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Seedling growth and metal accumulation of selected woody species in copper and lead/zinc mine tailings

Journal of Environmental Sciences 2011年第2期23卷 266-274页

作者： Xiang Shi Xiaolei Zhang Guangcai chen yitai chen Ling Wang Xiaoquan Shan Research Institute of Subtropical Forestry Chinese Academy of Forestry Fuyang 311400 China College of Forestry Shandong Agricultural University Taian 271018 China College of Agronomy and Biotechnology Yunnan Agricultural University Kunming 650201 China State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology Research Center for Econvironmental Sciences Chinese Academy of Sciences Beijing 100085 China

A greenhouse pot experiment was conducted to evaluate the potential of selected woody plants for revegetation in copper （Cu） and lead/zinc （Pb/Zn） mine tailing areas. Five woody species （Amorpha fruticosa Linn, Vitex trifolia Linn. var. simplicifolia Chum, Glochidion puberum （Linn.） Hutch, Broussonetia papyrifera, and Styrax tonkinensis） and one herbaceous species （ Sesbania cannabina Pets） were planted in Cu and Pb/Zn tailings to assess their growth, root morphology, nutrition uptake, metal accumulation, and translocation in plants. Amorpha fruticosa maintained normal growth, while the other species demonstrated stress related growth and root development. Sesbania cannabina showed the highest biomass among the plants, although it decreased by 30% in Cu tailings and 40% in Pb/Zn railings. Calculated tolerance index （TI） values suggested that A. fruticosa, an N-fixing shrub, was the most tolerant species to both tailings （TI values 0.92-1.01）, while S. cannabina had a moderate TI of 0.65-0.81 and B. papyrifera was the most sensitive species, especially to Pb/Zn tailings （TI values 0.15-0.19）. Despite the high concentrations of heavy metals in the mine tailings and plants roots, only a small transfer of these elements to the aboveground parts of the woody plants was evident from the low translocation factor （TF） values. Among the woody plants, V. trifolia var. simplicifolia had the highest TF values for Zn （1.32）, Cu （0.78）, and Pb/Zn （0.78）. The results suggested that A. fruticosa and S. cannabina, which have the highest tolerance and biomass production, respectively, demonstrated the potential for tailings revegetation in southern China.

关键词： woody plants mine tailing tolerance revegetation root

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Woody species Rhus chinensis Mill. seedlings tolerance to Pb:Physiological and biochemical response

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Journal of Environmental Sciences 2019年第4期31卷 63-73页

作者： Xiang Shi Shufeng Wang Dongxue Wang Haijing Sun yitai chen Jianfeng Liu Zeping Jiang Research Institute of Subtropical Forestry Key Laboratory of Tree Breeding of Zhejiang ProvinceChinese Academy of Forestry Research Institute of Forestry Chinese Academy of Forestry Forestry College of Inner Mongolia Agricultural University

Screening potential plant species is a crucial consideration in phytoremediation *** previous study demonstrated that Rhus chinensis Mill. seedlings had potentials for phytoremediation of Pb contaminated soil. However, its bioaccumulation and tolerance characteristics remain unclear. Seedling growth, LMWOAs secreted by roots, Pb subcellular distribution and chemical forms, and mineral elements in R. chinensis tissues were evaluated under different Pb concentrations(0, 25, 50, 100, 200 and 400 mg/L) in culture solution at14 days after planting. R. chinensis did not show visual symptoms of Pb toxicity under lower Pb treatments; however, Pb significantly declined the growth of seedlings under higher Pb treatments. Higher Pb stress also decreased the concentrations of nitrogen in leaves, but increased the concentrations of P and K in roots. Pb stress also decreased Mn concentrations in leaves. A great quantity of Pb was uptake and mostly retained in R. chinensis ***, R. chinensis can still concentrate 459.3 and 1102.7 mg/kg Pb in leaves and stems,respectively. Most of Pb in R. chinensis tissues was stored in the cell wall with HAc-, HCl-, and NaC l-extractable form. LMWOAs secreted by R. chinensis roots showed a strong positive correlation with Pb concentrations in all plant tissues and with P in roots. Our results suggested that Pb deposited in the cell wall and integration with phosphate or oxalate might be responsible for the tolerance of R. chinensis under Pb stress in short period.

