因其持久性、生物累积性和毒性，对生态环境和人类健康构成了严重威胁。
因此，探索有效的重金属污染治理和修复技术显得尤为迫切。
重金属超富集植物及其植物修复技术作为一种绿色、环保的修复方式，近年来受到了广泛关注和研究。
本文旨在概述重金属超富集植物的特征、筛选方法，以及植物修复技术的原理、应用和最新研究进展，以期为重金属污染土壤和水体的生态修复提供理论支持和实践指导。
二、重金属超富集植物概述重金属超富集植物（Heavy Metal Hyperaccumulator）是一类能在重金属污染环境中生长，并且体内重金属含量显著超过一般植物的植物种类。
这些植物通过特殊的生理机制和生物化学过程，能够在体内积累大量的重金属元素，如铜、锌、铅、镉、镍、钴等，而不会受到明显的毒害。
因此，它们对于修复重金属污染土壤和水体具有重要的应用潜力。
重金属超富集植物的特点主要包括：一是能在重金属含量较高的环境中正常生长，甚至在这些环境中表现出优于其他植物的生长特性；二是植物体内重金属含量远超一般植物，通常是普通植物的几十倍甚至几百倍；三是这些植物对重金属的积累具有选择性，即某种植物可能只对某一种或几种重金属具有较强的积累能力。
重金属超富集植物的发现和研究始于20世纪70年代，随着环境污染问题的日益严重，这一领域的研究逐渐受到重视。
全球范围内已经发现了数百种重金属超富集植物，其中包括一些著名的种类，如铜草（Thlaspi caerulescens）、东南景天（Sedum alfredii）、镍豆（Alyssum bertolonii）等。
这些植物主要分布在矿区、冶炼厂等重金属污染较为严重的地区。
重金属超富集植物在植物修复技术中发挥着核心作用。
通过种植这些植物，可以有效地将土壤或水体中的重金属元素吸收并固定在植物体内，从而降低环境中重金属的含量。
我国农田土壤重金属污染现状及治理研究进展
我国农田土壤重金属污染现状及治理研究进展朱雅琪1，2巫静1，2*余震1，2邓玉1，2刘德洪1，2徐长林1，2吕亚辉1，2杨国义1，2（1广东省科学院生态环境与土壤研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室，广东广州510650；2华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心，广东广州510650）摘要农田土壤重金属污染导致农作物重金属含量超标，这些重金属随食物链进入人体，对人体健康造成危害。
了解农田土壤重金属污染现状、重金属污染对农作物的危害以及污染农田的治理方法，对保障饮食安全具有重要意义。
本文综述了我国农田土壤重金属污染现状，阐述了农田土壤重金属污染可能对农作物造成的影响，概括了目前农田土壤重金属污染的主要治理方式，分析了这些治理方式的差异性和优缺点，并对未来农田土壤重金属污染治理的方向进行了展望，以期为我国农田土壤重金属污染治理的进一步研究提供参考。
关键词农田土壤；重金属污染；现状；污染治理；土壤修复中图分类号X53文献标识码A文章编号1007-5739（2024）05-0115-04DOI ：10.3969/j.issn.1007-5739.2024.05.029开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：Current Situation and Control Research Progress on Heavy Metal Pollution in FarmlandSoil in ChinaZHU Yaqi 1,2WU Jing 1,2*YU Zhen 1,2DENG Yu 1,2LIU Dehong 1,2XU Changlin 1,2LYU Yahui 1,2YANG Guoyi 1,2(1Institute of Eco-environmental and Soil Sciences,Guangdong Academy of Sciences/Guangdong Key Laboratory ofIntegrated Agro-environmental Pollution Control and Management,Guangzhou Guangdong 510650;2National-Regional Joint Engineering Research Center for Soil Pollution Control and Remediation in South China,Guangzhou Guangdong 510650)AbstractHeavy metal pollution in farmland soil leads to excessive heavy metal content in crops,which entersthe human body along the food chain and poses a threat to human health.Understanding the current situation of heavy metal pollution in farmland soil,the harm of heavy metal pollution to crops,and the control methods for polluted farmland are of great significance for ensuring food safety.This paper reviewed the current situation of heavy metal pollution in farmland soil in China,elaborated the potential impact of heavy metal pollution on crops,summarized the main control methods for heavy metal pollution in farmland soil,analyzed the differences,advantages and disadvantages of these control methods,and prospected the future direction of heavy metal pollution control in farmland soil,so as toprovide references for further research on the control of heavy metal pollution in farmland soil in China.Keywordsfarmland soil;heavy metal pollution;current situation;pollution control;soil remediation基金项目国家自然科学基金（42077093）；中山市社会公益科技研究项目（2018B1014）。
试析土壤重金属污染修复技术研究进展
试析土壤重金属污染修复技术研究进展摘要：近年来，重金属污染对生态环境造成了不可逆的损害，同时也对人们的身体健康构成潜在威胁。
为此，如何修复遭受重金属污染的土壤成为社会各界关注的焦点。
基于此，本文简要介绍了土壤重金属污染源与危害，并论述了物理修复、化学修复与生物修复的核心理念与优势特征。
关键词：土壤；重金属污染；生物修复伴随不可再生能源供应的匮乏与生态环境污染的恶化，土壤重金属污染已成为全世界关注的焦点。
重金属的潜伏期较长，自然降解时间长，一旦被人体吸收，难以代谢排出，严重情况下，会影响身体机能。
1土壤污染来源与危害据相关社会调查结果显示，全国范围内约有六分之一的土地遭受了重金属污染，而这些遭受污染的土地所培育的瓜果蔬菜或直接进入供销市场，或作为原材料加工成食品，成为日常饮食的一部分，将重金属毒素带入人体。
与雾霾污染、扬尘污染等污染类型相比，土壤重金属污染不易察觉，极易受到忽视。
我国土壤重金属污染不断恶化，超标率约为16.1%，其中无机污染物超标首当其冲，镉的超标率高达7.0%。
这些重金属被农作物吸收后，变成食物进入人体，而人体无法代谢分解这些重金属元素，久而久之，过量沉积在体内，降低代谢速度，影响生理机能。
如今，瓜果蔬菜重金属超标问题愈演愈烈。
不同的重金属元素对人体生理机能的损害部位与程度不同。
例如，铅会损害大脑，干扰神经系统，抑制儿童生长发育；镉是癌症的元凶；汞会损伤脏器，降低皮肤抵抗能力。
2土壤重金属污染的修复技术2.1物理修复技术的核心理念与优势特征按照核心原理与运作机理差异，土壤重金属污染的物理修复技术包括客土工程、电动修复、电热修复和土壤淋洗四类。
客土工程是指使用质地松软、肥力充足且污染物质含量低的土壤替换已经遭受重金属污染的土壤，同时，将受污土壤转运到指定区域进行修复处理。
客观来说，客土工程具有修复处理简便化，处理效果良好等优势特征，具有极高的实用价值。
但是，客土工程的投资成本较高，不适用于大面积污染的土壤修复处理，而且，一旦受污土壤转运管理不到位，极易造成二次污染。
外源钙离子对东南景天生长及锌积累的影响
!# $" 试验设计 将两种生态型东南景天用自来水冲洗干净， 选 择生长良好、 粗细基本一致、 带顶芽的 8 L< 长带叶 枝条， 置于玻璃温室采用水培进行培养， 营养液组成
#" 为： (: （ .F6 ） ， RO$ ,F& ’Q " $ ・ &O$ F $Q ’ <<*M・9
） 是植物细胞壁及细胞膜的结构
［ $’ # $$ ］ .O? ） %
植物大约有 &’’ 余种， 包括 ()、 (*、 (+、 ,-、 ./、 01、 23、 43 等超积累植物， 其中 567 为 ./ 超积累植物% 这些植物修复材料大多存在植株矮小、 生物量小、 生 长周期长、 吸收积累重金属能力低等缺点
［ 6 # 8］
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外源钙离子对东南景天生长及锌积累的影响 !
