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印度芥菜富集土壤Cd、Pb的特性研究

郭艳杰  
【摘要】: 印度芥菜(Brassica juncea)是一种土壤重金属的超富集型植物,在植物修复中具有较大的应用潜力。目前有关印度芥菜的研究,主要集中在其富集重金属的能力以及修复效率等方面,对印度芥菜抗耐重金属污染生理生化机制特性等方面的研究还不够完善。因此,本试验运用二因素(Cd、Pb)五水平回归正交设计,采用盆栽试验和根袋试验法,种植土壤重金属超富集植物——印度芥菜(Brassica juncea),品种为Wild Garden Pungent Mix,用非富集植物——油菜为参比植物,进行了对比研究。揭示了印度芥菜超富集与抗耐Cd、Pb的特点、生理生化特性及其根际特征,从而为印度芥菜应用于重金属污染土壤的修复提供科学的理论依据。主要研究结果如下: 1.当Cd、Pb添加量较低时,对印度芥菜生长的影响较小。随着Cd、Pb复合处理浓度的增加,当Cd添加量大于100mg·kg~(-1),Pb添加量大于500mg·kg~(-1)时,印度芥菜地上部和地下部干重显著降低,并且受Cd的影响大于Pb。与油菜相比,印度芥菜的生物量大,对重金属的耐受性强。 2.在Cd、Pb复合污染下,印度芥菜地上部和地下部吸收的Cd、Pb量主要受土壤中Cd、Pb添加量的影响,其次也受到共存重金属元素的影响。Cd、Pb之间的交互作用表现在:Cd抑制植物根部对Pb的吸收与向地上部的转移,而Pb则促进根部Cd的吸收与向地上部的转移。印度芥菜对土壤中重金属Cd有较好的吸收和富集能力,而对Pb的吸收富集能力相对较弱,并且印度芥菜地下部Cd、Pb含量显著高于地上部Cd、Pb含量。 3.在Cd、Pb复合污染下,印度芥菜叶绿素含量均低于对照,但高于相同处理下油菜体内叶绿素含量,并随着重金属处理含量的增加而呈现下降趋势;体内丙二醛(MDA)含量则随着重金属处理浓度的增加而显著升高,但低于相同处理下油菜体内MDA含量,并且受Cd的影响大于Pb。重金属复合污染下,印度芥菜体内SOD活性随Cd、Pb添加量的增加显著提高并呈上升趋势,印度芥菜体内POD、CAT酶活性则在Cd、Pb复合污染处理浓度较低时被激活,高处理浓度时受抑制,并且CAT酶活性的敏感性高于POD酶活性。由此看来,SOD在保护印度芥菜不受重金属毒害方面上起着重要的作用。 4.在根袋试验中,各处理印度芥菜根际pH值显著低于非根际土壤pH值,根际有效态Cd、Pb含量不但显著高于非根际有效态Cd、Pb含量,而且还显著高于相同处理下油菜根际有效态Cd、Pb含量,是其超富集重金属的根本原因之一。


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