物種多樣性種植：農(nóng)田重金屬污染修復(fù)的新思路講稿資料

1、1物種多樣性種植：農(nóng)田重金屬污染修復(fù)的新思路 我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染嚴(yán)重（18%耕地），農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)嚴(yán)重（10%糧食、28%稻米）。 重金屬污染治理已成為國(guó)家需求（Xiao等，2011）。3.1 中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染土壤重金屬污染中國(guó)重金屬污染區(qū)云南2 云南農(nóng)田土壤重金屬污染嚴(yán)重(19%)，是我國(guó)的重點(diǎn)防治區(qū)域。云南鉛鋅礦資源豐富，占全國(guó)的20%。農(nóng)田土壤受到Cd(6%) 、Pb (7%)污染，最嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)殂U鋅礦周邊農(nóng)田。Cd、Pb是國(guó)家重金屬污染防治第一類(lèi)控制元素、也是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制元素。3.2 云南鉛鋅礦周邊農(nóng)田土壤重金屬污染鉛鋅礦區(qū)重金屬污染鉛鋅冶煉廠重金屬污染3某鉛鋅礦是中

2、國(guó)第二大鉛鋅礦，礦區(qū)面積160公頃， 周邊農(nóng)田約3000公頃。國(guó)家重金屬污染重點(diǎn)防控區(qū)（金沙江流域者海片區(qū)）。鉛鋅礦3.3 云南某鉛鋅礦周邊農(nóng)田礦區(qū)周邊農(nóng)田43.4 某鉛鋅礦周邊農(nóng)田土壤及作物重金屬含量 農(nóng)田土壤Cd 、 Pb超標(biāo)率分別為55%、90% （國(guó)家土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB15618-1996，Cd 0.3 mg/kg, Pb 250 mg/kg，pH6.5）。Pb5土壤Cd、Pb影響玉米籽粒Cd、Pb含量。玉 米籽粒Cd、Pb超標(biāo)率分別為99%、100%（國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB14935-94, Cd 0.05 mg/kg, Pb 0.4 mg/kg）。加強(qiáng)農(nóng)田土壤Cd、Pb污染修復(fù)迫在眉睫

3、。Y=48.38+0.014X, F=5.61, R2=0.238, N=20, P0.05玉米籽粒Pb含量（mg/kg）玉米籽粒Pb含量（mg/kg）Y=48.38+0.014X, F=5.61, R2=0.238, N=20, P0.05玉米籽粒Pb含量（mg/kg）Y=1.04+0.10X, F=10.01, R2=0.401, N=20, P0.01玉米籽粒Cd含量（mg/kg）Y=48.38+0.014X, F=5.61, R2=0.238, N=20, P0.05玉米籽粒Pb含量（mg/kg）Y=1.04+0.10X, F=10.01, R2=0.401, N=20, P0.01玉

4、米籽粒Cd含量（mg/kg）Y=48.38+0.014X, F=5.61, R2=0.238, N=20, P0.05玉米籽粒Pb含量（mg/kg）Y=1.04+0.10X, F=10.01, R2=0.401, N=20, P13.8014.2轉(zhuǎn)移因子12.3811.6含量為普通植物的倍數(shù)10-50034210-500478123.11 富集植物重金屬化學(xué)形態(tài)及亞細(xì)胞分布研究研究了重金屬化學(xué)形態(tài)、亞細(xì)胞分布。表明Cd、Pb主要分布在細(xì)胞 壁、液泡等部位。為重金屬累積機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ)。續(xù)斷菊鎘的亞細(xì)胞分布 小花南芥根細(xì)胞Pb分布 （10000） 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30560034) 。Z

5、u YQ et al., Archives Agron. Soil Sci., 2010，56 : 107 - 117. Li Y et al., J. Environ. Sci., 2012，in review.續(xù)斷菊葉鎘的化學(xué)形態(tài)133.12 富集植物根系分泌物研究分析了根系分泌物與重金屬的關(guān)系。酒石酸是主要根系分泌物。 為根系分泌物研究奠定基礎(chǔ)。國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30560034) 。Hu WY et al., Environ. Geochem. Health, 2010, 32 : 85 - 94.Li Y et al., J. Environ. Sci., 2012, in re

6、view.Cd處理對(duì)續(xù)斷菊根系分泌物的影響Pb處理對(duì)小花南芥根系分泌物的影響143.13 植物根部共生菌研究續(xù)斷菊根內(nèi)共生AMF菌絲（ 40）分離、培養(yǎng)了植物共生菌，建立了共生體系。研究了土壤Cd含量與玉米根部共生菌（AMF）感染率的關(guān)系。為根部共生菌研究打下了基礎(chǔ)。國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101486)。Zhan FD et al., World J. Microbiol. Biotechnol., 2011, 27 : 2483 - 2489.玉米根內(nèi)共生菌DSE菌絲（ 40）土壤Cd含量與玉米根部AMF感染率153.14 間作體系研究國(guó)家重大水專(zhuān)項(xiàng)（2009ZX07102-04）。Zu