黄化刚 # 李廷轩
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# 张锡洲 # 田生科 # 杨肖娥
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" （ ! 四川农业大学资源环境学院， 四川雅安 $"%&!’ ； 浙江大学环境与资源学院环境修复与生态健康教育部重点实验室， 杭州
摘# 要# 采用水培试验， 研究了外源添加不同浓度钙离子 （ *+" , ） 对两种生态型东南景天生物 量、 根系形态及体内锌、 钙、 硫含量的影响- 结果表明： 随着外源 *+" , 浓度的上升， 两种生态型 东南景天的干物质量均增加， 且超积累生态型地上部增加显著 （ ! . &/ &% ） ； 超积累生态型根长 和根表面积增加， 而非超积累生态型降低； 超积累生态型根、 茎、 叶锌含量随
影响植物积累重金属Cd的研究综述
影响植物积累重金属Cd的研究综述Cadmium(Cd)是与环境有重要关系的重金属之一。
它在地球外壳部分自然形成。
事实上，它以各种浓度存在于组成了淡水、海水、陆地生态系统。
它以岩石风化和火山喷发和形式进入环境，但是近代以来，由于采矿业和农业的活动，导致Cd进入环境的量迅速增加。
地壳内的Cd通常伴随的金属有zinc(Zn)、lead(Pb)、copper(Cu)等(Elinder 1992)。
矿石开采和冶炼、石化燃料的燃烧等以气态Cd的形式进入大气，溶入水后，污染了陆地水资源(Alloway 1995)。
同时，含Cd物质以大气沉降和雨水等形式污染土壤。
加上含Cd磷酸盐化肥的使用，农业含Cd污水的大量灌溉，大大地增加了土壤中的Cd含量(McGrath 1987)。
土壤中的Cd积累通过污染食物链而影响人类健康。
人类通过食物摄入和吸烟的两条途径导致Cd在肝和肾脏器内和积累，从而危害这些器官。
许多国家，如澳大利亚，已通过立法的形式限定了人类食品内的Cd最高含量。
虽然所有的植物体内含有包括Cd在内的痕量元素(Page et al. 1981)，但是主要是由于土壤内Cd的积累，导致了植物体内Cd的积累(Williams and David 1977) 。
由于Cd大部分在根、植物贮藏部分、叶中积累，所以农作物类，如根叶类蔬菜等与人类的关系更加密切(Page et al. 1981)。
如在澳大利亚，成人约有50以上的饮食摄入量与马铃薯有关，所以马铃薯叶内Cd含量水平受到有关学者的极大关注(Stenhouse 1991)。
目前Cd 在蔬菜中的鲜重最高允许含量(MPC, the maximum permitted concentration)为0.1mg/kg(ANZFA 1997)。
但是澳大利亚相当一部分马铃薯Cd含量接近或超过这个水平(McLaughlin et al. 1997)。
这个问题学术界已集中在限定Cd在马铃薯块根上积累。
套种后微生物东南景天吸收重金属相关关系
套种后微生物与东南景天吸收重金属的相关关系摘要：根据大量的文献，东南景天和玉米套种可以提高植物修复土壤效率，并获得符合粮食卫生标准的农产品。
本试验意在将东南景天分别和玉米、黑麦草、大豆套种，通过研究其土壤微生物量与其重金属吸收量之间的关系，寻找出更好的提高植物修复土壤效率的套种方式以及微生物量的影响程度。
关键词：东南景天；套种；微生物量；重金属土壤是人类赖以生存的物质基础。
但随着人类社会的发展，我国土壤环境质量日益恶化。
修复土壤重金属污染更是燃眉之急。
本次试验采用超积累型东南景天和玉米等植物套种，目的是研究微生物与植物吸收重金属的相关关系。
通过本次试验，希望能为提高植物修复效率寻找到适合的套种方式，并为寻找新的更高效率的种植方式奠定理论基础。
一、材料与方法（一）试验取材1、供试植物东南景天是取自浙江省衢州市的一个古老铅锌矿的超积累生态型东南景天。
其他植物有玉米、黑麦草、品种为华夏3号的大豆。
2、供试土壤土壤取自广东省乐昌县常年受铅锌矿排放的废水污染的水稻土。
土壤经过风干后磨碎，使均匀，并过筛（5mm孔径的筛网）。
（二）试验具体方法处理①：单种超积累东南景天。
选取10棵长势大小相近的东南景天幼苗，种植到塑料花盆中。
每盆中的土重5kg。
按比例地施加nh4no3， kh2po4， kcl和mgso4，使得每千克土含有120mg的氮，30mg的磷，90mg的钾和30mg的镁。
花盆置于资源环境学院的温室中，每天采用称重法浇以去离子水2.00l，保持土壤含水量为田间最大持水量的60～80%。
处理②、③、④这三个处理都属于东南景天和其他植物混种。
将每个花盆划分为两等份，一半种东南景天，一半种其他植物，其中东南景天为每盆5棵。
处理②超积累东南景天+黑麦草：用塑料筛把预先放在自来水中浸泡了6个小时的黑麦草种子捞出来，沥干水，称取1.25g播种到盆里。
处理③超积累东南景天+玉米：取4粒玉米种子直接播种到花盆中，待幼苗长出来后，间苗留下2棵/盆，1棵/半盆继续种植。
两种不同地域东南景天的重金属积累性研究
不 同地 域分 布种 。
１ ２供 试土壤 ． 供 试土壤 为三个 污染梯 度不 同的工业 污染 土壤 ， 该 土壤 的基本 理化性 质见表 １ 。
围较 大 ， 所处 的土壤 环 境所 致 ， 是植 物在 进化 过 是 还
程 中 已经形 成 了不 同的 耐性 差 异种 群 。 因此 ， 文采 本
塑 料花 盆 中 ， 每盆 ３ 。 株 １ ４植 物测定 方法 ．
所 示 ， 台 门矿 区景天 在对 照土 壤上 生 物 量最 大 ， 上 达 ２ ． ０ ｇ 株 ， 随着 浓度 的 增 加 生 物 量 呈 现 出替 减 ３０ ２／ 但 的趋 势 ， 梯度 三 时 鲜 重和 干 重 减 至最 低 ， 别 为 在 分 ６ ８ ３ ／ 和０ ３ １ ／ 。 明 随 着 污 染 梯 度 的 升 高 ． １ｇ 株 ． ２ｇ 株 说 对上 台 门东南 景天 的生 长还是 具有 一定 的抑制作 用 。
用 盆栽实 验 ， 取姚 王铅 锌矿 区东南景 天和上 台门铅 选 锌 矿 区东 南景 天作 为供 试材 料 ， 旨在 探讨 ： ） 一生 １同
表 １ 供试 土壤基 本 理化性 质
Ｔａ ｅ １ Ｔｈｅ ｐ ｓｃ ｌａ ｈ ｍ ｉａ ｏ ｅ ｔｅ ｆｓ ｌｕ ｅ ｂｌ ｈｙ ｉａ ｎｄ ｃ ｅ ｃ ｌｐｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ｏｉ ｓ ｄ
而姚 王 矿 区景天 随浓 度 的替 增生 物 量基 本 上 呈现 上
植 物样 用 去离 子 水 洗净 ， 纸 吸干表 面水 分 ， 滤 测 定 植株 鲜重 。 ０ ℃下 杀青 ３ ｒｉ ，０ １５ ０ ｎ ８ ℃下烘 干后 再 次 ａ
收 稿 日期 ： ０ ８ ５ １ ２ ０ —０ — ６
作者简介 ： 王科 （９ ０ ） 男。 】 ８一 ． 江西 萍 乡人 。 士 ． 教 。 要 从 事 植 物 修 复 方 面 的研 究 。 硕 助 主
东南景天与不同植物混作对土壤重金属吸收的影响_蒋成爱
个月后,再播种其他植物;黑麦草先用水浸泡 6h
(g/half pot)
后沥干水,再按每半盆 1.25g 直接播种;玉米和大 处理
根部
地上部
整株
豆分别按每半盆 2 株和 10 株播种,出苗后分别 留下 1 株和 5 株,2006 年 10 月 20 日进行移植和 播种.
