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重金属污染土壤中丛枝菌根菌的种群分布特征及菌根效应研究

孔凡美  
【摘要】: 重金属污染土壤中丛枝菌根菌(Abuscular Mycorrhizal Fungus,AMF)的种群分布特征是丛枝菌根菌种质资源开发及其在生物修复中应用的重要科学依据。本研究以沈阳红透山铜矿区和青城子铅锌矿区为研究样点,以丛枝菌根菌种群为研究对象,通过对两矿区重金属污染土壤中的AMF的诱导、纯化培养及分类、鉴定,摸清了两个重金属污染矿区土壤中的AMF的种群分布特征及其种质资源,探讨了不同环境因子与AMF种群变化之间的关系。采用盆栽、四室根箱培养的方法,研究了接种G.intraradices G.mosseae和G.caledordinum在Cd污染和Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤中对紫羊茅、三叶草吸收、累积重金属的影响,明确了丛枝菌根菌在重金属污染土壤生物修复中的作用。主要结果如下: 1、沈阳矿区重金属污染土壤中,共发现丛枝菌根菌6个属23个种,已鉴定22种,1个未定种。其中球囊霉属(Glomus)14种,无梗囊霉属(Acaulospora)3种,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种,巨孢囊霉属(Gigaspora)1种,原囊霉属(Archaespora)2种和类球囊霉属(Paraglomus)1种。其中菌种Glomus constrictum (SY_CAU15_GSP27-1)经分离纯化后,已在欧洲菌根真菌资源库(BEG)注册,注册号为BEG182。这是我国首次从重金属污染区土壤中分离到丛枝菌根真菌纯种并在国际上报道。 2、在轻度重金属污染的土壤中,AMF种群能够保持较高的物种多样性,6个属的AMF均在轻度污染(综合污染指数P<2.5)土壤中出现。其中球囊霉属的AMF所占比例达到63%,是AMF种群的主体,其次是无梗囊霉属、原囊霉属、巨孢囊霉属、类囊霉属和盾巨孢囊霉属。随着重金属污染程度的增加,AMF种群结构不断发生变化,盾巨孢囊霉属的AMF在中度污染(2.5≤P<5)的土壤中消失,类球囊霉属的AMF在重度污染(P≥5)的土壤中消失,而球囊霉属的AMF所占比例逐步上升,在重度污染土壤中达到89%,在AMF种群中占绝对优势。 3、球囊霉属(Glomus,简写G.)在重金属污染土壤中的优势地位,反映了它们对重金属污染较强的耐性和适应能力。其中G.mosseae,G.etunicatum是青城子铅锌矿区的优势种,G.clarum为红透山矿区的优势种;G.constrictum,G.intraradices为两区的常见种。这些种具备良好的 重金属污染土壤中从枝菌根菌的种群分布特征与菌根效应研究 的生态适应性和对重金属污染的较强的耐性,是种质资源开发的重点。 4、对土壤pH值、有机质、重金属综合污染指数及土壤有效P与 AMF抱子密度进行多元回归分析,结果表明重金属综合污染指数和土壤 pH值是影响AMF袍子密度的重要因素。轻度、中度污染土壤中,每克土 壤中的AMF饱子可多达49个,随重金属污染程度的增加,AMF的抱子 密度锐减,但不会完全消失,在综合污染指数达到28.3的严重污染(甩10) 土壤中仍有AMF的饱子存在。 5、接种Gintraradice:、G。aledor’方num和Gmossea。能明显降低紫 羊茅、三叶草体内重金属山根系向地上部的运输,在某种程度上减少了高 浓度重金属对植株的影响,有利于紫羊茅和三叶草在重金属污染土壤中定 植。不同菌种的菌根效应有较大差异,菌种Gintraradice:在减少重金属 由根系向地上部运输的作用上优于菌种Gcaledordinum和Gm口sseae。因 此,筛选耐重金属的高效AMF菌株对重金属污染地区的植被重建具有重 要意义。


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