土壤重金屬鉛污染因其毒害作用強(qiáng)、影響范圍廣而備受關(guān)注。植物修復(fù)技術(shù)由于具有原位治理,經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)勢(shì),在土壤重金屬修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。篩選出合適的鉛超富集植物,利用其特殊的耐性機(jī)理提高土壤修復(fù)效率已成為土壤修復(fù)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。根系是植物與土壤接觸的唯一界面,根系不僅可通過(guò)自身形態(tài)生理調(diào)節(jié)適應(yīng)逆境,還可通過(guò)根系代謝等活動(dòng)形成的特殊根際微環(huán)境影響植株生長(zhǎng)、重金屬離子價(jià)態(tài)等,很大程度決定了超富集植物對(duì)重金屬的吸收和拮抗能力。金絲草(Pogonatherum crinitum)是一種鉛的超富集植物,課題組前期研究表明金絲草可通過(guò)葉片抗氧化系統(tǒng)的響應(yīng)、提高熒光特性以及細(xì)胞區(qū)室化作用等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛的解毒。但目前對(duì)于土壤鉛脅迫下金絲草根系形態(tài)生理和根際環(huán)境的響應(yīng)尚不清楚,限制了其在鉛污染土壤中的應(yīng)用和修復(fù)效率的提高。鑒于此,本論文以鉛超富集植物金絲草為試驗(yàn)材料,設(shè)置不同濃度鉛脅迫試驗(yàn),測(cè)定不同鉛脅迫處理下金絲草地上部分和根系形態(tài)指標(biāo)、根系亞細(xì)胞鉛分布及超微結(jié)構(gòu)、根系抗氧化系統(tǒng)和根際土壤酶活、微生物等指標(biāo),分析金絲草根系對(duì)鉛脅迫的形態(tài)和生理響應(yīng)策略,比較根際與非根際土壤環(huán)境因子之間的差異,揭示金絲草根際響應(yīng)與其耐鉛策略之間的互作機(jī)理,以期為鉛超富集植物對(duì)鉛脅迫的響應(yīng)機(jī)理研究提供參考。主要研究結(jié)果如下:(1)隨鉛脅迫濃度的增加,金絲草株高、根系形態(tài)和生物量指標(biāo)均呈逐漸下降的趨勢(shì)。Pb1000mg·kg-1處理下,金絲草株高、葉長(zhǎng)、葉寬、根長(zhǎng)、根體積等指標(biāo)與對(duì)照無(wú)顯著差異,其他處理則均顯著小于對(duì)照(P0.05)。不同鉛處理下根平均直徑均大于對(duì)照,根冠比隨鉛脅迫濃度的增大呈增大趨勢(shì)。說(shuō)明金絲草可通過(guò)調(diào)整根系直徑、增大根系的生物量分配來(lái)維持根系發(fā)育和功能,提高自身對(duì)鉛的耐性。(2)隨鉛脅迫濃度的增加,金絲草地上部和根系鉛含量均呈逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì),且均顯著大于對(duì)照(P0.05)。金絲草根系亞細(xì)胞鉛分布中,細(xì)胞壁中鉛含量所占比例最高,且所占比例隨鉛脅迫濃度的增加呈增大趨勢(shì)。超微電鏡及能譜分析也表明金絲草根系中Pb顆粒沉淀主要出現(xiàn)在細(xì)胞壁上,且隨鉛脅迫濃度增加,明顯增多。說(shuō)明根系細(xì)胞壁對(duì)鉛的區(qū)室化作用是金絲草解毒鉛的重要途徑之一。(3)鉛脅迫對(duì)金絲草根系抗氧化和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成產(chǎn)生了明顯影響。隨鉛脅迫濃度的增加,根系SOD和POD活性呈下降趨勢(shì)、MDA含量增加,過(guò)氧化毒害作用漸顯。但根系CAT活性隨鉛脅迫濃度的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì);Pb1000mg.kg-1處理下,根系GR、AsA、APX、SS、PRO含量顯著高于對(duì)照(P0.05);隨脅迫濃度增加,根系GR、GSH、AsA、APX和SP含量仍大于對(duì)照。表明金絲草根系可通過(guò)CAT活性、ASA-GSH循環(huán)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的調(diào)節(jié),提高自身抗氧化能力。(4)不同鉛脅迫處理下,金絲草根際土壤pH均低于非根際,根際土壤酶活性高于非根際。隨脅迫濃度增加,金絲草根際土壤pH呈下降趨勢(shì);不同鉛脅迫處理金絲草根際土壤酸性磷酸酶高于對(duì)照、Pb 1000～2000mg.kg-1處理根際土壤脲酶顯著高于對(duì)照(P0.05)。