为探明龙须草镉(Cd)耐受性及修复污染土壤的可能性,在盆栽试验条件下,研究了不同浓度Cd处理下植株生长特性及Cd累积特征。结果表明,Cd离子在低浓度(小于5mgCd/kg土)情况下,能促进龙须草的营养生长,株高、分蘖数、叶面积及干物质积累都有不同程度增加;高于5mgCd/kg土处理下则抑制植株生长;随Cd浓度增加,根系与茎叶中的Cd积累浓度和累积量明显升高,在Cd浓度达到100mgCd/kg土处理下龙须草仍能完成正常生长周期。表明龙须草在高Cd浓度下(大于5mgCd/kg土)虽生长受到一定限制,但能正常生长发育及积累更多Cd离子,耐重金属Cd能力较强,可作为修复Cd污染土壤的优势植物种植。

为探究金盏菊(Calendula officinalis)在镉污染土壤修复中的应用潜力,本研究通过盆栽试验,设定0(CK)、10、30、50、100 mg·kg~(-1) 5个Cd浓度梯度,分析金盏菊在不同浓度Cd胁迫下形态变化、耐性、Cd转移系数和积累特征。结果显示,金盏菊植株在不同浓度Cd胁迫下没有表现出明显的不良状况,株高及生物量随着Cd浓度的增加先增大后减小,在Cd浓度30 mg·kg~(-1)时达到最大值并显著高于CK (P 0.05);每个处理下金盏菊的转移系数均小于1,而地上部富集系数均大于1,金盏菊对重金属Cd的积累量随着土壤中Cd浓度的增加而增大,100 mg·kg~(-1)时每株正常生长的金盏菊对Cd的积累量达到908.21μg。研究结果表明,金盏菊对Cd胁迫具有较好耐性,Cd浓度较高时能起到良好的富集效果。因此,金盏菊在Cd污染浓度较高的土壤上有一定应用潜力。

龙须草叶由叶片和叶鞘组成。叶片狭长条形,均长80—120 cm,最长可达2m以上,均宽0.35cm。叶片中间薄,两侧厚,横切面呈长蜂腰状,两者在禾本科中实属罕见。上表皮泡状细胞集中在中脉两侧,数量很少。叶脉维管束鞘细胞为较大的薄壁细胞,内含多数较大的叶绿体,与其外厨叶内细胞构成“花环型”,属C_4植物特征,叶鞘中脉处厚,两侧渐薄,鞘肉中通气组织很发达。

为了优化龙须草立体种植模式,探明不同程度遮阳处理在不同生育期对龙须草纤维品质的影响,在龙须草生殖生长快速期、营养生长快速期以及全生育期分别设置遮阳20%,35%,45%和自然光照处理.结果表明,无论哪个时期对龙须草遮阳,龙须草的纤维品质均随遮阳程度的增加依次变劣;其中遮阳45%使龙须草纤维品质显著变劣,而遮阳20%对龙须草纤维品质的影响不显著;在第一生殖生长快速期遮阳20%以上使龙须草纤维品质显著变劣.

为提高豆瓣菜对镉胁迫抗逆性的同时有效降低其镉含量,采用盆栽试验,研究了在镉(5 mg/kg)胁迫下,不同浓度褪黑素(0,25,50,100,150,200μmol/kg)对豆瓣菜生物量、镉含量、光和色素含量、抗氧化酶活性以及土壤酶活性、p H、有效态镉含量的影响。结果表明,与对照相比,褪黑素有效提高了豆瓣菜叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性,且均随着褪黑素浓度的升高呈现上升的趋势。豆瓣菜根、茎、叶的生物量及叶片光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)的含量均随着褪黑素浓度的升高出现先上升后下降的趋势,并在褪黑素浓度为50μmol/kg时达到最大值;而豆瓣菜根、茎、叶的镉含量随着褪黑素浓度的升高出现先下降后上升的趋势,并在褪黑素浓度为50μmol/kg时最低,分别较对照降低了9. 82%,7. 42%,8. 19%。另外,与对照相比,褪黑素显著提高了种植过豆瓣菜的土壤有效态镉含量及土壤蔗糖酶的活性,且随着褪黑素浓度的升高出现上升的趋势;而随着褪黑素浓度的升高,土壤p H值则出现下降的趋势。综上,适宜浓度的褪黑素可以在提高豆瓣菜对镉胁迫抗逆性的同时有效降低豆瓣菜对土壤镉的吸收,其中褪黑素浓度为50μmol/kg时效果最好,可为镉污染地区豆瓣菜的栽培生产提供参考。