按每 kg 土 120mg N、30mg P、90mg K 和
AA 0.42 ± 0.05 a
5.44 ± 0.33 a
5.86 ± 0.30 a
AR 0.53 ± 0.08 a
6.41 ± 0.55 ab 6.94 ± 0.52 ab
AC 0.52 ± 0.04 a
7.75 ± 0.46 b
8.27 ± 0.46 b
AS
0.50 ± 0.10 a
7.99 ± 0.59 b
蒋成爱,吴启堂*,吴顺辉,龙新宪 (华南农业大学资源环境学院,广东 广州 510642)
摘要：将超富集东南景天(Sedum alfredii)与具有不同根系特征的玉米、黑麦草、大豆混作在受 Zn、Cd、Pb 污染的土壤中,研究不同组别
的混作对重金属吸收的效果.结果表明,在本试验条件下,与玉米和大豆的混作显著地提高了东南景天地上部分对 Zn 的吸收,由单种的
研究表明,大量的镉、锌、铅、汞和砷等重 金属通过污水灌溉、矿山开采、污泥农用和废物 堆存等途径进入到土壤中,不仅危害土壤生态系 统,而且严重威胁食品安全和人类健康[1-3].对土 壤污染的各种修复治理技术中,植物修复具有可 在污染现场进行、成本相对低廉、并可改善土质 等优点[4-6].但也存在着土壤中重金属植物有效 态浓度低和超富集植物生物量较小等不足,限制 了植物修复的推广应用[1,5-6].间套种等混作农艺 措施在农业生产中的应用历史悠久,混作使作物 产量增加的原因在于植物根系和地上部形态结 构的互补作用能提高作物对土壤养分、水和光等 资源的有效利用[7-9].用超富集植物与普通植物 混作,达到提高超富集植物的生物量和重金属的
磷对超积累植物——东南景天生长和积累锌的影响
磷对超积累植物——东南景天生长和积累锌的影响孙琴;倪吾钟;杨肖娥;丁士明【期刊名称】《环境科学学报》【年(卷),期】2003(23)6【摘要】通过溶液培养试验 ,探讨了东南景天植株体内磷锌相互关系 .结果表明 ,在一定范围内供磷 ( 0 5—2 0mmol·L- 1)能明显促进东南景天的生长 ,显著提高叶片、茎和根的生物量 .适当的增磷 ( 0 5—1 0mmol·L- 1)极显著提高东南景天叶片、茎的锌含量和地上部的锌积累量 ;高磷( 2 0mmol·L- 1)则降低地上部的锌含量和积累量 .无论在何种磷锌水平处理下S(地上部的锌积累量 ) R(根系的锌积累量 )比值始终大于 1,表明在东南景天植株体内可能存在明显的“增磷诱导锌需求(Phosphorus inducedzincrequirement)”现象 .从植物修复角度来说。
【总页数】7页(P818-824)【关键词】磷;超积累植物;东南景天;锌;吸收;植物修复【作者】孙琴;倪吾钟;杨肖娥;丁士明【作者单位】浙江大学环境与资源学院;中国科学院地理科学与资源研究所【正文语种】中文【中图分类】X171.4【相关文献】1.氮素营养对重金属超积累植物东南景天吸收积累锌和镉的影响 [J], 张圆圆;窦春英;姚芳;叶正钱2.养分调控对超积累植物伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响 [J], 沈丽波;吴龙华;韩晓日;谭维娜;黄玉娟;骆永明;蒋玉根3.氮对超积累植物东南景天生长和镉积累的影响 [J], 李继光;李廷强;朱恩;杨肖娥;林国林;柳丹;韩晓日;张玉龙4.超积累植物东南景天根际可溶性有机质对土壤锌吸附解吸的影响 [J], 李廷强;朱恩;杨肖娥;申屠佳丽5.硫对超积累植物东南景天生长和镉累积的影响 [J], 李会合;胡绵好;李廷强;杨肖娥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
磷对超积累植物_东南景天生长和积累锌的影响
文章编号:0253 2468(2003)06 0818 07 中图分类号:X171 4 文献标识码:A磷对超积累植物 东南景天生长和积累锌的影响孙 琴1,倪吾钟1*,杨肖娥1,丁士明2(1 浙江大学环境与资源学院,杭州 310029; 2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)摘要:通过溶液培养试验,探讨了东南景天植株体内磷锌相互关系.结果表明,在一定范围内供磷(0 5 2 0mmol L -1)能明显促进东南景天的生长,显著提高叶片、茎和根的生物量.适当的增磷(0 5 1 0mmol L -1)极显著提高东南景天叶片、茎的锌含量和地上部的锌积累量;高磷(2 0mmol L -1)则降低地上部的锌含量和积累量.无论在何种磷锌水平处理下S (地上部的锌积累量) R (根系的锌积累量)比值始终大于1,表明在东南景天植株体内可能存在明显的!增磷诱导锌需求(Phosphorus i nduced zinc require ment)∀现象.从植物修复角度来说,利用增磷手段提高超积累植物东南景天的生物量和地上部锌的积累能力具有重要的应用价值.关键词:超积累植物;东南景天;磷;锌;吸收;积累Effects of phosphorus on the growth ,zinc absorption and accumulation in hyperaccu mulator Sedum al fredii HanceSUN Qin 1,NI Wuzhong1*,YANG Xiaoe 1,DI NG Shiming 2(1 College of En vi ron men tal and Res ou rce Sciences,Zheijian gUniversi ty,Han gz hou 310029;2.Ins titute of Geograp hical Sciences and Natural Resources Researc h,CAS,Beijin g 100101)Abstract :In thi s p ap er,we investigated th e interacti on s bet ween P and Zn in Se du m a l fre dii Hance in h yd rop onic cu ltu re to compare with a n on hyperaccu mu lator Se dum emargin atu m Migo.Bi omass (d ry matter)of leaves,stems an d roots of Sed um a l fredii Hance in creased si gnificantly with in creasin g P sup plies from 0 5to 2 0mmol L -1at all Zn level s.Zn con tents and amoun ts of Zn accu mulated in leaves,s te ms an d roots of Se dum al fred ii Hance increased si gn ificantly with in creasin g P c oncen tration s in n utrient solu ti on (for leaves an d stems from 0 5to 1 0mmol L -1,for roots from 0 5to 2 0mmol L -1)at all Zn levels,an d a higher P su pp ly at 2 0mmol L -1remark ably reduced Zn concen trations and accu mu lation in leaves and s te ms of Se du m al fre dii Han ce.It was als o found that there were a higher ratio of sh oot Zn accu mula ti on roots Zn (S R >1)i n an y P and Zn treatmen ts,su ggestin g that ap prop ria te P ap plication en