說(shuō)明土壤酸性磷酸酶和脲酶在金絲草耐鉛過(guò)程中可能發(fā)揮了一定作用。(5)隨鉛脅迫濃度增加,金絲草根際土壤可交換態(tài)鉛含量所占比例逐漸下降,而碳酸鹽結(jié)合態(tài)鉛含量所占比例呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明金絲草可通過(guò)根系和根際作用,減少易被植物吸收的可交換態(tài)鉛含量,從而緩解土壤鉛的毒害作用。(6)土壤鉛脅迫處理下,金絲草根際土壤細(xì)菌shannon、simpon指數(shù)低于對(duì)照,表明土壤鉛脅迫會(huì)一定程度抑制金絲草根際土壤細(xì)菌群落豐度。無(wú)鉛和鉛處理下根際土壤細(xì)菌門(mén)、屬水平組成相近。與對(duì)照相比,Pb 1000～3000mg.kg-1處理下,門(mén)水平上金絲草根際土壤擬桿菌門(mén)相對(duì)豐度增加、放線菌門(mén)相對(duì)豐度下降;屬水平上,叢毛單胞菌屬、羅思河小桿菌屬相對(duì)豐度增加,Dyella屬相對(duì)豐度顯著下降。且Pb 1000～3000mg.kg-1處理下,金絲草根際土壤在門(mén)、屬水平上分別產(chǎn)生了 11個(gè)門(mén)和45個(gè)屬的特有細(xì)菌。通過(guò)功能分析得出,部分特有細(xì)菌與金絲草根系生長(zhǎng)、環(huán)境感知、環(huán)境適應(yīng)、重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)ABC家族和代謝作用等密切相關(guān)。(7)金絲草根際土壤脲酶、蔗糖酶與根系生長(zhǎng)、生物量呈顯著正相關(guān);根際土壤放線菌門(mén)、SHA109門(mén)、酸桿菌門(mén)、藍(lán)細(xì)菌門(mén)與金絲草根系形態(tài)生長(zhǎng)、土壤酶活為正相關(guān)關(guān)系。擬桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、SHA109門(mén)、厚壁菌門(mén)等與根系SS、GR、ASA、GSH含量呈正相關(guān)。說(shuō)明金絲草根際土壤酶和土壤微生物細(xì)菌相互影響,有利于金絲草根系生長(zhǎng)和抗逆響應(yīng)。綜上,鉛脅迫條件下,金絲草根系可通過(guò)根平均直徑和根系生物量增加來(lái)維持根系生長(zhǎng)和基本功能,利用根系細(xì)胞壁區(qū)隔化作用限制鉛離子毒害,誘導(dǎo)根系抗氧化和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來(lái)清除體內(nèi)多余活性氧,提高植株抗氧化能力。同時(shí),金絲草可通過(guò)根際土壤pH、酶活及微生物細(xì)菌的調(diào)節(jié),強(qiáng)化對(duì)根系生長(zhǎng)和抗逆有利的根際效應(yīng),實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛的解毒,從而適應(yīng)高濃度鉛脅迫環(huán)境。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X503.233
【部分圖文】：

２．２材料與方法??２＿２＿ｌ試驗(yàn)材料??試驗(yàn)于２０１６年５月展開(kāi)，在福建尤溪鉛鋅礦區(qū)采取金絲草種子，恒溫箱育種發(fā)??芽后移至營(yíng)養(yǎng)土中繼續(xù)培養(yǎng)，選取高約１２?ｃｍ、長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗用于試驗(yàn)。脅迫基??質(zhì)選用洗凈河沙和黃心土按Ｉ?：?３混合，去除雜質(zhì)后過(guò)２?ｍｍ篩晾干�；|(zhì)理化性質(zhì)??見(jiàn)表２－１。??表２－１試驗(yàn)基質(zhì)理化性質(zhì)???Ｔａｂ?２－１?Ｎｕｔｒｉｅｎｔ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｉｌ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ???Ｈｆｉ有機(jī)質(zhì)全氮全磷全鉀速效磷速效鉀?Ｐｂ?Ｚｎ?Ｃｕ???ｇ－ｋｇ＇１?ｇ－ｋｇ＇１?ｇ．ｋｇ－１?ｇ．ｋｇ］?ｍｇ－ｋｇ＇１?ｍｇ－ｋｇ＇１?ｍｇ．ｋｇ－１?ｍｇ－ｋｇ－１?ｍｇｋｇ＇１??５．３?１５．４?０．４６?０．３７?３７．６２?１．４４?３８．１９?１．０３?２．１４?０．３５??６??

