紫花苜蓿对土壤中五氯硝基苯的积累和降解

【摘要】：五氯硝基苯(Pentachloronitrobenzene, PCNB)是一种有机氯类杀菌剂,性质与六六六(HCH)、滴滴涕(DDT)相似,性质稳定易残留。由于五氯硝基苯在农田大量使用,很多研究检测到五氯硝基苯在环境介质(水、土、大气等)中残留,严重影响了农产品质量并可能威胁人类的健康。紫花苜蓿是世界上种植面积较大的一种多年生豆科植物,有“牧草之王”的美称,抗逆性比较强。本文主要目的是分析对比不同品种紫花苜蓿对污染土壤中五氯硝基苯的积累及降解,评估紫花苜蓿加速降解污染土壤中五氯硝基苯的可能性。因此,本文选用6个不同品种的紫花苜蓿,即中苜1号、甘农3号、金皇后、WL323、WL232和陇冬,采用室内盆栽的方法,研究了6个品种的紫花苜蓿对10mg kg-1五氯硝基苯污染土壤的积累、降解及种问差异,同时也研究了五氯硝基苯对紫花苜蓿不同品种生物量、叶绿素等生理指标的影响及种问差异。最后,研究并探讨了五氯硝基苯及种植紫花苜蓿(甘农3号和陇冬)对几种土壤酶(脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、酸性及碱性磷酸酶)活性的影响。研究结果表明,种植紫花苜蓿促进了土壤中五氯硝基苯的降解。紫花苜蓿在10 mg kg-1五氯硝基苯处理的土壤中种植20 d,五氯硝基苯的降解达到66.26%～77.68%,而对照组中的五氯硝基苯仅减少了48.42%。其中金皇后对五氯硝基苯的降解最小,而陇冬对五氯硝基苯的降解最高,这也表明不同品种的紫花苜蓿对五氯硝基苯的降解不同。土壤中的五氯硝基苯一部分被紫花苜蓿吸收。紫花苜蓿的不同部位对五氯硝基苯的积累浓度不同,其中地上部分的积累浓度为1.304μg g-1 FW～2.317μg g-1 FW,根部的积累浓度为8.603μg g-1 FW～36.244μg g-1 FW,表明五氯硝基苯在根部的积累浓度明显高于地上部分,不同品种对五氯硝基苯的积累浓度也明显不同。五氯硝基苯在紫花苜蓿植株体内的积累量仅占土壤中初始五氯硝基苯量的0.33%～0.83%,土壤中降解的五氯硝基苯大部分被生物降解,生物降解为17.51%～28.42%。除此之外,研究发现紫花苜蓿根际土壤的五氯硝基苯浓度明显高于非根际土壤。种植紫花苜蓿促进了土壤中五氯硝基苯的降解,同时,五氯硝基苯也可能对紫花苜蓿的生长产生了一定影响。在10mg kg-1五氯硝基苯处理的土壤中种植紫花苜蓿20d,不同品种的茎长、根长均受到抑制,地上部分及根部干重减小；甘农3号叶片中叶绿素的含量明显降低,叶片组织中的TBARS含量显著升高；中苜1号、甘农3号、WL232及陇冬根部组织中TBARS含量显著降低；6种紫花苜蓿叶片中O2-和H2O2含量增加,说明五氯硝基苯对紫花苜蓿的生长产生毒害。不同品种变化不同,表明不同品种紫花苜蓿对五氯硝基苯的耐受力不同。在实验周期内,土壤中五氯硝基苯浓度为10mg kg-1时,抑制了土壤脲酶、多酚氧化酶、酸性及碱性磷酸酶活性,但使土壤蔗糖酶的活性升高。种植20 d紫花苜蓿(甘农3号及陇冬)的五氯硝基苯污染土壤中的脲酶、多酚氧化酶、酸性及碱性磷酸酶活性明显提高。