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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 14 期摇 摇 2013 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
石鸡属鸟类研究现状 宋摇 森,刘迺发 (4215)………………………………………………………………………
个体与基础生态
不同降水及氮添加对浙江古田山 4 种树木幼苗光合生理生态特征与生物量的影响
闫摇 慧,吴摇 茜,丁摇 佳,等 (4226)
……………………………
……………………………………………………………………………
低温胁迫时间对 4 种幼苗生理生化及光合特性的影响 邵怡若,许建新,薛摇 立,等 (4237)……………………
不同施氮处理玉米根茬在土壤中矿化分解特性 蔡摇 苗,董燕婕,李佰军,等 (4248)……………………………
不同生育期花生渗透调节物质含量和抗氧化酶活性对土壤水分的响应
张智猛,宋文武,丁摇 红,等 (4257)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化 李华东,潘存德,王摇 兵,等 (4266)…………………………………
不同作物两苗同穴互作育苗的生理生态效应 李伶俐,郭红霞,黄耿华,等 (4278)………………………………
镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响 周相玉,冯文强,秦鱼生,等 (4289)…………………
CO2 浓度升高对毛竹器官矿质离子吸收、运输和分配的影响 庄明浩,陈双林,李迎春,等 (4297)……………
pH值和 Fe、Cd处理对水稻根际及根表 Fe、Cd吸附行为的影响 刘丹青,陈摇 雪,杨亚洲,等 (4306)…………
弱光胁迫对不同耐荫型玉米果穗发育及内源激素含量的影响 周卫霞,李潮海,刘天学,等 (4315)……………
玉米花生间作对玉米光合特性及产量形成的影响 焦念元,宁堂原,杨萌珂,等 (4324)…………………………
不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型 黄晶晶,井家林,曹德昌,等 (4331)……………………………
植被年际变化对蒸散发影响的模拟研究 陈摇 浩,曾晓东 (4343)…………………………………………………
蝇蛹金小蜂的交配行为及雄蜂交配次数对雌蜂繁殖的影响 孙摇 芳,陈中正,段毕升,等 (4354)………………
西藏飞蝗虫粪粗提物的成分分析及其活性测定 王海建,李彝利,李摇 庆,等 (4361)……………………………
不同水稻品种对稻纵卷叶螟生长发育、存活、生殖及飞行能力的影响 李摇 霞,徐秀秀,韩兰芝,等 (4370)……
种群、群落和生态系统
基于 mtCOII基因对山东省越冬代亚洲玉米螟不同种群的遗传结构分析
李丽莉,于摇 毅,国摇 栋,等 (4377)
………………………………………
……………………………………………………………………………
太湖湿地昆虫群落结构及多样性 韩争伟,马摇 玲,曹传旺,等 (4387)……………………………………………
西江下游浮游植物群落周年变化模式 王摇 超,赖子尼,李新辉,等 (4398)………………………………………
环境和扩散对草地群落构建的影响 王摇 丹,王孝安,郭摇 华,等 (4409)…………………………………………
黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性 杨丽娜,赵允格,明摇 姣,等 (4416)………………………
景观、区域和全球生态
基于景观安全格局的建设用地管制分区 王思易,欧名豪 (4425)…………………………………………………
黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析 赵锐锋,姜朋辉,赵海莉,等 (4436)……………………………
2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析 骆成凤,许长军,游浩妍,等 (4450)………………………
基于“源冶“汇冶景观指数的定西关川河流域土壤水蚀研究 李海防,卫摇 伟,陈摇 瑾,等 (4460)………………
农业景观格局与麦蚜密度对其初寄生蜂与重寄生蜂种群及寄生率的影响 关晓庆,刘军和,赵紫华 (4468)…
CO2 浓度和降水协同作用对短花针茅生长的影响 石耀辉,周广胜,蒋延玲,等 (4478)…………………………
资源与产业生态
城市土地利用的生态服务功效评价方法———以常州市为例 阳文锐,李摇 锋,王如松,等 (4486)………………
城市居民食物磷素消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 王慧娜,赵小锋,唐立娜,等 (4495)……………
研究简报
间套作种植提升农田生态系统服务功能 苏本营,陈圣宾,李永庚,等 (4505)……………………………………
矿区生态产业评价指标体系 王广成,王欢欢,谭玲玲 (4515)……………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*308*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄07
封面图说: 古田山常绿阔叶林景观———亚热带常绿阔叶林是我国独特的植被类型,生物多样性仅次于热带雨林。 古田山地处
中亚热带东部,浙、赣、皖三省交界处,由于其特殊复杂的地理环境位置,分布着典型的中亚热带常绿阔叶林,是生物
繁衍栖息的理想场所,生物多样性十分突出。 中国科学院在这里建立了古田山森林生物多样性与气候变化研究站,
主要定位于研究和探索中国亚热带森林植物群落物种共存机制,阐释生物多样性对森林生态系统功能的影响,以及
监测气候变化对于亚热带森林及其碳库和碳通量的影响。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 14 期
2013 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 14
Jul. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:四川省基金项目(2008NG0002);公益性行业(农业)科研专项(201003016)
收稿日期:2012鄄04鄄12; 摇 摇 修订日期:2012鄄10鄄23
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: stu@ ipni. net
DOI: 10. 5846 / stxb201204120517
周相玉,冯文强,秦鱼生,喻华,廖鸣兰,刘禹池,王昌全,涂仕华. 镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响. 生态学报,2013,33
(14):4289鄄4296.