采用盆栽试验方法,研究了4种不同积累镉能力白菜吸收累积镉的特征。分别对4种不同积累Cd能力白菜地上部Cd含量与土壤全Cd含量之间的关系分别用数学模型进行模拟,发现二者均分别符合线性或二次曲线模型。结果表明,4种不同积累Cd能力的白菜地上部Cd含量与土壤全Cd含量之间的相关性均达到显著水平。白菜为叶菜类蔬菜,按GB2762-2005规定的叶菜类蔬菜中Cd最高允许限量标准,由拟合方程可以推算出,白菜地上部Cd含量为0.2 mg/kg时,种植白菜新北京3号、北京小杂60、多抗3号和早心白所允许的最大土壤Cd含量分别为1.74,2.25,0.603和0.842 mg/kg。可见土壤Cd含量低于1.0 ...

为了探明龙须草的耐荫性 ,优化其立体种植环境 ,在龙须草生殖生长快速期、营养生长快速期以及全生育期分别设置遮阳 2 0 % ,35 % ,45 %和自然光照等处理 ,研究不同生育期光照强度对龙须草叶片光合生理功能的影响 .结果表明 :光照强度对龙须草叶片光合生理功能有多重影响 ,遮阳 45 %对龙须草叶片光合生理功能有不利影响 ,并且这种不利影响不可逆转 ;遮阳 2 0 % ,35 %对龙须草叶片光合生理功能影响不显著 ,这可能与龙须草叶片对一定程度的弱光产生适应性有关 ,并且遮阳处理结束一定时间后 ,其叶片正常光合生理功能逐渐自行恢复 .

为了阐明Ｃｄ２＋污染对延胡索的毒害机理，探索重金属对延胡索生长发育的影响。采用土培实验，研究不同浓度Ｃｄ２＋（０、１００、２００、３００、５００、６００、７００、９００ ｍｇ／ｋｇ）对延胡索生长、抗氧化酶活性和Ｃｄ２＋积累等的影响。结果表明：延胡索在Ｃｄ２＋污染下生长受抑制，生物量下降；Ｃｄ２＋污染能明显影响延胡索抗氧化酶活性，即；过氧化物酶（ＰＯｄ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）的活性均随Ｃｄ２＋浓度的增加而先增后减，超氧化物歧化酶（ＳＯｄ）的活性随Ｃｄ２＋浓度的增加而逐渐减少；Ｃｄ２＋污染能明显影响延胡索叶绿素含量、可溶性糖含量、丙二醛（ｍｄＡ）含量等。叶绿素含量与可溶性糖的含量随着Ｃｄ２＋浓度的．．．

　采用营养液培养法,比较了东南景天(SedumalfrediiHance)在不同的Cd,Pb供应水平下的生长反应,以及对Cd,Pb吸收与积累特性的差异。结果表明,东南景天不仅在生长速度上对不同浓度的Cd,Pb处理反应差异显著,而且在Cd,Pb吸收与转运特性上也有明显差异。东南景天对Cd,Pb耐受的临界浓度分别为500和1000μmol/L,在此浓度以下,Cd,Pb对水培条件下的东南景天的生长基本无抑制作用。东南景天地上部的Cd,Pb含量均随着Cd,Pb供应水平的提高而增加。在500μmol/L的Cd水平下,叶和茎中的Cd含量均达到峰值,分别为5.677和5.274g/kg;叶和茎中的最大含Pb...

