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丛枝菌根真菌对重金属、稀土元素污染土壤生物修复研究

陈秀华  
【摘要】: 随着工矿企业的发展,土壤金属污染问题越来越来严重。由于重金属在环境中只存在价态的转化,而不能被微生物降解,因而土壤重金属污染已成为全球关注的环境问题之一,对重金属污染土壤的治理也成为当前研究的热点与难点问题。 丛枝菌根(AM)是丛枝菌根真菌与植物形成的共生体,地球上90%的有花植物都具有丛枝菌根。丛枝菌根具有促进植物吸收营养、增强植物抗逆性等重要作用。本论文以AM真菌为研究对象,以紫云英和玉米为宿主植物,研究了G.intraradices侵染紫云英根部皮层细胞的动态过程及在不同侵染时期菌丝酶活性变化;研究了磷矿粉修饰的铜污染土壤中接种AM真菌和解磷细菌对紫云英生长的影响;研究了几种AM真菌在重金属铜或稀土元素镧污染土壤中对紫云英生长、元素吸收及其机理的影响;以玉米为宿主植物研究了镉锌污染土壤中接种AM真菌对玉米生长及吸收镉锌的影响。探讨了AM真菌应用于重金属污染土壤生物修复的可能性。论文主要取得了以下研究结果: AM真菌菌丝碱性磷酸酶、琥珀酸脱氢酶活性与宿主植物生长直接相关,是影响宿主植物生长的关键酶类。菌丝酶活性越高,菌根对宿主植物的促生长效应越明显。本研究表明AM真菌侵染率,菌丝碱性磷酸酶、琥珀酸脱氢酶活性与AM真菌侵染时间有明显的相关性,G intraradices侵染紫云英6周菌丝酶活性最高,侵染9周菌丝酶活性下降,侵染率随侵染时间持续上升。 解磷细菌PJ07具有很强的分解无机磷矿粉的能力,铜污染土壤接种AM真菌或解磷细菌PJ07都显著促进了磷矿粉修饰土壤中紫云英对磷的吸收,混合接种比单独接种效果更明显,对紫云英生长的促进作用也最显著。 接种AM真菌对铜污染土壤pH值和土壤中铜的形态有一定影响,接种降低了盆栽土壤pH值,提高了土壤中有效态铜的含量。接种G.intraradices显著促进了紫云英对铜的吸收,但抑制了铜从地下部分向地上部分的转运,增加了铜在地下部分的积累;接种G.intraradices还显著促进了紫云英对P、K的吸收,提高了紫云英的生物量和对铜的提取量。 接种AM真菌显著改善了稀土元素镧污染土壤中紫云英对P,K,Fe,Cu等营养元素的吸收,接种Gig.margarita和接种G.intraradices显著降低了高浓度镧污染土壤中紫云英地上地下部分镧浓度,降低了镧对植物的毒害,但接种显著提高了紫云英生物量和对镧的吸收量。 镉污染土壤中接种G.mosseae降低了玉米地上部分镉浓度;高浓度锌污染土壤接种G.mosseae降低了玉米地上部分锌浓度,对玉米地下部分锌浓度没有显著影响,但接种显著增加了玉米地下部分生物量,使更多的锌积累在地下部分,降低了锌对植物的毒害作用,加强了锌在土壤中的固定作用,对锌污染土壤植物固定具有重要意义。 综上所述,在重金属铜镉锌或稀土元素镧污染土壤中接种合适的菌根真菌可以降低污染元素对植物体的毒害,增加污染元素提取量或污染元素在植物体地下部分的积累量,对重金属污染土壤生物修复起着重要的作用。


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