Zhou X Y, Feng W Q, Qin Y S, Yu H, Liao M L,Liu Y C, Wang C Q, Tu S H. Effects of magnesium, manganese, activated carbon and lime and their
interactions on cadmium uptake by wheat. Acta Ecologica Sinica,2013,33(14):4289鄄4296.
镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用
对小麦镉吸收的影响
周相玉1,2,冯文强1,秦鱼生1,喻摇 华1,廖鸣兰1,刘禹池1,2,王昌全2,涂仕华1,*
(1. 四川省农业科学院土壤肥料研究所, 成都摇 610066; 2. 四川农业大学资源环境学院, 成都摇 611130)
摘要:采用盆栽试验,研究了在镉污染土壤上施用石灰、硫酸镁、硫酸锰和活性炭不同用量以及交互作用对小麦生长和吸收重金
属镉的影响。 研究结果表明,在试验条件下施用适量的硫酸镁、硫酸锰或与石灰配合能明显提高小麦籽粒产量,单施石灰或与
活性炭配合施用降低了小麦籽粒产量;与对照(CK)相比, 所有处理秸秆产量均下降。 施用硫酸镁能显著降低小麦籽粒和秸秆
中 Cd浓度,且随用量的增加而增大。 低量硫酸锰能有效降低小麦籽粒和秸秆中 Cd浓度,高量反而增加小麦对 Cd的吸收。 石
灰、活性炭单独施用或配合施用都能明显减少小麦对 Cd的吸收,但籽 /杆中 Cd比却随石灰用量的增加呈明显的上升趋势。 叶
面喷施硫酸镁对降低小麦吸收镉的效果与土施相当,但叶面喷施硫酸锰却比土施硫酸锰显著降低了小麦籽粒中的镉浓度与吸
收量。 硫酸镁与硫酸锰,或石灰、硫酸镁和硫酸锰 3 种物质配合施用,对小麦籽粒镉浓度和吸收量的降低表现出明显的正交互
作用,对抑制小麦体内镉从秸秆向籽粒的转移具有显著效果。
关键词: 镁;锰;活性炭;石灰;镉;小麦
Effects of magnesium, manganese, activated carbon and lime and their
interactions on cadmium uptake by wheat
ZHOU Xiangyu1, 2, FENG Wenqiang1, QIN Yusheng1, YU Hua1, LIAO Minglan1, LIU Yuchi1,2, WANG
Changquan2, TU Shihua1,*
1 Soil and Fertilizer Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China
2 College of Resources and Environment, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China
Abstract: A pot experiment was conducted to investigate impact of magnesium (Mg), manganese (Mn), activated carbon
and lime and their interactions on wheat growth and cadmium (Cd) uptake from a Cd polluted agricultural soil. Results
showed that application of appropriate amounts of magnesium sulfate (Mg), manganese sulfate (Mn) or in combination
with lime could promote wheat growth and seed yields, while addition of lime alone or in combination with activated carbon
significantly reduced wheat seed yield. Application of Mg significantly reduced concentrations and uptake of Cd in wheat
seeds and straw and positively related to Mg rates. Concentrations and uptake of Cd in wheat seeds and straw were
effectively decreased by the lower rates of Mn but increased by the higher rates. Lime and activated carbon, no matter it was
used alone or together, remarkably restricted Cd uptake by wheat, while Cd ratio of seed / straw tended to increase with lime
rates. Folia spray of Mg was equally effective as incorporating Mg into soil on restricting Cd uptake by wheat but a
significant depressing effect on Cd uptake by folia spray of Mn over soil application of Mn was observed. Whether Mg and
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Mn or lime, Mg and Mn were used together produced pronounced positive interactions on depressing Cd concentrations and
uptake in wheat seeds and significant restrictive effect on Cd transfer from straw to seeds as well.