hanced Zn abs orp ti on ,trans location from root to s hoot and accumulation in sh oots of Se dum a l fredii Hance.From these resu lts i ndicated that !ph os phorus i nd uced Zn requ ire men t ∀was eviden t in Se du m a l fredi i Hance.With respect to p hytore media ti on,the app li ca ti on of P at app rop riate ra tes may b e u seful app roach to en hancin g the growth an d Zn accu mulation i n Sed um al f re dii Hance for p hytoremediation of the Zn c on tamin ated soils.K ey words :Se dum a l fre dii Han ce;ph os phorus;zinc;i nteraction;ab sorption;accu mul ati on收稿日期:2002 11 20;修订日期:2003 02 21基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2002CB410804);国家杰出青年科学基金项目(39925024)作者简介:孙 琴(1976 ),女,博士研究生(现就读南京大学环境科学学院) *通讯联系人wzni@zj 土壤系统中重金属污染与治理一直是国际上的难点和热点研究课题,迄今已提出了多种可能的治理技术措施,其中利用超积累植物提取修复技术已引起普遍关注,并在全球范围内得到应用和发展[1].目前,推广和应用植物提取修复技术的主要障碍是超积累植物生长慢、生物量小和修复效率低.为此,各国学者就提高超积累植物的生物产量和积累重金属的能力作了大量研究,包括利用元素的交互作用来提高植物的修复效率.第23卷第6期2003年11月环 境 科 学 学 报ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAEVol.23,No.6Nov.,2003土壤 植物系统中元素的交互作用关系到植物根系对元素的吸收、体内转运、分布、积累及生理活性等方面.因此,研究元素的交互作用,包括大量元素间、微量元素间及大量元素与微量元素间的互作一直是植物营养的重要研究领域,尤其以磷与锌交互作用最受重视.在此方面,已有的报道主要集中在常规植物,已提出两种可能的假说:增磷诱导锌需求(phosphorus induced zinc requirement)[2 4]和高磷诱发缺锌(phosphorus induced zinc deficiency),前一种磷锌交互作用的机理还不清楚,对后者已提出多种了多种可能的生理机制[5 9].Zn 超积累植物体内含有高浓度的锌,在此条件下磷对锌的吸收、转运和分布的影响与常规植物可能有很大差异.通过探明超积累植物中磷锌的交互作用,并利用这一作用提高超积累植物吸收、积累重金属的能力具有重要的理论和实践意义,但至今这方面的研究还相当薄弱.东南景天(Sedum al f redii Hance)是在我国古老铅锌矿上新发现的一种Zn 超积累植物[10],这种植物与遏蓝菜(Thlas pi caerulescen ) 目前国际上研究最普遍的一种Zn 超积累植物相比,具有生长速率快、生物量大、以株芽进行无性繁殖和多年生等优势,其体内的磷锌相互关系尚未开展研究.本文通过溶液培养试验,在比较不同浓度的磷锌水平对超积累植物东南景天和非超积累植物凹叶景天生长影响的基础上,初步探讨了东南景天植株体内磷锌相互关系的基本特点,旨在Zn 超积累植物东南景天的进一步开发和利用提供参考依据.1 材料与方法1.1 实验材料东南景天(Sedum alfredii Hance)和凹叶景天(Sedum emarginatum Migo),其中东南景天取自浙江省铅锌矿山上,于2001年1月份移至玻璃温室,繁殖、待长出新枝,3月份以作供试材料.凹叶景天取自浙江大学华家池校园内.1.2 植物培养与处理该培养实验在植物生长室内进行.完全营养液的基本组成为:Ca (NO 3)2 4H 2O 2 0mmol L -1,KH 2PO 40 10mmol L -1,MgSO 4 7H 2O 0 50mmol L -1,KCl 0 1mmol L -1,K 2SO 40 70mmol L -1,HBO 310 00 mol L -1,MnSO 4 H 2O 0 50 mol L -1,ZnSO 4 7H 2O 0 50 mol L -1,CuSO 4 H 2O 0 20 mol L -1,(NH4)6MoO 240 01 mol L -1,Fe EDTA 100 mol L -1.试验用聚乙烯塑料盆(3L)盛营养液,每盆移栽21株大小、长短一致的植物枝条.东南景天培养25d 和凹叶景天培养32d 后,进行不同水平的磷、锌处理,磷水平为0 1、0 5、1 0、2 0m mol L -1,锌水平为300、600、1200 mol L -1,另加一对照处理(CK),共13个处理,即:P 1Zn 1、P 2Zn 1、P 3Zn 1、P 4Zn 1、P 1Zn 2、P 2Zn 2、P 3Zn 2、P 4Zn 2、P 1Zn 3、P 2Zn 3、P 3Zn 3、P 4Zn 3.磷以KH 2PO 4水溶液加入,锌以ZnSO 4 7H 2O 水溶液加入,每处理重复3次.处理营养液除磷、锌浓度变化外其他营养元素和浓度均保持不变.生长期间观察植物的长势和症状表现.每天用pH 计测定营养液的pH 值,并用0 1mol L -1NaOH 或0 1mol L -1HCl 调节营养液pH 至5 8,预培养和处理期间均需保持24h 连续通气,每4d 更换一次营养液,处理12d 后收获.分别于处理前和结束时取样,先反复用自来水将根冲洗干净,再用20mol L-1Na E DTA 交换15min,去除根系表面吸附的Zn 2+,最后用去离子水冲洗干净,用吸水纸将植株根表水吸干,将鲜样分为叶片、茎、根系3部分.称取一定量植物鲜样先在105#下杀青30min,然后在70#下烘干恒重,测定其干物重.再用万能不锈钢粉碎机磨碎,过60目尼龙网筛后,供分析测定.8196期孙 琴等:磷对超积累植物 东南景天生长和积累锌的影响1.3 植株中磷和锌的分析测定称取0 5000g烘干磨碎样,用硫酸∃硝酸∃高氯酸(1∃8∃1)消煮植物样品,定容,过滤,采用原子吸收分光光度(AAS)测定锌,磷采用钼锑抗比色法测定.2 结果与分析2.1 不同磷锌水平处理对东南景天和凹叶景天生长发育的影响2.1.1 外观症状表现 通过试验期间观察,东南景天正常生长,未表现任何的异常毒害症状,且随锌和磷水平的增加东南景天趋于旺盛生长,侧根发达,尤其是在高锌(1200 mol L-1)水平下供磷(0 5 2 0mmol L-1)效果更为显著.凹叶景天表现不同,无磷有锌处理条件下,凹叶景天出现明显的锌毒害症状:植株矮小,根系发黑腐烂,叶片失水萎蔫以及严重失绿等植株生长受抑现象,尤其是在600 mol L-1、1200 mol L-1高锌处理下,毒害症状越趋明显,甚至出现部分植株死亡的现象.外界供磷能明显地减轻锌毒害症状,叶色转绿,生长期延长,但长势不如对照,仍有锌毒害症状.2.1.2 生物产量的影响 不同的磷锌水平处理对东南景天和凹叶景天各部位生物量(以干物重计)均有显著的影响(见表1).不同的磷锌水平处理增加了东南景天叶片、茎和根部的生物量,其中地上部(叶片和茎)存在极显著地磷锌互作效应,根部则没有这种作用.在任何锌水平下,外界供磷与P1相比均增加了东南景天叶片、茎和根的生物量,且随锌水平的提高供磷的作用更强,并在1200 mol L-1高锌条件下,不同磷水平处理间存在极显著地差异(P<0 01).不同磷锌水平下凹叶景天叶片、茎和根的生物量也产生了极显著变化.