【目的】比较两品种苣苋草对Cd、Pb胁迫的生理生化响应的差异性，寻找对Cd、Pb胁迫抗性较强的品种。【方法】采用盆栽试验，研究不同浓度Cd、Pb单一及复合胁迫下‘R104’和‘K472’两品种苣苋草的生物量，Cd、Pb积累特性，渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的变化。【结果】两品种苣苋草的生物量在单一Cd胁迫时下降，在低浓度Pb(2.5 g·kg~(-1))胁迫时上升，在高浓度Pb(10.0 g·kg~(-1))胁迫时下降，在Cd、Pb复合胁迫时表现为先上升后下降的趋势。Cd、Pb单一胁迫下，苣苋草的Cd、Pb含量随着相应元素胁迫浓度的增大而上升；Cd、Pb复合胁迫下，苣苋草的Cd、Pb含量随着另一元素胁迫浓度的增大呈先上升后下降的趋势。随着Cd、Pb单一及复合胁迫浓度的增大，苣苋草超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先上升后下降的趋势，过氧化物酶(POD)活性逐渐上升，过氧化氢酶(CAT)活性呈抑制效应。Cd、Pb交互作用在苣苋草生物量和SOD活性上总体表现为复合胁迫>单一胁迫；在植物重金属含量上表现为：低浓度Cd与Pb互为促进作用，高浓度Cd与Pb互为拮抗作用。【结论】苣苋草主要通过提高POD活性和维持CAT活性来抵抗Cd、Pb胁迫；‘R104’的抗性大于‘K472’,表明‘R104’更适合在重金属Pb污染的土壤区域推广种植。

油菜具备耐受镉(Cd)污染同时安全生产的潜力。为了给利用油菜进行Cd污染农田的生态修复与安全利用提供理论支持，利用24个全国冬油菜区广泛种植的油菜品种为材料，于2020年10月在湖南省湘潭市农业科学研究所实验基地，采用田间小区试验考察了不同油菜品种根、主茎、分枝、叶、角果皮、籽粒在低浓度污染农田(全Cd含量0.54 mg/kg,有效Cd含量0.23 mg/kg)中对Cd的积累差异。在不同小区土壤中有效Cd含量无显著差异的情况下，油菜成熟期不同组织对Cd的吸收和积累存在差异，其中叶片中平均Cd含量最高，根、茎和角果皮次之；籽粒中Cd含量最低，低于国家规定的食品污染物标准(0.1 mg/kg)。不同油菜品种根中Cd含量无显著差异，但在主茎、分枝、角果皮和籽粒中Cd含量存在差异。对不同品种组织中转运系数进行统计，结果表明，不同油菜品种之间转运系数存在差异，在庆油1号中，叶片、角果皮的转运系数较高，但在籽粒中相对较低，沣油737、扬油9号在分枝和叶片中较高，在籽粒中处于中等。对油菜收获部分单株总Cd含量进行分析，结果表明，华杂62、庆油1号等品种总Cd含量高且籽粒Cd含量低。因此，油菜具有富集Cd的能力，华杂62、庆油1号等品种具备修复农田土壤轻度Cd污染同时安全生产的潜力。