Key Words: magnesium; manganese; activated carbon; lime; interaction; cadmium uptake
重金属是一类不能降解且具有潜在危害的重要污染物, 能在生物体内富集, 并转化为毒性更强的金属
有机化合物。 重金属在植物体内积累到一定程度时, 就会影响植物对营养元素的吸收、蒸腾作用、光合作用、
呼吸作用等正常生理活动, 改变植物细胞的超微结构, 对植物造成伤害甚至导致死亡[1]。 镉不仅危及植物
的生长发育,而且通过粮、油、水果、蔬菜等农产品进入食物链危害人类健康。 镉进入人体后,会在体内积蓄。
当累积达到致病剂量后,便会引起人体器官 /组织的致畸,致癌,突变等[2]。
植物对重金属的吸收和累积受诸多因素的影响,如土壤质地、水分、有机质、pH 值、共存元素[3鄄6]等。 在
镉污染土壤上,肥际土壤理化性状的变化会影响镉的形态变化和作物对镉的吸收。 例如,施用铁、镁、锰肥能
明显降低旱作土壤中镉的活性和小麦对镉的吸收[7];施用石灰能显著降低土壤有效镉浓度,但石灰过量则会
使小麦显著减产[8鄄9]。 这些研究主要探讨了不同物质单因素处理对小麦吸收镉的影响,对复合因子的研究较
少。 因此,本试验旨在探讨镁、锰、活性炭和石灰不同用量和交互作用,以及镁、锰肥的两种施用方式(土壤施
用和叶面喷施)对小麦吸收镉的影响,从而为镉污染土壤上使用镁,锰,活性炭和石灰等物质抑制作物吸收镉
的合理施用提供技术支撑。
1摇 材料与方法
1. 1摇 供试材料
试验盆栽用土壤采自绵竹市富新镇镉污染水稻土 0—20cm耕层。 样品风干后,除去沙砾及植物残体,用
木槌捣碎后供小麦盆栽使用,部分土样经磨碎过筛后用于基本理化性质以及全镉和有效镉含量测定。 土壤
pH 用 pH计(pHS鄄4C+) 测定(土水比 1颐2. 5),全氮用开氏法,有机质用重铬酸钾外加热法,碱解氮用碱解扩
散法,有效钾用 NH4OAc浸提火焰光度法,有效磷用 Olsen鄄NaHCO3 浸提鄄钼蓝比色法,CEC 用醋酸铵法,全镉
采用 HNO3 鄄HF鄄HC1O4 消煮,火焰原子吸收光谱法(石墨炉 novAA400鄄德国耶拿)测定,有效镉采用 Tessier
(1979) 五步连续提取法第一步: 即 1mol / L 1MgCl2(pH = 7)溶液浸提[10],石墨炉原子吸收光谱法测定。 供
试土壤 pH6. 8,有机质 4. 26% ,碱解氮 156. 9mg / kg,有效磷 18. 3 mg / kg,有效钾 75. 3 mg / kg,阳离子交换量
(CEC)14. 9cmol / kg,全镉 0. 489 mg / kg,有效镉 0. 125mg / kg。 供试作物为川麦 42,由四川省农业科学院作物
研究所提供。
1. 2摇 试验设计
盆栽试验设计共 22 个处理,每个处理重复 3 次。 添加的物料包括硫酸镁,硫酸锰,活性炭(粉状),熟石
灰(Ca(OH) 2),试验设一个无肥对照(CK0)处理和只添加氮、磷、钾肥料的对照处理(CK)。 除 CK0 处理外,
其余处理每千克风干土壤分别添加 0. 20g N、0. 15g P2O5 和 0. 15g K2O。 氮肥为尿素, 磷肥为磷酸二氢钙, 钾
肥为硝酸钾, 活性炭为重庆钟山活性炭制造有限公司生产的环保专用炭(经 Na2S 溶液浸渍处理, 对重金属
有更强吸附能力), 添加的其它试剂均为分析纯。 各元素用量参考一般大田试验中施用量,据其养分用量计
算出对应的肥料用量。 为了比较 Mg和 Mn对小麦吸收 Cd的影响机理是发生在土壤还是植株体内,除土施硫
酸镁和硫酸锰处理外,另外设置叶面喷施硫酸镁和硫酸锰处理(分别在小麦苗期 、拔节孕穗期各喷 1 次)。 试
验各处理的添加物和肥料用量见表 1。
称取 7kg风干土于干净塑料盆中,按照表 1 称取每个处理所需肥料与称好土壤混合均匀。 按 100%田间
持水量加水入陶瓷盆中,然后将塑料盆中混匀的土壤倒入陶瓷盆中,利用毛细作用湿润上层土体,15d 后施
肥。 将称好的氮、磷、钾肥料均匀洒施在离土表 5cm 深处,放置 2d 后播种。 小麦种子经表面消毒后,用去离
子水冲洗 5 次,恒温箱 25益培养 12 h,将吐出芽嘴的健康种子播入土中,每盆 10 颗,三叶期定苗至 7 株,生长
0924 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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期间定量浇水。
表 1摇 镁、锰、活性炭和石灰对小麦生长和吸收镉影响的试验设计
Table 1摇 Experiment design for effect of magnesium, manganese, activated carbon and lime on wheat grow and cadmium uptake
元素 /物料类别
Element type
处理
Treatment
物料组合
Materials used 物料用量 Rate used
*
对照 CK0 - -
CK CO(NH2) 2 +KH2PO4 +KNO3 0. 2+0. 15+0. 15
Mg 镁 1 CK + MgSO4·7H2O 1
镁 2 CK + MgSO4·7H2O 2
镁 4 CK + MgSO4·7H2O 4
镁 8 CK + MgSO4·7H2O 8
镁(叶施) CK + MgSO4·7H2O 0. 1
石灰 石灰 1 CK + Ca(OH) 2 0. 34
石灰 2 CK + Ca(OH) 2 0. 67
石灰 3 CK + Ca(OH) 2 1. 34
石灰 4 CK + Ca(OH) 2 2. 68
Mn 锰 0. 2 CK + MnSO4·7H2O 0. 2
石灰 2+锰 0. 1 CK +Ca(OH) 2 +MnSO4· H2O 0. 67+0. 1
石灰 2+锰 0. 2 CK +Ca(OH) 2 +MnSO4· H2O 0. 67+0. 2
石灰 2+锰 0. 4 CK +Ca(OH) 2 +MnSO4· H2O 0. 67+0. 4
石灰 2+锰 0. 8 CK +Ca(OH) 2 +MnSO4· H2O 0. 67+0. 8
锰(叶施) CK + MnSO4·7H2O 0. 05
活性炭 石灰 2+炭 1 CK +Ca(OH) 2 +活性炭 0. 67+0. 67
石灰 2+炭 2 CK +Ca(OH) 2 +活性炭 0. 67+1. 34
Mg + Mn 镁 2+ 0. 2 CK +MgSO4·7H2O+MnSO4·H2O 2+0. 2
石灰+Mg 石灰 2+镁 2 CK + MgSO4·7H2O+Ca(OH) 2 0. 67+2
石灰+Mg+Mn 石灰 2+镁 2+锰 0. 2 CK + MgSO4·7H2O+MnSO4·H2O+Ca(OH) 2 0. 67+2+0. 2
摇 摇 *石灰和活性炭用量为 g / kg土壤; Mg和 Mn土施用量为 mmol / kg土壤, 叶面喷施为%(分别在小麦苗期 、拔节孕穗期喷 1 次,共喷 3 次)