关键词： Lead Tolerance Subcellular distribution Chemical form Low molecular weight organic acids

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Establishment of the Optimized AFLP Analysis System for Alnus

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Agricultural Biotechnology 2015年第5期4卷 37-41,44页

作者： Longbing RAO Zhichao ZHANG Hanbo YANG Hongying GUO Hongping DUAN yitai chen Institute of Subtropical Forestry CAF School of Agriculture and Biological Technic Yunnan Agricultural University Sichuan Academy of Forestry

The optimized AFLP analysis system was established for Alnus. A. glutinosa was used to comparatively study and analyze key factors influencing the results of AFLP, including quality and concentration of extracted DNA, enzyme digestion time and amplification system that influenced the results of the AFLP. The results suggested an amount of DNA template of 300 ng; reaction time for enzyme digestion of 5 h; ligation time of 16 h; a 10 times dilution of ligation products for pre-amplification ; and a 20 times dilution of pre-amplification products for selective amplification. The AFLP-PCR reaction system （20 μl） for Alnus was determined as follows ： DNA template 300 ng, 10 x Taq DNA polymerase Buffer （ containing Mg2＋） 2.0μl, dNTPs 0. 3 μl, primers 1.0 μl, Taq DNA polymerase 0. 6 U, and ddH2O in balance. Seven pairs of primer combinations were selected with many clear bands and high polymorphism. By using the AFLP reaction system, primers suitable for Alnus were obtained. Those results provided certain basis for further molecular studies on Alnus using AFLP markers.

关键词： AFLP A. glutinosa Polymorphism

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杞柳对水中2，4-二氯苯酚的降解

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生态环境 2008年第2期17卷 500-505页

作者：施翔陈益泰段红平中国林科院亚热带林业研究所浙江富阳311400 云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201

通过在人工配制的含有2,4-二氯苯酚(2,4-DCP,2,4-Dichlorophenol)的营养液中培养杞柳(Salixintegra),研究了杞柳在不同处理条件下对水溶液中2,4-DCP的去除效率,并探讨了其对2,4-DCP降解的动力学过程。结果表明,在抑菌和不抑菌处理条件下... 详细信息

通过在人工配制的含有2,4-二氯苯酚(2,4-DCP,2,4-Dichlorophenol)的营养液中培养杞柳(Salixintegra),研究了杞柳在不同处理条件下对水溶液中2,4-DCP的去除效率,并探讨了其对2,4-DCP降解的动力学过程。结果表明,在抑菌和不抑菌处理条件下,杞柳对水溶液中的2,4-DCP有促进降解的作用,在96h内杞柳对20mg·L-1的2,4-DCP去除效率分别为:76.9%、81.1%,并且对2,4-DCP的去除都符合一级动力学方程;而没有杞柳生长的水体中2,4-DCP的降解率为0%。2,4-DCP的植物吸收降解、微生物降解对2,4-DCP去除的贡献率约为:92.57%、7.43%。在模拟光照下,杞柳在48h内能去除水中约52.37%的2,4-DCP。同时,根系组织中多酚氧化酶和过氧化物酶活性受到了2,4-DCP明显的抑制。试验所采用的质量浓度对杞柳没有产生毒害作用,表明杞柳是修复水中2,4-DCP较好的材料。

关键词：杞柳 2,4-二氯苯酚动力学降解

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桤木自然分布区内表型变异的研究

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林业科学研究 1999年第4期12卷 379-385页

作者：陈益泰李桂英王惠雄中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400

调查研究了我国桤木自然分布区四川盆地及其周边地区 2 1个不同产地桤木天然林或人工林的生长、果实形态、树皮形态、干形、材色和木材密度等表型特征 ,发现桤木种内存在着极其丰富的产地变异和 (或 )个体变异 ;其中木材密度和果实形态... 详细信息

调查研究了我国桤木自然分布区四川盆地及其周边地区 2 1个不同产地桤木天然林或人工林的生长、果实形态、树皮形态、干形、材色和木材密度等表型特征 ,发现桤木种内存在着极其丰富的产地变异和 (或 )个体变异 ;其中木材密度和果实形态特征 ,产地内株间差异明显大于产地间差异。根据桤木果柄长度 ,果实大小、形状 ,木材密度 ,材色等 8个性状的产地变异 ,采用欧氏距离类平均法进行聚类分析 ,将桤木自然分布区初步划分为川西南区、川中 -西北区、川北区和鄂西 -渝东区 4个产区 ,其中 ,川西南产区自然条件优越。

关键词：桤木自然分布区划表型变异果实形态

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杉木种子发芽率和苗木高生长的近交效应

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林业科学研究 1989年第5期2卷 420-426页

作者：陈益泰何贵平李恭学中国林业科学研究院亚热带林业研究所

在杉木种子园中对6个无亲缘关系的无性系进行了双列杂交,包括自交。同时取亲本的自由授扮种子作为对照。在他们的子代林中,取一个全同胞家系和一个自由授粉家系,各选4至6株开花植株连同它们的亲本,分别进行自交、回交、同胞内交配和异... 详细信息