增锌降低凹叶景天叶片、茎和根的生物量,增磷则极显著增加凹叶景天叶片、茎和根生物量,但仍无法抵消锌的毒害效应,使之达到对照(CK)的正常生物量水平.F值检验,在凹叶景天植株叶片、茎和根不存在磷锌的互作效应.结果表明不同的磷锌水平对东南景天和凹叶景天产生明显不同的生物学效应.表1 不同磷锌水平对东南景天和凹叶景天不同部位的生物量影响(mg株-1(干重))Table1 Effects of P and Zn applic ations on the dry ma tter yield of Se dum al fredii Hance and Se dum emarginatum Migo(mg plant-1(D W))处理东南景天凹叶景天锌水平磷水平叶片茎根叶片茎根P1142.7cC128.5bA43.8bB100.3cB87.4bB 5.8cCZn1P2150.3bc C132.3ab A44.2bB106.1cB90.4bB 6.8bB P3163.8aA138.8a A54.2aA116.4bA98.3aA7.2a AB P4151.7bB137.9a A56.4aA121.2aA100.0aA7.5aA P1150.2bB139.7cB47.1cB78.5cB78.0cC 5.2cCZn2P2164.4aA161.3bA54.8bB89.6bA85.2bA 6.1bB P3166.7aA169.0bA58.0bAB96.0aA59.0abAB 6.6aA P4158.2aAB179.3a A66.9aA94.1abA93.6aA 6.8aA P1156.9dC147.1dD52.7cC71.4dC73.1cC 4.7cCZn3P2167.7cC161.8cC73.3bB78.2cBC80.2bB 5.3bB P3204.3bB188.7bB79.9abAB84.1bB83.5bB 6.5aA P4233.5aA213.5a A83.6aA91.0aA89.7aA 6.3aA CK137.8129.643.5132.7104.07.8ANO VA P25.95**35.52**16.14**18.45**13.37**32.02** Zn65.47**82.30**34.91**82.30**16.70**24.13**F ratioP%Zn13.98**7.13** 1.65NS0.77NS0.20NS0.40NS注:a、b、c、d代表5%显著水平;A、B、C、D代表1%极显著水平;*代表5%显著水平;**代表1%极显著水平.Note:The values follo wed by different small letter are si ginificantl y di fferent at P<0 05and by different capi tal very s igi nificantly di fferent at P<0 01; **indicates very significant level at P<0 01,NS=not si gnificant820环 境 科 学 学 报23卷2.2 不同磷锌水平处理对东南景天和凹叶景天吸收和积累锌的影响2.2.1 不同磷锌水平处理对东南景天和凹景天不同部位锌的吸收的影响 不同的磷锌水平处理对东南景天叶片、茎和根系的锌含量产生了极显著影响(见表2),并在东南景天茎和根系中存在极显著地磷锌互和效应(P <0 01).无论在何种磷锌水平处理下,东南景天地上部(叶片+茎)的锌含量远高于根系,表明东南景天将其吸收的锌大部分运输到地上部储存.在任何锌水平下增磷(0 5 1 0mmol L -1)显著提高东南景天叶片和茎的锌含量,随锌水平的提高增磷的作用更明显,但0 5mmol L-1和0 1mmol L -1磷水平间没有显著差异(见表2).高磷(2 0m mol L -1)处理则显著降低东南景天叶片和茎的锌含量,但仍高于相应的无磷锌处理.东南景天根中锌的含量随磷锌水平的增加而增加.凹叶景天根系的锌含量远高于叶片和茎,且随磷锌水平的提高差异更趋明显,表明凹叶景天根部固定锌的能力很强,向地上部的运转能力较弱.增磷对凹叶景天不同部位锌含量的影响与东南景天表现类似(见表2),不同的是增磷大大提高了凹叶景天根系的锌含量.表2 不同磷锌水平对东南景天和凹叶景天不同部位的锌含量影响(mg kg -1)Table 2 Effects of P and Zn applications on the Zn concentrati ons of Sedum al fredii Hance and Se dum e marginatum Migo (mg kg -1)处理东南景天凹叶景天锌水平磷水平叶片茎根叶片茎根P 12711.0cB 2713.2cC 1087.2cC 568.2dD 1365.8cC 3799.3c C Zn 1P 28619.6aA 8730.2aA 2539.8bB 8154.4cC 1672.9bB 5752.9bB P 38326.6aA 8958.6aA 2641.0bB 1333.1aA 1931.4aA 7249.8aA P 47816.8bA 8052.0bB 3337.9a A 1193.4bB 1665.0bB 8408.8aA P 12834.4cC 2886.2dC 2433.4dD 471.7cC 1058.8dC 13910.7dD Zn 2P 29991.8aA 11549.8aA 6743.0cC 737.4bB 1581.9bA 18941.4c C P 310581.1aA 11067.4bA 7809.4bB 812.5aA 1671.0aA 25408.1bB P 47785.0bB 9169.0cB 11222.6a A 842.2aA 1226.0cB 36626.1aA P 13864.0cC 2930.3cC 2687.7dD 433.7cC 1027.0cC 21987.9c C Zn 3P 211332.3aA 13591.2aA 5037.7cC 630.2bB 1507.1aA 29739.6bB P 310950.0aA 13202.8aA 7144.0bB 646.4bB 1526.3aA 35522.6aA P 49661.5bB 9420.7bB 13314.1a A 887.0aA 1380.3bB 34852.8aA ANO VA P 188.95**664.27**313.94**168.61**66.37**207.60**Zn 26.13**102.81**337.30**138.81**41.65**1239.34**F ratioP %Zn2.10NS18.06**46.82**22.82**2.98**38.38**注:a 、b 、c 、d 代表5%显著水平;A 、B 、C 、D 代表1%极显著水平;*代表5%显著水平;**代表1%极显著水平.Note:The valuesfollo wed by different small letter are si ginificantl y di fferent at P <0 05and by different capi tal very s igi nificantly di fferent at P <0 01;**indicates very significant level at P <0 01;NS=not si gnificant可见,东南景天和凹叶景天之间存在明显不同的磷锌作用过程,外界供磷进一步加剧了2种植物地上部吸收和积累锌的差异.2.2.2 不同磷锌水平处理对东南景天和凹叶景天不同部位的锌积累能力的影响 东南景天对锌的积累能力远强于凹叶景天,其地上部的锌积累量大大超过凹叶景天(见表3).东南景天地上部对锌的积累能力很强,其积累量占植株的总锌积累量的77 4% 95 5%.不同的磷锌水平处理对东南景天不同部位积累锌的能力产生显著影响,且在地上部和根系中存在极显著地磷锌互作效应(P <0 01).