1. 3摇 测定项目与方法
小麦成熟后收获地上部分,干燥后测定小麦基本生物性状。 将秸秆样品和籽粒样品置于烘箱 65益烘干
至恒重,磨碎后过 40 目尼龙筛,然后用 HNO3 鄄HClO4 消解法进行分析测定,试验中采用消煮空白和标准样品
进行质量控制和回收率校正,火焰原子吸收光谱法测定小麦秸秆和籽粒 Cd 含量。 小麦植株 Cd 吸收量(滋g /
盆)=植株生物量(g / pot)伊植株 Cd浓度(mg / kg)。 试验数据采用 DPS软件进行方差分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 镁,锰,活性炭和石灰对小麦产量及构成因素的影响
镁、锰、活性炭和石灰对小麦产量及构成因素的影响见表 2。 与无肥处理(CK0)相比所有施肥处理均显
著提高小了麦籽粒产量、秸秆产量及产量构成因素数值。 在施肥处理中,以镁 2,石灰 2+锰 0. 8,石灰 2+镁 2+
锰 0. 2 三个处理的小麦有效穗数最高,但与 CK差异不显著;镁 4、镁 8、锰(叶施)、镁 2+锰 0. 2、石灰 2+炭 1、
石灰 3 和石灰 4 都显著降低了小麦的有效穗。 在 NPK处理的基础上添加其他物料显著降低了小麦穗粒数和
千粒重,其中以石灰 2+炭 2 处理的有效穗数最低;使千粒重降低幅度最大的为石灰 2+炭 2 处理,其降幅达到
显著水平。 小麦籽粒产量以石灰 2+镁 2+锰 0. 2 处理为最高,为 24. 22g /盆,但与 CK处理的差异不显著;镁 2
+锰 0. 2、石灰 2+炭 1、石灰 2+炭 2、石灰 2、石灰 3 和石灰 4 的小麦籽粒产量均显著低于 CK处理;其余处理与
CK差异不显著。 小麦秸秆产量以 CK为最高,其中以镁 2+锰 0. 2 处理降低幅度最大,为 8. 68g /盆,达到了显
著水平。
1924摇 14 期 摇 摇 摇 周相玉摇 等:镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响 摇
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表 2摇 镁、锰、活性炭和石灰对小麦生长的影响
Table 2摇 Effect of magnesium, manganese, activated carbon and lime on wheat growth
处理
Treatment
有效穗数
Effective ear
穗粒数
Grain / ear
千粒重 Wt / g
/ 1000鄄grain
籽粒产量 / (g /盆)
Grain yield
秸秆产量 / (g /盆)
Straw yield
CK0 12f 17. 92g 42. 91d 14. 07h 14. 30h
CK 21abc 28. 22a 53. 66a 22. 37abc 29. 74a
镁 1 20abcde 21. 04bcdefg 50. 25abc 20. 67abcdef 24. 42bcdef
镁 2 22ab 21. 41bcdefg 52. 09ab 24. 15a 22. 35efg
镁 4 18de 24. 56abc 47. 72abcd 20. 79abcdef 24. 42bcdef
镁 8 18e 23. 97bcd 48. 29abcd 20. 31abcdefg 26. 86abcde
镁(叶施) 19abcde 23. 99bcd 47. 30bcd 21. 90abcd 25. 67abcdef
石灰 1 20abcde 22. 48bcdef 51. 53ab 20. 09abcdefg 27. 30abcd
石灰 2 20abcde 21. 93bcdrfg 49. 40abc 19. 03cdefg 25. 47abcdef
石灰 3 18e 18. 87fg 49. 68abc 18. 46cdefg 22. 82defg
石灰 4 18de 18. 29g 48. 52abcd 17. 06fgh 22. 01fg
锰 0. 2 19abcde 24. 63ab 49. 62abc 22. 31abc 26. 04abcde
石灰 2+锰 0. 1 19bcde 22. 94bcde 51. 22ab 22. 38abc 24. 46bcdef
石灰 2+锰 0. 2 21abcd 20. 66cdefg 51. 64ab 22. 32abc 25. 19abcdef
石灰 2+锰 0. 4 19abcde 23. 16bcde 47. 6abcd 21. 28abcde 27. 11abcd
石灰 2+锰 0. 8 22a 20. 59defg 51. 03ab 23. 22ab 27. 74abc
锰(叶施) 18e 24. 81ab 47. 68abcd 20. 87abcdef 25. 78abcdef
石灰 2+炭 1 18cde 18. 74fg 50. 87ab 17. 61efgh 27. 16abcd
石灰 2+炭 2 20abcde 18. 04g 44. 32cd 16. 43gh 28. 85ab
镁 2+ 0. 2 18cde 19. 33efg 50. 91ab 18. 10defg 21. 06g
石灰 2+镁 2 20abcde 21. 67bcdefg 49. 75abc 21. 56abcd 23. 60cdefg
石灰 2+镁 2+锰 0. 2 22ab 22. 52bcdef 49. 71abc 24. 22a 29. 56a
摇 摇 同列平均值后的不同字母表示处理间差异显著(P<0. 05),相同字母则差异不显著
2. 2摇 镁、锰、活性炭和石灰对小麦吸收镉的影响
2. 2. 1摇 不同用量的石灰对小麦吸收镉的影响
从表 3 看出,施用氮磷钾肥较无肥处理明显促进了小麦对 Cd 的吸收,但降低了 Cd 从秸秆向籽粒的转
移。 施用石灰能显著降低小麦籽粒和秸秆中 Cd浓度和吸收量, 对 Cd 浓度降低的效果随石灰用量增加而增
加,最高量的石灰处理籽粒 Cd浓度为 0. 071mg / kg,比 CK降低了 43% ;最高石灰用量处理的秸秆 Cd 浓度为
1. 74 滋g /盆,较 CK 下降了 75% 。 就 Cd 吸收量而言,不同用量石灰处理间的差异不显著;当石灰用量
逸0郾 66g / kg时,即石灰 2 及其以后的高用量处理,籽粒吸收的 Cd无明显变化。 秸秆中的 Cd 吸收量随石灰用
量增加而显著降低。 从 Cd 在小麦体内的分配比例来看,表观上显示出高量石灰促进了 Cd 从秸秆向籽粒的
转移,但实际上却是因为籽粒 Cd含量保持相对稳定而秸秆 Cd含量显著降低之故。 石灰对小麦吸收 Cd 的抑
制作用大致可归咎于两个方面的原因,一是石灰施入土壤后能升高土壤 pH,增加土壤表面的可变电荷量和对
Cd2+的吸附能力;二是促进 Cd2+水解为吸附作用更强的 Cd(OH) +, 使得土壤中的交换性 Cd浓度降低[11]。
表 3摇 不同石灰用量对小麦镉吸收的影响
