物种多样性种植：农田重金属污染修复的新思路讲稿资料

1、1物种多样性种植：农田重金属污染修复的新思路 我国农田土壤重金属污染严重（18%耕地），农产品重金属超标严重（10%粮食、28%稻米）。 重金属污染治理已成为国家需求（Xiao等，2011）。3.1 中国农田土壤重金属污染土壤重金属污染中国重金属污染区云南2 云南农田土壤重金属污染严重(19%)，是我国的重点防治区域。云南铅锌矿资源丰富，占全国的20%。农田土壤受到Cd(6%) 、Pb (7%)污染，最严重的区域为铅锌矿周边农田。Cd、Pb是国家重金属污染防治第一类控制元素、也是农产品质量安全控制元素。3.2 云南铅锌矿周边农田土壤重金属污染铅锌矿区重金属污染铅锌冶炼厂重金属污染3某铅锌矿是中

2、国第二大铅锌矿，矿区面积160公顷， 周边农田约3000公顷。国家重金属污染重点防控区（金沙江流域者海片区）。铅锌矿3.3 云南某铅锌矿周边农田矿区周边农田43.4 某铅锌矿周边农田土壤及作物重金属含量 农田土壤Cd 、 Pb超标率分别为55%、90% （国家土壤二级标准GB15618-1996，Cd 0.3 mg/kg, Pb 250 mg/kg，pH6.5）。Pb5土壤Cd、Pb影响玉米籽粒Cd、Pb含量。玉 米籽粒Cd、Pb超标率分别为99%、100%（国家食品卫生标准GB14935-94, Cd 0.05 mg/kg, Pb 0.4 mg/kg）。加强农田土壤Cd、Pb污染修复迫在眉睫

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转移因子12.3811.6含量为普通植物的倍数10-50034210-500478123.11 富集植物重金属化学形态及亚细胞分布研究研究了重金属化学形态、亚细胞分布。表明Cd、Pb主要分布在细胞 壁、液泡等部位。为重金属累积机理研究奠定了基础。续断菊镉的亚细胞分布 小花南芥根细胞Pb分布 （10000） 国家自然科学基金项目(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.续断菊叶镉的化学形态133.12 富集植物根系分泌物研究分析了根系分泌物与重金属的关系。酒石酸是主要根系分泌物。 为根系分泌物研究奠定基础。国家自然科学基金项目(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处理对续断菊根系分泌物的影响Pb处理对小花南芥根系分泌物的影响143.13 植物根部共生菌研究续断菊根内共生AMF菌丝（ 40）分离、培养了植物共生菌，建立了共生体系。研究了土壤Cd含量与玉米根部共生菌（AMF）感染率的关系。为根部共生菌研究打下了基础。国家自然科学基金项目(41101486)。Zhan FD et al., World J. Microbiol. Biotechnol., 2011, 27 : 2483 - 2489.玉米根内共生菌DSE菌丝（ 40）土壤Cd含量与玉米根部AMF感染率153.14 间作体系研究国家重大水专项（2009ZX07102-04）。Zu

7、 YQ et al., Commun. Soil Sci. Plant Analysis, 2011, 76 : 493 - 498.湛方栋等，环境科学学报，2012, 32 (4) : 847 - 855.研究了玉米-蔬菜间作体系的重金属累积特征、富集植物-作物间 作的根系空间分布特征。为间作和根系空间分布研究奠定了基础。玉米间作小花南芥玉米间作青花163.15 富集植物与作物间作修复的优势占用耕地停止生产不占耕地无产品正常生产单作间作产品安全难以实施修复污染修复污染可行性强间作修复植物修复发 展173.16 间作修复重金属污染土壤研究作物与作物间作提高资源利用率、增产的根际 特征、机理有较

8、多研究（Li Long等，2007）。富集植物与作物间作的研究已经开始，表明具 有较好的修复效果，如： 印度芥菜间作苜蓿修复Cd（李新博等，2009）。 东南景天间作玉米修复Cd、Zn（Wu等，2007）。 蜈蚣草间作甘蔗修复As（宁平等，2011）。 天蓝遏蓝菜间作大麦修复Zn（Gove等，2002）但修复的根际特征、作用机理仍不清楚，必须 大力加强研究。 蜈蚣草间作甘蔗东南景天间作玉米AsCd /Zn18 3.17 科学假说与问题提出？根际特征变化-协同：根系空间分布根系分泌物根部共生菌富集植物与作物间作重金属吸收过程改变：识别行为、重金属形 态、生物有效性、吸收运转重金属累积特征增加：富

9、集植物重金属累积降低：作物重金属含量机理NSFC-云南联合基金（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。续断菊(Sonchus asper (L.)Hill)，富集 Cd，菌根植物。本土植物、适应性强、生物安全。作物 玉米为菌根作物。 蚕豆为菌根、根瘤作物。 矿区周边农田的主栽作物。小花南芥(Arabis alpinal var. parviflora Franch) 续断菊(Sonchus asper (L.)Hill)PbCd203.19 富集植物、作物间作体系玉米-蚕豆

10、轮作， 并与小花南芥、续 断菊间作。不同科属、不同株形、不同资源需求、 时空耦合好、 间作性强、 优势互补、 边修复边生产。富集植物-作物间作修复体系小花南芥续断菊玉米蚕豆21研究富集植物与作物的“根-根”识别行为。分析根系形态与拓扑构型、重金属识别行为、吸收过程及累积特征。阐明根系空间分布对重金属识别行为、吸收过程的影响。根系空间分布异质性根系拓扑构型重金属识别行为、吸收过程Cd 2+Cd 2+Cd 2+3.20 间作体系根系空间分布异质性研究22研究富集植物与作物的“根-根系分泌物-根”行为。分析根系分泌物种类与数量、土壤Cd、Pb形态、生物有效性及累积特征。探讨根系分泌物对重金属形态、生物有效性的影响。根系分泌物重金属形态、生物有效性变化Pb 2+Cd 2+Zn2+根系分泌物（有机酸）有机酸H +螯合物酶3.21 间作体系根系分泌物研究23 研究富集植物与作物的“根-根部共生菌-根”行为，分析宿主植物-共生菌体系中植物的Cd、Pb吸收、运转过程及富集特征。阐明根部共生菌对重金属吸收、运转过程的影响。分室隔网培养系统植物根室施用109Cd、212Pb菌根室重金属吸收、运转过程3.22 间作体系根部共生菌研究24分析间作根际特征及协同作用对增加富集植物重金属累积、降低作物重金属含量的贡献。探讨富集植物-作物间作修复土壤重