【目的】作物产量受到生态环境的显著影响。研究不同气候条件下冬油菜的产量形成机制，为冬油菜高产品种选育和高产栽培提供理论基础。【方法】选择高产油菜品种秦优1618(Q1618)、油菜材料QF1以及常规油菜品种中双11(ZS11),2020—2021年在黄淮地区（陕西永寿）和长江中游地区（湖北阳逻）分别进行大田试验，研究不同生态区3个不同品种冬油菜的生长发育和生理特性。【结果】不同生态区显著影响冬油菜根系生长特性、干物质积累分配和碳氮积累特征。两个生态区均以Q1618的根系生长最为旺盛，其根长在越冬期较ZS11和QF1分别平均提高了21.0%和6.0%。此外，在阳逻3个品种油菜花期的根系主要集中分布在土壤浅层（0—15 cm），永寿点主要集中分布在土壤深层（15—30 cm）。与ZS11和QF1相比，两个地点的Q1618油菜花期的深层根长、根表面积、根系平均直径、根尖数分别平均提高了138.1%、78.8%、24.2%、83.3%和104.8%、103.1%、44.2%、41.6%。油菜越冬期和花期根系生长与产量显著正相关，且在永寿点相关性更强；越冬期，黄淮产区油菜地上部干物质积累减缓，叶片氮含量降低，根部可溶性糖含量积累，各器官（根、茎、叶）中蔗糖、果糖含量整体表现为QF1>Q1618>ZS11，且该区各器官可溶性糖含量与产量正相关。长江中游产区冬油菜根茎叶基本处于同步生长期，其越冬期干物质积累量整体较黄淮产区提高3.0倍，而该区越冬期干物质积累与单株有效角果数显著正相关。抽薹期后，两个试验点均以Q1618的干物质积累量最大，永寿试验点冬油菜成熟期的干物质积累量和角果中的干物质分配比例提高，分别较阳逻点显著提高10.3%和39.0%。整体而言，长江中游产区提高了冬油菜单株有效角果数，但黄淮产区冬油菜通过提高每角粒数和千粒重，其实测产量（除ZS11受冻害严重减产外）较长江中游产区平均提高了21.1%。相关性分析也表明，永寿点油菜产量与每角粒数和千粒重显著正相关，阳逻点油菜产量与单株有效角果数显著正相关。【结论】长江中游地区通过促进油菜冬前生长，提高单株有效角果数。黄淮产区则通过适当控制越冬期油菜地上部营养体的生长，抽薹期后促进根和茎秆的干物质向籽粒分配来提高每角粒数和千粒重，有利于实现冬油菜高产。

为进一步筛选出更多的适合稻田镉污染修复的镉超富集植物材料，通过盆栽试验和小区试验，对稻田冬季杂草稻槎菜的镉积累特性及其生理生态特性进行了研究。初步试验和验证试验表明，随土壤镉浓度的增加，稻槎菜根系生物量、地上部分生物量、整株生物量及抗性系数呈先降后升再降的趋势，但未表现出明显的毒害特征。稻槎菜根系及地上部分镉含量均随土壤镉浓度的增加而增加。在土壤镉含量为７５ ｍｇ／ｋｇ时，初步试验和验证试验的稻槎菜地上部分镉含量分别为１１９．５０，１１０．１１ ｍｇ／ｋｇ，均达到镉超富集植物的临界值（１００ ｍｇ／ｋｇ）。在土壤镉浓度大于０ ｍｇ／ｋｇ的处理条件下，稻槎菜根系及地上部分富集系数（ＢＣＦ）均大于．．．

通过以人工培育的龙须菜在低浓度Cu2+、Cd2+污染水体中对铜(Cu)、镉(Cd)富集与释放的模拟实验,探索龙须菜对Cu、Cd污染水体的修复作用。富集实验结果表明,龙须菜对Cu2+、Cd2+有较强的富集能力,龙须菜中Cu、Cd的含量与水体中Cu2+、Cd2+的浓度以及暴露时间呈显著正相关关系。在Cu2+、Cd2+共存的环境中,龙须菜Cu、Cd的含量均比Cu2+、Cd2+单独存在的环境中高。应用双箱模型,对富集和释放实验的数据进行拟合,得到龙须菜富集Cu2+、Cd2+的速率常数和释放速率常数。拟合结果显示,龙须菜对Cu的富集能力高于对Cd的富集能力。龙须菜的富集能力随水体中Cu2+、Cd2+浓度...

【目的】研究了水稻Cd高积累品种对Cd的富集特性,并探讨其对Cd污染土壤的修复潜力,为Cd污染农田修复提供理论依据。【方法】以前期筛选出的Cd高积累品种泸17-T2171(Lu17-T2171)和武金4B(Wujin4B)为试验材料,普通品种泸恢17(Luhui17)为对照,采用土培试验,分析其在不同Cd处理条件下分蘖期和扬花期的Cd含量、积累量等变化特征,并探讨其对不同Cd污染程度土壤的净化能力差异。【结果】(1)随着Cd处理浓度的升高,Cd高积累品种的生物量逐渐增加,与对照相比(Cd0),Lu17-T2171生物量在分蘖期和扬花期Cd50条件下分别增加了33.96%和19.51%,Wuji...