Table 3摇 Cd uptake by wheat as affected by different rates of lime
处理
Treatment
籽粒镉浓度
Cd conc. in seed
/ (mg / kg)
籽粒镉含量
Cd content in seed
/ (滋g /盆)
秸秆镉浓度
Cd conc. in straw
/ (mg / kg)
秸秆镉含量
Cd content in straw
/ (滋g /盆)
籽 /秆 Cd比例
Cd ratio of seed / straw
CK0 0. 1148a 1. 62b 0. 1741bc 2. 49d 0. 65
CK 0. 124a 2. 79a 0. 236a 6. 99a 0. 40
石灰 1 0. 083b 1. 59b 3. 14b 0. 51
石灰 2 0. 082b 1. 39b 0. 102cd 0. 54
石灰 3 0. 076bc 1. 40b 0. 09de 2. 05cd 0. 68
石灰 4 1. 41b 0. 078e 1. 74d 0. 81
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2. 2. 2摇 不同用量的硫酸镁对小麦吸收镉的影响
不同用量的硫酸镁对小麦籽粒和秸秆的 Cd浓度影响差异显著(表 4)。 所有的硫酸镁处理都比 CK显著
降低了小麦籽粒的 Cd浓度和吸收量。 当硫酸镁用量从 1mmol / kg 增至 8mmol / kg 时,小麦籽粒 Cd 浓度下降
了 34%—60% ,Cd吸收量的变化趋势也基本一致。 叶面喷施 0. 1% 硫酸镁后,小麦籽粒中的 Cd 浓度与镁 1
处理相当。 不同硫酸锰用量和施用方式处理的小麦秸秆 Cd 浓度与吸收量都高于籽粒,其变化趋势也与上述
的籽粒 Cd 一致。 从籽 /杆 Cd 比例来看,镁 2 和镁(叶施)处理高于 CK, 最高量硫酸镁处理籽杆 Cd 比例最
小。 当硫酸镁与石灰配合施用时,小麦籽粒 Cd浓度与单施硫酸镁相比没有变化,但籽粒 Cd 含量、秸秆 Cd 浓
度和含量都比单施硫酸镁显著降低,表现出一定的正交互作用。
表 4摇 不同硫酸镁用量(1, 2, 4, 8 mmol / kg)对小麦吸收镉的影响
Table 4摇 Cd uptake by wheat as affected by different rates (1, 2, 4, 8 mmol / kg) of manganese
处理
Treatment
籽粒镉浓度
Cd conc. in seed
/ (mg / kg)
籽粒镉含量
Cd content in seed
/ (滋g /盆)
秸秆镉浓度
Cd conc. in straw
/ (mg / kg)
秸秆镉含量
Cd content in straw
/ (滋g /盆)
籽 /秆 Cd比例
Cd ratio of seed / straw
CK 0. 124a 2. 79a 0. 236a 6. 99a 0. 40
镁 1 0. 082b 1. 69b 0. 196b 4. 79b 0. 35
镁 2 0. 065c 1. 57b 0. 159cd 3. 56c 0. 44
镁 4 0. 057cd 1. 18c 0. 144d 3. 47c 0. 34
镁 8 0. 050d 1. 02c 0. 119e 3. 23cd 0. 32
镁(叶施) 0. 080b 1. 74b 0. 156cd 3. 95bc 0. 44
石灰 2+镁 2 0. 065c 1. 39bc 0. 122e 2. 93d 0. 48
总体来看,所有硫酸镁处理小麦籽粒和秸秆中的镉的浓度和吸收量都低于 CK,Cd 在小麦体内的分配为
秸秆>籽粒, 说明镁抑制了小麦对 Cd 的吸收,并减少了镉从秸秆向籽粒的转移,这与蓝兰[7]等人的研究结果
一致。 在其它作物上,一些研究小组 Kashem 和 Kawai[12]报道了施用 Mg 肥能解除日本芸苔属菠菜 Cd 的毒
害,增加菠菜产量。 Hermans等人[13]发现了 Mg 解除 Cd 对植物毒害的几个基因,指出 Mg 对 Cd 的解毒作用
部分归咎于 Mg能维持植物体内的 Fe 浓度,提高植物抗氧化能力,从而解除毒害和 /或保护光合作用器官。
此外,在动物上,Mg也发挥了卓越的解除 Cd毒害的作用[14鄄16]。
2. 2. 3摇 不同用量的硫酸锰与石灰配合施用对小麦吸收镉的影响
在石灰的基础上施用硫酸锰或在硫酸锰的基础上施用石灰都进一步降低了秸秆籽粒中的 Cd 浓度与含
量(石灰 2+锰 0. 8 处理除外)(表 5)。 在石灰的基础上施用硫酸锰对小麦籽粒 Cd 的降低幅度为 4%—23% ,
并随硫酸锰用量的增加而降低;在硫酸锰的基础上添加石灰,比单施硫酸锰降低了 19%的籽粒 Cd 浓度和
18%的吸收量。 小麦叶面喷施硫酸锰对籽粒 Cd浓度降低的效果与石灰 2+锰 0. 4 处理相当,表明叶面喷施锰
比土施锰更能有效降低小麦籽粒的 Cd 浓度和吸收量。 当硫酸镁与硫酸锰配合施用或当硫酸镁、硫酸锰与石
灰一起施用时,对籽粒 Cd 浓度和吸收量的降低达到最低值。 硫酸镁+硫酸锰比单施其中任何一种物质都能
进一步降低小麦籽粒的 Cd 浓度,并且能够明显的降低籽杆 Cd 的比例,表现出正交互作用。 石灰、硫酸镁和
硫酸锰三种物质同时施用时,小麦籽粒 Cd 浓度和吸收量显著或明显低于单施任何一种物质,说明了这些物
质配合施用对降低小麦吸收 Cd具有显著正交互作用。
不同处理对秸秆中 Cd浓度和含量的影响与籽粒的情况有所不同。 就不同硫酸锰用量而言,两个低量硫
酸锰处理(石灰 2+锰 0. 1 和石灰 2+锰 0. 2)比单独使用硫酸锰降低了小麦秸秆中的 Cd浓度和吸收量,比单施
石灰增加了秸秆中的 Cd浓度和吸收量。 在石灰 2+锰 0. 2 处理基础上继续增加硫酸锰用量,秸秆中的 Cd 浓
度与吸收量却显著增加。 叶面喷施硫酸锰对秸秆的 Cd 浓度和吸收量的影响与单独土施硫酸锰相当。 镁与
锰,石灰、镁与锰的配合施用对小麦秸秆中的 Cd 浓度和吸收量的影响与籽粒的情况相反。 镁与锰配合施用
比单独施用硫酸锰或石灰增加了秸秆中的 Cd浓度和吸收量;石灰 2+镁 2 +锰 0. 2 处理比镁 2+锰 0. 2、石灰 2
3924摇 14 期 摇 摇 摇 周相玉摇 等:镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响 摇
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+锰 0. 2 或石灰 2+镁 2 处理进一步增加了秸秆中的 Cd 浓度和吸收量。 这些结果显示,几种物质的配合施用
有利于显著降低小麦籽粒中的 Cd 浓度与吸收量,但显著增加秸秆中的 Cd,阻止了 Cd 从秸秆向籽粒的转移,
产生最低的籽 /秆 Cd比例,以石灰 2+镁 2 +锰 0. 2 处理籽 /秆 Cd 比例为最小(0. 24),其次为石灰+锰 0. 4 处