无论在何种锌水平下,一定范围内增磷(0 5 1 0mmol L -1)显著提高东南景天地上部和根系的锌积累量,并使S R (地上部锌积累量 根部锌积累量)比值增加,尤其在高锌(1200 mol L -1)条件下不同磷水平间差异达到极显著水平(P <0 01),表明在一定8216期孙 琴等:磷对超积累植物 东南景天生长和积累锌的影响范围内增磷可促进东南景天对锌的吸收及向上部的转运和积累.高磷处理(2 0mmol L-1)则明显降低地上部的锌积累量,但S R值仍较高(S R>1).表3 不同磷锌水平处理对东南景天和凹叶景天不同部位的锌积累量影响(mg株-1)Table3 Effects of P and Zn applications on total Zn accumulated i n Sedum alfre dii Hance and Se dum emarginatum Migo(mg plant-1)处理东南景天凹叶景天锌水平磷水平叶片茎根叶片茎根P10.39cB0.03bB11.32cC0.13dD0.02c C 6.65a AZn1P2 2.10abA0.10abAB21.23aB0.20cC0.04bB 5.30bB P3 2.26a A0.13aAB17.39bA0.30aA0.06aA 5.24bB P4 1.95bA0.17aA11.16cC0.27bB0.06aA 4.43cC P10.48cC0.10dD 4.70cD0.08cC0.07dD 1.10a ABZn2P2 3.16a A0.36cC8.83aA0.16bB0.11c C 1.41a A P3 3.29a A0.44bB7.45bB0.18aA0.17bB 1.11a AB P4 2.53bB0.75aA 3.42dC0.15bB0.25aA0.62bB P10.69cC0.13dD 5.37cC0.06cC0.10dC0.63a AZn3P2 3.77bB0.36cC10.60aA0.13bB0.16cB0.81a A P3 4.38a A0.56bB7.86bB0.14bB0.23aA0.61a A P4 3.92bB 1.10aA 3.55dD0.16aA0.22bA0.74a AANO VA P242.54**87.78**135.00**277.62** Zn113.92**94.09**194.93**730.16**F ratio P%Zn9.62**16.32**12.09**40.47**注:a、b、c、d代表5%显著水平;A、B、C、D代表1%极显著水平;*代表5%显著水平;**代表1%极显著水平.Note:The values follo wed by different small letter are si ginificantl y di fferent at P<0 05and by different capi tal very s igi nificantly di fferent at P<0 01; **indicates very significant level at P<0 01;S R=s hoot Zn accumulation root Zn accumulation凹叶景天地上部的锌积累量随锌水平的增加而降低,而根部则随锌水平的增加而增加(见表3)锌的积累较多,表明凹叶景天向地上部转运锌的能力明显弱于东南景天(见表3).外界供磷(0 5 1 0mmol L-1)显著提高凹叶景天地上部和根系的锌积累量,但S R值随磷锌水平的提高而降低(见表3),在1200 mol L-1锌水平时,S R比值降到1以下,表明增磷增锌均抑制了凹叶景天体内锌向地上部的转运和积累.无论在何种磷锌水平处理下,凹叶景天对锌的总积累量、不同部位对锌的积累量以及S R值远小于东南景天,进一步表现出超积累植物与非超积累植物之间的巨大差异.2.3 东南景天和凹叶景天不同部位磷素营养状况不同的磷锌水平处理对东南景天地上部的磷含量未产生显著影响(见表4),叶和茎的磷含量分别稳定在3 126 3 769g kg-1(DW)和3 825 4 441g kg-1(DW)水平,并随磷锌水平的增加而有较小幅度的上升.不同磷水平下根部磷的含量发生极显著的变化,随磷水平的上升有显著升高的趋势.相关分析表明,东南景天根系磷锌间有显著的正相关(3个锌水平下对应的相关系数R2值分别为0 9969,0 9325和0 9637).F测验同时表明,东南景天根部存在极显著地磷锌互作效应.磷锌处理对凹叶景天体内磷含量的影响比东南景天显著,叶、茎和根部的磷含量均发生明显变化,并在各个部位有极显著地磷锌互作效应.增磷减锌提高叶片的磷含量,增磷增锌则使茎和根系中磷含量升高,根系的磷含量增加尤为明显,且在凹叶景天根系内磷锌间显著的正相关(3个锌水平下对应的相关系数R2值分别为0 9897,0 9486和0 9760).东南景天和凹叶景天叶片和茎的磷含量相差不大,均在正常的植物生长范围内,而两者根822环 境 科 学 学 报23卷系中磷含量相差很大,后者约为前者的2 1 4 3倍(C P 凹叶景天 C P 东南景天).表4 不同磷锌水平处理对东南景天和凹叶景天不同部位的磷含量影响(g kg -1(干重))Table 4 Phosphorus concentrati ons in ti ssues of Sedum al fredii Hance and Se dum e marginatum M i go with differentP and Zn applications (g kg -1(D W))处理东南景天凹叶景天锌水平磷水平叶片茎根叶片茎根P 1 3.259aA 4.024aA 8.553cC 3.472bB 3.860cC 20.916c C Zn 1P 2 3.274aA 4.004aA 9.691bB 3.573aA 3.964bB 22.027cBC P 3 3.304aA 4.090aA 10.282bB 3.522ab AB 4.175aA 24.21bB P 4 3.414aA 4.246aA 13.174aA 3.563aAB 4.200aA 28.621aA P 1 3.295ab AB 3.825bB 8.987cC 3.009bB 4.024cC 26.266c C Zn 2P 2 3.386aA 4.294aA 9.382cC 3.167bB 4.024cC 30.275bB P 3 3.473aA 4.296aA 11.379bB 3.128bB 4.602bB 39.673aA P 4 3.126bB 4.408aA 13.646aA 3.368aA 4.889aA 39.932aA P 1 3.413bB 3.929cB 9.569cB 2.805dD 4.023cC 35.626c C Zn 3P 2 3.560abAB 4.441aA 11.175bA 2.965cC 4.398bB 40.142bB P 3 3.662abAB 4.221abAB 11.469abA 3.420aA 4.610aA 49.187aAB P 4 3.769aA 4.188bAB 12.056aA 3.190bB 4.629aA 50.425aA ANO VA P 0.79NS 3.63*61.87**27.78**139.18**76.43**Zn 6.39**0.70NS 3.37NS 126.49**95.88**312.73**F rationP %Zn1.09NS1.03NS13.48**13.38**16.10**5.11**注:a 、b 、c 、d 代表5%显著水平;A 、B 、C 、D 代表1%极显著水平;*代表5%显著水平;**代表1%极显著水平.Note:The valuesfollo wed by different small letter are si ginificantl y di fferent at P <0 05and by different capi tal very s igi nificantly di fferent at P <0 01;**indicates very significant level at P <0 01;NS=not si gnificant3 讨论磷锌的互作效应涉及锌的吸收、转运、锌的利用效率及植物生长等多种过程,由于基因型和环境因素的差异而可能改变磷锌交互作用的模式,因此供磷的结果可能导致锌吸收量的增加、减少或不变[11].