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野艾蒿对铜的耐性机制及对铜污染土壤的修复效果研究

甄泉  
【摘要】: 铜是植物生长的必需元素,在许多生物化学过程中有着重要的作用,但是当土壤铜含量高于某一临界值时,就会形成铜污染,对植物产生毒害作用,干扰植物正常的生理代谢,影响植物的生长、发育和繁殖。尽管如此,仍然有很多植物可以在铜污染严重的环境下生长,并且可以在体内积累较高含量的铜,并通过根系活动改善土壤理化性质,提高土壤酶活性。为了加快重金属污染治理和修复,对这些耐性植物的重金属毒害及抗性机制研究已成为当今研究的热点和难点之一。 本文作者选取了分布广泛、生物量高、根系发达、生长速率快、对环境适应性强的菊科植物野艾蒿为实验材料,通过水培实验,研究了Cu污染对野艾蒿生长发育的胁迫及伤害,结果表明低浓度Cu处理(2.5mg·L-1)能促进野艾蒿生长,植株高度、根长、根数、单株鲜重、地上部干重、叶绿素含量较对照明显升高。随Cu浓度增高,对野艾蒿产生抑制效应,不仅表现在以上生长发育指标不断下降,也表现在叶细胞膜渗透性、和MDA的不断上升。POD、CAT和SOD可以在一定范围内清除Cu胁迫产生的活性氧伤害,维持膜结构完整性。 为进一步了解野艾蒿对Cu的耐性机制和对污染土壤的修复效果,作者对野艾蒿进行了盆栽实验。研究了铜在植物体内的分布规律及化学形态特征以及根际土壤中的铜形态分布和土壤酶活性的变化。发现:(1)随着土壤中Cu浓度的增加,野艾蒿体内各部位的Cu含量均呈增加趋势,但高Cu浓度下其对吸收速率降低,整株吸收量趋向饱和;(2)当植物体内Cu浓度过高时,大部分的Cu以难溶低毒的形态结合在野艾蒿根部,降低其向茎叶的迁移和毒性,减少Cu对植株的伤害;(3)野艾蒿的生长活化了根际土壤Cu形态,使得EXC、CA、Fe-Mn升高,RES略有下降。促进了野艾蒿对Cu的吸收;(4)野艾蒿的生长能提高土壤的pH值和电导率,并不同程度地提高了土壤过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶的活性;(5)野艾蒿不是Cu的超富集植物,但对铜的耐性较强,且单株蓄铜量较高、生长迅速、生物量较大,对土壤也有良好的修复效果,因此,它对铜矿废弃地的植被恢复以及Cu污染土壤的修复具有较大的潜力。


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