理(0. 27)。
表 5摇 不同用量的硫酸锰与石灰配合施用对小麦吸收镉的影响
Table 5摇 Cd uptake by wheat as affected by different rates of manganese and lime
处理
Treatment
籽粒镉浓度
Cd conc. in seed
/ (mg / kg)
籽粒镉含量
Cd content in seed
/ (滋g /盆)
秸秆镉浓度
Cd conc. in straw
/ (mg / kg)
秸秆镉含量
Cd content in straw
/ (滋g /盆)
籽 /秆 Cd比例
Cd ratio of
seed / straw
石灰 2 0. 082b 1. 39b 0. 102cd 0. 54
锰 0. 2 1. 92b 0. 126de 3. 28cd 0. 59
石灰 2+锰 0. 1 0. 079bc 1. 77bc 0. 119c 2. 89c 0. 61
石灰 2+锰 0. 2 0. 070cd 1. 57bcd 0. 112c 2. 83c 0. 56
石灰 2+锰 0. 4 0. 063d 1. 33d 0. 183b 4. 95b 0. 27
石灰 2+锰 0. 8 0. 069cd 1. 59bcd 0. 163b 4. 52b 0. 35
锰(叶施) 0. 064d 1. 34cd 0. 126c 3. 22c 0. 41
镁 2+锰 0. 2 0. 060ef 1. 11d 0. 147cd 3. 08cd 0. 36
石灰 2+镁 2 +锰 0. 2 1. 25cd 0. 172bc 5. 09b 0. 24
硫酸锰对小麦吸收 Cd 的抑制作用,可能归因于 Mn2+施入土壤后,在好气条件下被氧化成氧化锰
(MnO2),在氧化锰的形成过程中土壤中的一些金属离子被共沉淀,形成的锰氧化物对金属离子如 Pb2
+,Ni2+,
Cu2+,Zn2+,Cd2+,Mn2+等具有很强的吸附能力[17鄄20]。 这些被锰氧化物持留的 Cd2+,难以被 NH4OAc 置换出
来[17],从而降低土壤 Cd的有效性。 小麦叶面喷施硫酸锰也能有效降低小麦对 Cd 的吸收,抑制 Cd 向籽粒的
转移,表明 Mn抑制小麦对 Cd吸收机理可能同时发生在土壤和植株体内。
2. 2. 4摇 不同用量的活性炭与石灰配合施用对小麦吸收镉的影响
在施用石灰的基础上添加不同用量的环保专用活性炭,能够显著降低小麦籽粒和秸秆的 Cd 浓度和吸收
量(表 6)。 从籽粒镉浓度来看,单施石灰和活性炭+石灰处理间的差异不显著,但高量活性炭处理籽粒 Cd 浓
度最低。 小麦籽粒的 Cd吸收量变化趋势与 Cd浓度一致,并且 3 个处理间的差异不显著,但都显著低于 CK。
施用活性炭降低了小麦籽 /杆 Cd的比例,高量活性炭处理优于低量处理。 活性炭因具有巨大的比表面积、较
高的孔隙结构及丰富的表面官能团,对金属离子吸附速率快、容量大而广泛用于废水处理,对镉的最大吸附量
可高达 38. 03 mg / g[21]和 47. 85 mg / g[22]。 通常认为,对镉的吸附起决定作用的是其表面化学性质,离子交换
在吸附过程中发挥了重要的作用。 本试验所用活性炭为环保专用碳经 Na2S处理,对土壤 Cd的吸附和钝化效
果应优于普通活性炭。
表 6摇 不同用量的活性炭与石灰配合施用对小麦吸收镉的影响
Table 6摇 Cd uptake by wheat as affected by different rates (0. 67, 1. 34g / kg) of activated carbon and lime
处理
Treatment
籽粒镉浓度
Cd conc. in seed
/ (mg / kg)
籽粒镉含量
Cd content in seed
/ (滋g /盆)
秸秆镉浓度
Cd conc. in straw
/ (mg / kg)
秸秆镉含量
Cd content in straw
/ (滋g /盆)
籽 /秆 Cd比例
Cd ratio of
seed / straw
CK 0. 125a 2. 79a 0. 236a 6. 99a 0. 4
石灰 2 0. 082bc 1. 39b 0. 102cd 2. 58bc 0. 54
石灰 2+炭 1 0. 061c 1. 14b 0. 111c 2. 99b 0. 38
石灰 2+炭 2 0. 051c 0. 85b 0. 092d 2. 66bc 0. 32
3摇 结论
单独或配合施用适量石灰、硫酸镁、硫酸锰、环保专用活性炭都能有效降低小麦对 Cd 的吸收,使小麦籽
4924 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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粒镉浓度低于国家限量指标。 施用硫酸镁能显著降低小麦籽粒和秸秆 Cd 浓度和吸收量,其效果随用量增加
而增加。 低量硫酸锰能有效降低小麦籽粒和秸秆 Cd浓度,高量反而增加小麦对 Cd 的吸收。 石灰、活性炭单
独施用或配合施用都能抑制小麦对 Cd的吸收和 Cd 向籽粒的转移,但籽 /杆 Cd 比例却随石灰用量呈明显的
上升趋势。 施用硫酸镁能同时减少小麦籽粒和秸秆中的 Cd,而硫酸锰能明显增加小麦秸秆中 Cd 的含量, 却
抑制了 Cd 向籽粒的转移。 叶面喷施硫酸镁降低小麦吸收镉的效果与土施硫酸镁相当,但叶面喷施硫酸锰却
比土施硫酸锰显著降低了小麦籽粒中的镉浓度与吸收量。 硫酸镁与硫酸锰,或石灰、硫酸镁和硫酸锰 3 种物
质配合施用,对小麦籽粒镉浓度和吸收量的降低表现出明显的正交互作用,对抑制小麦体内镉从秸秆向籽粒
的转移具有显著效果。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 14 Jul. ,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
A review of the researches on Alectoris partridge SONG Sen, LIU Naifa (4215)………………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Effects of precipitation and nitrogen addition on photosynthetically eco鄄physiological characteristics and biomass of four tree seed鄄
lings in Gutian Mountain, Zhejiang Province, China YAN Hui, WU Qian, DING Jia, et al (4226)……………………………
Effects of low temperature stress on physiological鄄biochemical indexes and photosynthetic characteristics of seedlings of four plant