超积累植物本身就是在特定环境(尤其是重金属的土壤上)下长期进化和突变的产物决定其体内磷与锌的相互关系是相当复杂的.已有资料表明,磷对Zn 超积累植物Thlaspi caerulescens 的生长、地上部的锌含量和积累量并未产生显著影响[12 14],这与本实验的结果相反.不同的磷锌水平处理对东南景天叶片和茎的磷含量没有显著影响,但对根部的磷含量产生显著影响,且根系磷锌间有显著地正交互作用,推测可能有磷酸锌沉淀形成定积于根表或质外体,这与其他研究者得出的结论相似[14 17],但东南景天地上部的磷含量(6 95 7 21g kg -1(DW))高于Thlaspi caerulescens 地上部的磷含量(2 3g kg -1(DW))[14,16],且两者地上部的磷含量对不同的磷锌水平变化不一.可能是不同种类的Zn 超积累植物体内磷锌的相互作用过程存在较大差异,对此应做深入探讨.Loneragan 等[8]报道叶片磷浓度达到12 45g kg -1和地上部磷浓度为9 30g kg -1时可能发生磷中毒.另外Marscher[18]提出多数植物最佳生长状况的磷需求量为3 5g kg-1(DW).东南景天叶片和茎的磷含量分别为3 126 3 769g kg -1(DW)和3 825 4 441g kg -1(DW),均在植物正常生长的范围内,并没有出现磷缺乏或磷积累,表明其植株体内有很强的维持正常磷素营养水平的能力,这可能是超积累植物东南景天在高锌条件下生长良好的主要原因之一.Millikan 等[3]提出增加磷的供应水平将增加锌的生理需求,即!增磷诱导锌需求∀,Cakmak 等[2]认为可能是在植物的叶片和茎中形成难溶性的磷酸盐而降低了锌的植物有效性所致.从8236期孙 琴等:磷对超积累植物 东南景天生长和积累锌的影响824环 境 科 学 学 报23卷本试验结果看,在一定范围内增磷(0 5 1 0m mol L-1)能极显著地促进超积累植物东南景天对锌的吸收及锌由根系向地上部的运输和积累,表明增磷能够进一步满足超积累植物东南景天地上部对锌的高量需求,即!增磷诱导锌需求∀.但东南景天地上部(叶片和茎)磷含量变化较小,因此用Cakmak的假说难以解释东南景天体内存在的!增磷诱导对锌的需求∀机制.虽然东南景天地上部分磷的含量变化较小,但随磷锌水平的增加而增加.磷素水平的高低影响到核酸、蛋白质、糖、有机酸等有机分子的代谢,这些代谢产物通常又是植物体内锌结合的主要部位,因此磷含量的增加势必影响到锌在体内的结合形态及其运输和生理功能.加强这方面的研究工作有利于揭示东南景天磷锌相互作用的实质.本研究表明,适当增磷显著促进东南景天的生长,提高其干物质产量,同时促进了东南景天对锌的吸收和锌向地上部分的运转和积累.因此,从植物修复角度考虑,借助农艺施肥措施增加重金属污染土壤中有效磷的含量对提高超积累植物吸收、积累重金属的能力具有重要的应用价值.参考文献:[1] Watanabe M E.Phytoremediati on on the brink of c ommercialization[J].Environ Sci Technol,1997,31:182 186[2] Cakmark I,Mars chner H.Mechanis m of phos phorus induced zi nc deficiency in cotton&.Changes i n physiological availability of zincin plants[J].Physi ol ogia Plantarum,1987,70:13 20[3] Millikan C R,Hanger B 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ATP硫酰化酶与东南景天镉超积累作用的研究的开题报告
ATP硫酰化酶与东南景天镉超积累作用的研究的开题报告
研究背景：
东南景天（Sedum plumbizincicola）是一种镉超积累植物，在镉污染土壤中能够积累高浓度的镉离子，并且具有较强的耐受能力。
ATP硫酰化酶（ATP sulfurylase）是从硫酸邻氨基酚（PAPS）合成可溶性硫化物（H2S）的重要酶类，能够参与植物对镉
等重金属的响应机制。
关于ATP硫酰化酶对东南景天对镉超积累作用的影响还缺乏深
入的研究。
研究目的：
通过对ATP硫酰化酶在东南景天的功能及其与镉超积累作用的关系进行研究，探索植物在镉污染环境中适应的机制，为生物资源的治理和环境保护提供理论支持。
研究内容：
1. 基于ATP硫酰化酶的结构和功能研究其在东南景天中的表达水平和活性情况；
2. 对ATP硫酰化酶过表达和沉默东南景天进行对比，分析其在镉胁迫下对植物
生长和镉积累的影响；
3. 讨论ATP硫酰化酶对于东南景天镉超积累的作用机制和环境适应性。
研究方法：
1. 从东南景天中克隆ATP硫酰化酶基因；
2. 利用qRT-PCR分析ATP硫酰化酶基因的表达情况并筛选出ATP硫酰化酶活性较高的株系；
3. 构建ATP硫酰化酶过表达和沉默植株，并将其种植在镉污染土壤中，测定植
物生长及镉积累情况；
4. 利用生化方法分析ATP硫酰化酶对植物对镉超积累的影响机制。
研究意义及预期结果：
本研究将深入探讨ATP硫酰化酶与植物对于镉超积累的响应和适应机制，为了解和发掘植物对重金属的治理和修复机制提供理论依据。
预期结果将有利于提高植物对
重金属的适应能力，促进镉污染土壤的治理和环境保护。
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第25卷第6期V ol.25 NO.6萍乡高等专科学校学报Journal of P ingxiang College2008年12月D ec.2008两种不同地域东南景天的重金属积累性研究王 科1,曹 庆2(1.萍乡高等专科学校化学工程系,江西萍乡 337000;2.南昌工程学院科研处,江西南昌 330099)摘 要:对两种不同地域的野生东南景天进行了分析。
发现不同地域的东南景天在重金属积累性上存在显著差异。
姚王矿区东南景天生物量约是上台门矿区的4倍。
姚王矿区东南景天地上部分积累Zn最高达7850m g kg,上台门矿区东南景天为1623m g kg。
积累Cd最高达到222m g kg,上台门为37.5m g kg。
对Pb的积累,两种景天都主要聚集在根部。
对Cu的积累表现为正常植物水平。
关键词:东南景天;不同地域;重金属中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1007-9149(2008)06-0074-04 杨肖娥等人在我国境内发现一种新的Zn超积累植物东南景天(S ed um alf red ii H.),在野外条件下地上部分Zn平均含量约为4500m g kg,室内水培条件下最高可达19674m g kg。
[1]该植物具有生物量大,无性繁殖能力强,易于收割等特点,是植物修复重金属污染土壤的良好的材料之一,同时还是Pb Zn 矿藏的指示植物,在民间百姓亲切称之为“锌草”。
笔者综合了多篇有关东南景天的文献报道后发现,[2,3,4]同为一种植物在野外条件下Zn含量变化范围较大,是所处的土壤环境所致,还是植物在进化过程中已经形成了不同的耐性差异种群。
因此,本文采用盆栽实验,选取姚王铅锌矿区东南景天和上台门铅锌矿区东南景天作为供试材料,旨在探讨:1)同一生态型的两种不同地域东南景天在重金属积累上的耐性是否存在差异;2)比较两种东南景天提取污染土壤中Zn能力的大小,为进一步开发利用东南景天修复重金属污染土壤提供理论依据。
1材料与方法1.1供试植物东南景天分别取自浙江省富阳市上台门铅锌矿和杭州市淳安县姚王铅锌矿尾矿堆,属于东南景天的不同地域分布种。
1.2供试土壤供试土壤为三个污染梯度不同的工业污染土壤,该土壤的基本理化性质见表1。