在杉木种子园中对6个无亲缘关系的无性系进行了双列杂交,包括自交。同时取亲本的自由授扮种子作为对照。在他们的子代林中,取一个全同胞家系和一个自由授粉家系,各选4至6株开花植株连同它们的亲本,分别进行自交、回交、同胞内交配和异交测定。结果表明,杉木近交使得种子发芽率和苗木高生长量大幅度下降。近交衰退随着近交系数(F)的增加而加大。同异交相比,自交、回交和全同胞交配、半同胞交配组合的种子发芽率分别平均降低约88％、42％和20％,苗木平均高度分别下降27％、17％和13％左右。结果也显示,在不同个体之间近交衰退程度存在明显差异。

关键词：杉木种子发芽率苗木生长

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不同枫香种源对淹水胁迫的响应

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南京林业大学学报(自然科学版) 2012年第3期36卷 43-48页

作者：孙海菁王树凤陈益泰中国林业科学研究院亚热带林业研究所

采用随机区组试验设计,研究了人工模拟淹水胁迫对永康、邵武、南丹、南昌、泾县5个种源的枫香(Liquidambar formosana)2年生苗生长的影响。经过120 d的淹水处理,5个种源枫香的存活率均为100%,永康、泾县和南昌种源出现了少量不定根,而... 详细信息

采用随机区组试验设计,研究了人工模拟淹水胁迫对永康、邵武、南丹、南昌、泾县5个种源的枫香(Liquidambar formosana)2年生苗生长的影响。经过120 d的淹水处理,5个种源枫香的存活率均为100%,永康、泾县和南昌种源出现了少量不定根,而邵武和南丹种源未产生不定根。淹水抑制了枫香的干物质生产能力,其中对永康种源的抑制效应最明显,淹水胁迫下其干质量只有对照的64%;而对南昌种源干物质积累的影响最小,其生物量积累达对照的90%;同时发现,淹水胁迫下枫香种源地上部生物量积累和苗高生长变化不大,而根系生物量明显下降,导致根冠比下降,说明淹水胁迫对枫香地下部影响远远大于地上部,从而改变了干物质分配模式。随着淹水时间的延长,枫香叶绿素含量明显下降。淹水胁迫下不同种源枫香根系形态学参数也发生了变化,其中南丹种源的根系总长(TL)、根长密度(RLD)以及比根长(SRL)均有所增加,这可能是根系在缺氧环境下的一种适应性变化。根据5个种源在淹水胁迫下的生长状况和生物量积累,可以认为南昌和南丹种源较适合在低湿地推广。

关键词：枫香种源淹水胁迫生物量形态学参数

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3种木本植物在铅锌和铜矿砂中的生长及对重金属的吸收

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生态学报 2011年第7期31卷 1818-1826页

作者：施翔陈益泰王树凤张晓磊袁媛中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400 山东农业大学林学院泰安271018 上海泽泉科技有限公司上海200333

通过盆栽试验评价3种木本植物紫穗槐、桤木和黄连木修复铅锌矿和铜矿尾矿的潜力。结果表明,150d后3种植物在矿砂中都能生长,其中黄连木在铅锌矿砂中生长受到明显抑制,桤木的叶绿素含量显著降低。3种植物的根系发育在2种矿砂中没有受到... 详细信息

通过盆栽试验评价3种木本植物紫穗槐、桤木和黄连木修复铅锌矿和铜矿尾矿的潜力。结果表明,150d后3种植物在矿砂中都能生长,其中黄连木在铅锌矿砂中生长受到明显抑制,桤木的叶绿素含量显著降低。3种植物的根系发育在2种矿砂中没有受到显著抑制。重金属在3种植物组织中的含量为17.66—55.36 mg/kg(铜)、2.67—196.00 mg/kg(铅)、58.93—333.67(锌,铅锌矿砂)和49.20—199.33(锌,铜矿砂)。3种植物的生物富集系数(BCF)和转移系数(TF)值都小于1。60d后,桤木和黄连木叶片的叶绿素荧光参数与对照相比没有显著变化,PSⅡ的最大量子产量有下降的趋势。重金属胁迫后显著增加Mg、Fe、Cu在功能叶的含量,显著地降低Mn的含量。因此可利用固氮植物紫穗槐在尾矿区造林和修复。

关键词：木本植物尾矿耐性叶绿素荧光参数根系

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杞柳不同品种对铅的积累、耐性及叶片元素原位微区分布特征

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林业科学 2016年第5期52卷 71-80页

作者：王树凤施翔田生科孙海菁杨肖娥陈益泰刘婷中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400 浙江省林木育种技术研究重点实验室富阳311400 浙江大学(紫金港校区)环境与资源学院杭州310058