由圖３－１可知，隨鉛脅迫濃度增加，金絲草株高、葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積呈降低??勢(shì)，金絲草葉面積則在不同鉛處理下均顯著低于對(duì)照（Ｐ＜０．０５）。其中，Ｐｂ?１０００??理下，金絲草株高大于對(duì)照，葉長(zhǎng)和葉寬則與對(duì)照無(wú)顯著差異。Ｐｂ?２０００－?３０００??理時(shí)，金絲草株高、葉長(zhǎng)和葉寬顯著低于對(duì)照（Ｐ＜０．０５）。說(shuō)明鉛脅迫對(duì)金絲草??長(zhǎng)有一定的抑制作用。??

３．１．１．３不同鉛處理下金絲草生物量比較??由表３－１可知，隨鉛脅迫濃度的增加，金絲草地上部分和根系生物量總體呈先??增后降的趨勢(shì)。金絲草地上部分和根系鮮重、干重及全株總質(zhì)量在Ｐｂ?１０００處理時(shí)，??且均高于對(duì)照，但隨脅迫濃度的繼續(xù)增加，生物量逐漸下降。Ｐｂ?３０００處理下，金??絲草地上和地下部鮮重、干重及全株質(zhì)量均顯著低于對(duì)照（Ｐ＜０．０５）。鉛處理下金??絲草根冠比則均大于對(duì)照，金絲草根系生物量占比逐漸增加，說(shuō)明鉛脅迫條件下，??金絲草通過(guò)增加根系生物量的分配來(lái)適應(yīng)脅迫環(huán)境。??表３－丨纟５脅迫對(duì)金絲草生物量的影響???Ｔａｂ?３－１?Ｔｈｅ?ｂｉｏｍａｓｓ?ｏｆ?Ｐ．?ｃｒｉｎｉｔｕｍ?ｕｎｄｅｒ?Ｐｂ?ｓｔｒｅｓｓ???鉛處理?地上鮮重地上干重?根鮮重?根干重?全株質(zhì)量?根冠比??Ｐｂ?Ｓｈｏｏｔ?ｆｒｅｓｈ?Ｒｏｏｔ?ｄｒｙ?Ｒｏｏｔ?ｆｒｅｓｈ?Ｒｏｏｔ?ｄｒｙ?Ｗｈｏｌｅ?Ｒ?，，??Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ?ｗｅｉｇｈｔ?（ｇ）?ｗｅｉｇｈｔ?（ｇ）?ｗｅｉｇｈｔ?（ｇ）?ｗｅｉｇｈｔ?（ｇ）?ｐｌａｎｔ?（ｇ）?００?Ｓ?〇〇ｔ??ＣＫ?６．４１±１．１４ａ?２．６１±０．７１ａ２．７５?土?０．５９ａ０．８８?土?０．１９ａ￣￣３．５０±０．８７ａ￣￣０．３４±０．０４ａ??Ｐｂ?１０００?７．５６±０．６９ａ?２．９６?士?０．５４ａ?３．０９±０．１２ａ?１．０１?士?０．１１ａ?３．９８?士?０．５５ａ?０．３５±０．０７ａ??Ｐｂ?２０００?６．１０士?１．２６ａ?２．２０土０．１８ａ?２．４５土０．４６ａ?０．７６土０．１０ａ?３．０６士０．３２ａ?０．３９土０．０３ａ??
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本文編號(hào)：2848714