表1 供试土壤基本理化性质T able1 T he physical and che m ical p roperties of s oil used对照梯度一梯度二梯度三全Cu(m g kg)245452600856全Zn(m g kg)521113*********全Pb(m g kg)42198115302014全Cd(m g kg)3.410.216.532.2pH(H2O)6.526.816.716.93有机质(%)3.913.483.524.01 CEC(c mol 100kg)6.167.147.048.11 收稿日期:2008-05-16作者简介:王科(1980—),男,江西萍乡人,硕士,助教,主要从事植物修复方面的研究。
1.3盆栽实验共设4个浓度处理,每处理重复3次。
每盆装风干土1kg,维持水分为最大持水量的40%～50%。
分别取两种东南景天,用自来水冲洗干净后,截取大小均匀一致的枝条移栽至育苗盘,预培养约10d,待长出根系后再次选取生长良好、大小一致的景天整株移栽至塑料花盆中,每盆3株。
1.4植物测定方法植物样用去离子水洗净,滤纸吸干表面水分,测定植株鲜重。
105℃下杀青30m in,80℃下烘干后再次测定其干重。
烘干样用不锈钢粉碎机磨碎,过2mm 筛,备用。
植物全量重金属测定采用HNO3 HC l O4(4: 1)消煮,定容,过滤。
2结果与分析2.1不同浓度土壤处理对两种景天生物量的影响从外观上看,两种东南景天在不同污染程度的土壤上生长状况良好,未出现任何中毒症状,淳安姚王矿区东南景天长势优于上台门矿区景天。
如表2所示,上台门矿区景天在对照土壤上生物量最大,达23.002g 株,但随着浓度的增加生物量呈现出替减的趋势,在梯度三时鲜重和干重减至最低,分别为6.813g 株和0.321g 株。
说明随着污染梯度的升高对上台门东南景天的生长还是具有一定的抑制作用。
而姚王矿区景天随浓度的替增生物量基本上呈现上升趋势,当污染梯度最高时,生物量鲜重也随之达到最大,为38.504g 株,干物质产量也达最高,4.151g 株。
姚王矿区东南景天生物量约是上台门景天的4倍,这表明生长于姚王矿区的东南景天对污染土壤的适应能力优于生长于上台门矿区景天。
表2 两种东南景天地上部生物量(g 株)T able2 B i om ass of two types of sed um alf red ii(g stain)景天类型污染梯度鲜重干重姚王铅锌矿景天对照24.600±12.301.653±1.10梯度一38.180±5.791.222±0.57梯度二28.313±20.673.622±2.53梯度三38.504±10.004.151±3.15上台门景天对照23.002±6.313.456±3.54梯度一8.540±3.100.491±0.30梯度二8.394±3.191.361±0.86梯度三6.813±2.900.321±0.21 2.2两种东南景天对Cu、Zn、Pb、Cd的耐性差异表3为两种东南景天体内重金属的含量。
总的来看,随着污染梯度的加大,两种东南景天体内各部位四种重金属元素含量依次升高。
姚王铅锌矿区景天体内Zn、Pb、Cd含量显著高于上台门矿区。
Cu则恰好相反,上台门铅锌矿区东南景天叶和茎中Cu含量始终高于姚王铅锌矿区。
两种矿区景天根部Cu含量明显高于叶和茎,这表明两种景天对Cu的积累主要聚集在根部。
从Zn的积累情况来看,姚王矿区东南景天表现出了高积累Zn的能力。
当污染梯度达到最大时,地上部分叶和茎中的浓度分别为7620m g kg和7850m g kg,而上台门景天体内的Zn含量最高只有1800m g kg。
对Pb的积累,两种景天都主要聚集在根部。
在地上部分,姚王矿区景天茎中Pb含量略高于叶片,上台门景天则为叶片略高于茎。
姚王景天地上部分Pb含量最高为16.2m g kg,最低为1.5m g kg。
上台门景天最高为4.3m g kg,最低为0.7m g kg。
两种景天对Cd都表现出了较强的积累性。
姚王东南景天体内Cd含量最高达222m g kg,最低为32m g kg。
与Cu、Zn、Pb积累情况不同的是,三种污染梯度下姚王景天地上部分Cd含量均超过根部,这表明姚王景天对Cd的积累主要在地上部分。
上台门景天对Cd的积累程度显著低于前者,Cd含量最高为37.5m g kg,最低为0.4m g kg。
地上部分茎中Cd含量高于叶片,且随着污染梯度的增大,茎中含量具有超过根部的趋势。
・57・ 第6期 王科,曹庆:两种不同地域东南景天的重金属积累性研究 表3 两种东南景天体内的重金属含量(m g kg干重)T able3 Concentracti on of heavy m etals of two sed um alf red ii(m g kg dry m ass)景天类型污染梯度部位Cu Zn Pb Cd 姚王铅锌矿景天对照叶6.631193.249茎8.440191.544根87.3487432.732梯度一叶7.252104.9114茎3.466809.1141根105.0853060.282梯度二叶9.869019.2177茎10.3756411.3172根180939477160梯度三叶9.5762011.6213茎11.8785016.2222根20910169102.7187上台门景天对照叶15.6571.30.4茎9.7900.71.3根74.535125.23.3梯度一叶16.63193.92.1茎14.23971.99.9根112.284332.511.0梯度二叶17.06143.03.6茎20.39262.522.6根108123331.916.0梯度三叶32.48804.33.8茎22.416233.637.5根152180068.427.2 3讨论杨肖娥等人于2002年首次报道了Zn超积累植物东南景天(S ed um alf red ii H.),随后杨教授在后续研究中还发现,矿山生态型东南景天耐Zn能力显著高于非矿山生态型东南景天。
[5]而本次实验的供试对象同为矿山生态型东南景天,但地域分布不同。
着重探讨地域性的差异对重金属耐性差异的影响。
盆栽试验结果表明,姚王矿区东南景天地上部分Zn含量为3119～7850m g kg,上台门东南景天为57.4～1623.7m g kg,前者是后者的5～54倍。
Pb和Cd的积累情况也与Zn类似,姚王东南景天地上部分的Pb、Cd积累量分别是后者的1～5倍和6～122倍。
因此,生态型相同的东南景天不同分布种对Zn、Pb和Cd的耐性吸收上存在显著性差异。
再次,从生物量上看,姚王东南景天也是上台门景天的1～5倍。
这些研究结果都进一步表明,姚王东南景天对污染土壤的修复能力高于上台门矿区景天。
环境污染(如重金属和有害气体等污染)给植物带来了新的生存环境,在这种情况下,一些植物种群经历了一个被选择和种群重建的过程,此时的种群在生理生化特性和遗传特征等方面已发生了很大的改变,产生了渐变群、生态型;时间较长时,抗性基因型也将产生。
如果选择压力足够大,而植物也具有相当的适应潜力,此时的植物适应机制必将同原有的植物・67・ 萍乡高等专科学校学报 2008年 发生根本性的变化。
[6,7,5]综合杨肖娥等人的研究成果来看,[4,8]分布于衢州附近区域内的东南景天Zn 含量明显高于其他地域。
造成植物体内重金属含量差异的因素众多,但在同一介质和生长条件下所表现出的巨大差异,很有可能和两种景天所处的地质环境有关。
姚王铅锌矿距离东南景天发现地上方铅锌矿约10公里,两地间零星分布着众多小型铅锌矿。
从地质学上观察,它们有可能处于同一条矿脉带,这也许是姚王东南景天高于上台门东南景天的原因之一。
因此,我们进一步推测,分布于衢州境内的东南景天种群可能较其他地域的东南景天具有更高的重金属耐性,是一种良好的污染土壤修复载体。
4小结在同一供试污染土壤上,两种东南景天在生物量和重金属含量上,都呈现出随污染梯度的增加而上升的趋势。
同时,两种东南景天对重金属的耐性和生长反应上都表现出了很大的差异。
总体而言,在三种污染梯度不同的土壤上,姚王东南景天在污染土壤上有很强的生命力,对污染土壤的适应能力强于上台门矿区景天。