species SHAO Yiruo, XU Jianxin, XUE Li, et al (4237)…………………………………………………………………………
Decomposition characteristics of maize roots derived from different nitrogen fertilization fields under laboratory soil incubation
conditions CAI Miao,DONG Yanjie,LI Baijun,et al (4248)………………………………………………………………………
The responses of leaf osmoregulation substance and protective enzyme activity of different peanut cultivars to non鄄sufficient irriga鄄
tion ZHANG Zhimeng,SONG Wenwu,DING Hong,et al (4257)…………………………………………………………………
Interannual variation of soil seed bank in Picea schrenkiana forest in the central part of the Tianshan Mountains
LI Huadong, PAN Cunde, WANG Bing,et al (4266)
……………………
………………………………………………………………………………
Physiological & ecological effects of companion鄄planted grow seedlings of two crops in the same hole
LI Lingli, GUO Hongxia, HUANG Genghua, et al (4278)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of magnesium, manganese, activated carbon and lime and their interactions on cadmium uptake by wheat
ZHOU Xiangyu, FENG Wenqiang, QIN Yusheng, et al (4289)
……………………
……………………………………………………………………
Effects of increased concentrations of gas CO2 on mineral ion uptake, transportation and distribution in Phyllostachys edulis
ZHUANG Minghao, CHEN Shuanglin, LI Yingchun, et al (4297)
…………
…………………………………………………………………
Effects of pH, Fe and Cd concentrations on the Fe and Cd adsorption in the rhizosphere and on the root surfaces of rice
LIU Danqing, CHEN Xue, YANG Yazhou, et al (4306)
……………
…………………………………………………………………………
Effects of low鄄light stress on maize ear development and endogenous hormones content of two maize hybrids (Zea mays L. ) with
different shade鄄tolerance ZHOU Weixia, LI Chaohai, LIU Tianxue, et al (4315)…………………………………………………
Effects of maize椰peanut intercropping on photosynthetic characters and yield forming of intercropped maize
JIAO Nianyuan, NING Tangyuan, YANG Mengke,et al (4324)
…………………………
……………………………………………………………………
Cloning root system distribution and architecture of different forest age Populus euphratica in Ejina Oasis
HUANG Jingjing, JING Jialin, CAO Dechang, et al (4331)
……………………………
………………………………………………………………………
Impact of vegetation interannual variability on evapotranspiration CHEN Hao, ZENG Xiaodong (4343)………………………………
Mating behavior of Pachycrepoideus vindemmiae and the effects of male mating times on the production of females
SUN Fang, CHEN Zhongzheng, DUAN Bisheng, et al (4354)
……………………
……………………………………………………………………
Component analysis and bioactivity determination of fecal extract of Locusta migratoria tibetensis (Chen)
WANG Haijian, LI Yili, LI Qing, et al (4361)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of different rice varieties on larval development, survival, adult reproduction, and flight capacity of Cnaphalocrocis
medinalis (Guen佴e) LI Xia, XU Xiuxiu, HAN Lanzhi, et al (4370)……………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Genetic structure of the overwintering Asian corn borer,Ostrinia furnacalis(Guen佴e)collections in Shandong of China based on