【目的】研究杞柳不同品种对重金属铅(Pb)的吸收、积累以及耐性差异,明确Pb在杞柳不同组织的积累特点、转移能力及其在叶片的微区分布特征,为阐明Pb的毒性机制以及杞柳在重金属污染土壤植物修复中的应用提供理论依据。【方法】采用水培... 详细信息

【目的】研究杞柳不同品种对重金属铅(Pb)的吸收、积累以及耐性差异,明确Pb在杞柳不同组织的积累特点、转移能力及其在叶片的微区分布特征,为阐明Pb的毒性机制以及杞柳在重金属污染土壤植物修复中的应用提供理论依据。【方法】采用水培方法,分别以0,100和200μmol·L^(-1) Pb(NO3)2处理杞柳微山湖、一枝笔和大红头3个品种扦插苗,研究铅对杞柳不同品种生长、生物量积累和重金属耐性的影响以及Pb在不同组织的积累和转移能力,并采用同步辐射-X-射线(SRXRF)荧光技术分析Pb以及K,Zn,Ca,Fe等其他元素在杞柳叶片的微区分布特征。【结果】Pb明显抑制了杞柳3个品种的苗高生长和生物量积累,而且,苗高生长随着处理浓度的增加明显的下降(P插条>枝条>叶。通过对不同组织Pb的转移系数研究发现,Pb向杞柳地上部不同组织的转移能力很低,特别是向新枝和叶片的转移极少,而向插条中的转移相对较多,说明杞柳体内的Pb大部分积累于根部,极少向地上部转运,转运到地上部的Pb倾向于储存在插条等生物活性较弱的组织中。SRXRF分析发现,Pb在杞柳叶片主要沿叶片的中脉分布,与Zn的分布类似,通过对叶片中不同元素的分布进行Pearson相关分析发现,Pb与K,Zn,Ca,Fe存在极显著的正相关,推测Pb在叶片的迁移可能与这几种营养元素的吸收有关。【结论】杞柳3个品种对Pb均具有较强的耐受性,根系可以固定高浓度的Pb,因此,杞柳可用于Pb污染土壤的植物固定化修复中;尽管杞柳不同品种对Pb的积累和耐性差异不明显,但在植物修复实践中,宜选择选择苗高生长和生物量积累较为优良的品种,如微山湖,以获得较为理想的植物修复效率。

关键词：杞柳铅耐性和积累同步辐射-X-射线荧光

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镉胁迫下杞柳对金属元素的吸收及其根系形态构型特征

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生态学报 2013年第19期33卷 6065-6073页

作者：王树凤施翔孙海菁陈益泰杨肖娥浙江大学紫金港校区环境与资源学院杭州310028 中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400

采用水培方法,研究了杞柳(Salix integra)2个品种在0—90μmol/L Cd处理下不同组织对Cd的吸收和积累规律,探讨了镉胁迫下杞柳根系形态学功能响应特征以及对矿质离子吸收的影响。结果发现,镉在杞柳2个品种不同组织的含量均表现为根>韧皮... 详细信息

采用水培方法,研究了杞柳(Salix integra)2个品种在0—90μmol/L Cd处理下不同组织对Cd的吸收和积累规律,探讨了镉胁迫下杞柳根系形态学功能响应特征以及对矿质离子吸收的影响。结果发现,镉在杞柳2个品种不同组织的含量均表现为根>韧皮部>木质部>叶。2个品种地上部组织对镉的吸收和积累规律相似:在0—70μmol/L Cd处理浓度范围内,随着溶液Cd浓度的增加,叶、木质部、韧皮部中镉的含量逐渐增加,到50μmol/L时,镉在地上部组织的含量达到最高,当Cd处理浓度达90μmol/L时,地上部各组织中Cd含量出现下降趋势。而2个品种根系对Cd的吸收则不同,"微山湖"品种在溶液Cd达70μmol/L时,根系镉的积累量最大,在90μmol/L时,根系Cd的积累量明显下降;"一枝笔"品种根系在0—90μmol/L范围内,根系Cd的积累量均为增加趋势。通过分析2个品种根系形态学参数变化发现,Cd胁迫抑制了杞柳2个品种根的伸长,促进了"微山湖"品种根的径向生长,导致根系平均直径增加;进一步对叶片矿质营养状态分析发现,Ca、Mn的吸收受镉胁迫的影响较大,在高浓度镉胁迫下(50—70μmol/L)"微山湖"和"一枝笔"对Ca和Mn的吸收明显下降;Cd胁迫对Fe在叶片的含量影响不明显;同时发现,在50μmol/L Cd处理下,Cu2+在叶片的积累明显增加。由此可见,杞柳2个品种间对镉的吸收和积累差异主要体现在根系,地上部对镉毒害的响应差异不大。

关键词：杞柳镉胁迫吸收和积累根系形态学

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