7、 YQ et al., Commun. Soil Sci. Plant Analysis, 2011, 76 : 493 - 498.湛方棟等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012, 32 (4) : 847 - 855.研究了玉米-蔬菜間作體系的重金屬累積特征、富集植物-作物間 作的根系空間分布特征。為間作和根系空間分布研究奠定了基礎(chǔ)。玉米間作小花南芥玉米間作青花163.15 富集植物與作物間作修復(fù)的優(yōu)勢(shì)占用耕地停止生產(chǎn)不占耕地?zé)o產(chǎn)品正常生產(chǎn)單作間作產(chǎn)品安全難以實(shí)施修復(fù)污染修復(fù)污染可行性強(qiáng)間作修復(fù)植物修復(fù)發(fā) 展173.16 間作修復(fù)重金屬污染土壤研究作物與作物間作提高資源利用率、增產(chǎn)的根際 特征、機(jī)理有較

8、多研究（Li Long等，2007）。富集植物與作物間作的研究已經(jīng)開(kāi)始，表明具 有較好的修復(fù)效果，如： 印度芥菜間作苜蓿修復(fù)Cd（李新博等，2009）。 東南景天間作玉米修復(fù)Cd、Zn（Wu等，2007）。 蜈蚣草間作甘蔗修復(fù)As（寧平等，2011）。 天藍(lán)遏藍(lán)菜間作大麥修復(fù)Zn（Gove等，2002）但修復(fù)的根際特征、作用機(jī)理仍不清楚，必須 大力加強(qiáng)研究。 蜈蚣草間作甘蔗東南景天間作玉米AsCd /Zn18 3.17 科學(xué)假說(shuō)與問(wèn)題提出？根際特征變化-協(xié)同：根系空間分布根系分泌物根部共生菌富集植物與作物間作重金屬吸收過(guò)程改變：識(shí)別行為、重金屬形 態(tài)、生物有效性、吸收運(yùn)轉(zhuǎn)重金屬累積特征增加：富

9、集植物重金屬累積降低：作物重金屬含量機(jī)理NSFC-云南聯(lián)合基金（U1202236）193.18 植物材料富集植物小花南芥(Arabis alpinal var. parviflora Franch) ，富集Pb，非菌根植物。續(xù)斷菊(Sonchus asper (L.)Hill)，富集 Cd，菌根植物。本土植物、適應(yīng)性強(qiáng)、生物安全。作物 玉米為菌根作物。 蠶豆為菌根、根瘤作物。 礦區(qū)周邊農(nóng)田的主栽作物。小花南芥(Arabis alpinal var. parviflora Franch) 續(xù)斷菊(Sonchus asper (L.)Hill)PbCd203.19 富集植物、作物間作體系玉米-蠶豆

10、輪作， 并與小花南芥、續(xù) 斷菊間作。不同科屬、不同株形、不同資源需求、 時(shí)空耦合好、 間作性強(qiáng)、 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、 邊修復(fù)邊生產(chǎn)。富集植物-作物間作修復(fù)體系小花南芥續(xù)斷菊玉米蠶豆21研究富集植物與作物的“根-根”識(shí)別行為。分析根系形態(tài)與拓?fù)錁?gòu)型、重金屬識(shí)別行為、吸收過(guò)程及累積特征。闡明根系空間分布對(duì)重金屬識(shí)別行為、吸收過(guò)程的影響。根系空間分布異質(zhì)性根系拓?fù)錁?gòu)型重金屬識(shí)別行為、吸收過(guò)程Cd 2+Cd 2+Cd 2+3.20 間作體系根系空間分布異質(zhì)性研究22研究富集植物與作物的“根-根系分泌物-根”行為。分析根系分泌物種類(lèi)與數(shù)量、土壤Cd、Pb形態(tài)、生物有效性及累積特征。探討根系分泌物對(duì)重金屬形態(tài)、生物有效性的影響。根系分泌物重金屬形態(tài)、生物有效性變化Pb 2+Cd 2+Zn2+根系分泌物（有機(jī)酸）有機(jī)酸H +螯合物酶3.21 間作體系根系分泌物研究23 研究富集植物與作物的“根-根部共生菌-根”行為，分析宿主植物-共生菌體系中植物的Cd、Pb吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程及富集特征。闡明根部共生菌對(duì)重金屬吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的影響。分室隔網(wǎng)培養(yǎng)系統(tǒng)植物根室施用109Cd、212Pb菌根室重金屬吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程3.22 間作體系根部共生菌研究24分析間作根際特征及協(xié)同作用對(duì)增加富集植物重金屬累積、降低作物重金屬含量的貢獻(xiàn)。探討富集植物-作物間作修復(fù)土壤重