mtCOII gene sequences LI Lili,YU Yi,GUO Dong,TAO Yunli,et al (4377)……………………………………………………
The structure and diversity of insect community in Taihu Wetland HAN Zhengwei, MA Ling, CAO Chuanwang, et al (4387)………
Annual variation pattern of phytoplankton community at the downstream of Xijiang River
WANG Chao, LAI Zini, LI Xinhui, et al (4398)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Effect of species dispersal and environmental factors on species assemblages in grassland communities
WANG Dan, WANG Xiao忆an, GUO Hua, et al (4409)
………………………………
……………………………………………………………………………
Cyanobacteria diversity in biological soil crusts from different erosion regions on the Loess Plateau: a preliminary result
YANG Lina, ZHAO Yunge, MING Jiao, et al (4416)
……………
………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Zoning for regulating of construction land based on landscape security pattern WANG Siyi,OU Minghao (4425)………………………
Fragmentation process of wetlands landscape in the middle reaches of the Heihe River and its driving forces analysis
ZHAO Ruifeng, JIANG Penghui, ZHAO Haili, et al (4436)
………………
………………………………………………………………………
Analysis on grassland degradation in Qinghai Lake Basin during 2000—2010
LUO Chengfeng,XU Changjun,YOU Haoyan,et al (4450)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Research on soil erosion based on Location-weighted landscape undex(LWLI) in Guanchuanhe River basin, Dingxi, Gansu
Province LI Haifang,WEI Wei, CHEN Jin, et al (4460)…………………………………………………………………………
Effects of host density on parasitoids and hyper-parasitoids of cereal aphids in different agricultural landscapes
GUAN Xiaoqing, LIU Junhe, ZHAO Zihua (4468)
………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of interactive CO2 concentration and precipitation on growth characteristics of Stipa breviflora
SHI Yaohui, ZHOU Guangsheng, JIANG Yanling, et al (4478)
…………………………………
……………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Eco-service efficiency assessment method of urban land use: a case study of Changzhou City, China
YANG Wenrui, LI Feng, WANG Rusong, et al (4486)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Changes in phosphorus consumption and its environmental loads from food by residents in Xiamen City
WANG Huina,ZHAO Xiaofeng,TANG Lina, et al (4495)
………………………………
…………………………………………………………………………
Research Notes
Intercropping enhances the farmland ecosystem services SU Benying, CHEN Shengbin, LI Yonggeng, et al (4505)…………………
Assessment indicator system of eco-industry in mining area WANG Guangcheng, WANG Huanhuan, TAN Lingling (4515)…………
2254 　 生　 态　 学　 报　 　 　 33 卷　
《生态学报》2013 年征订启事
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高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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第 33 卷摇 第 14 期摇 (2013 年 7 月)
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Vol郾 33摇 No郾 14 (July, 2013)
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