土壤污染被普遍認(rèn)為是農(nóng)作物Pb的主要來源,但是針對大氣沉降與土壤對作物脅迫效應(yīng)的研究相對較少。通過噴灑Pb溶液和Pb污染土壤盆栽試驗(yàn),模擬研究大氣和土壤不同Pb污染源脅迫對莧菜幼苗生長發(fā)育和生理生化特征的影響,以及Pb在其體內(nèi)的累積和化學(xué)形態(tài)。結(jié)果表明,大氣和土壤Pb脅迫都能顯著提高莧菜幼苗Pb含量,其中土壤影響占62.64%,大氣影響占32.89%。不溶性磷酸鹽和果膠、蛋白結(jié)合態(tài)是Pb的主要化學(xué)形態(tài)。單獨(dú)大氣Pb脅迫促進(jìn)了莧菜幼苗的生長和可溶性蛋白質(zhì)的合成,而土壤Pb脅迫則為抑制作用,主要表現(xiàn)為H₂O₂和MDA含量增加,造成細(xì)胞膜系統(tǒng)損傷�？寡趸福⊿OD、POD、CAT）和抗氧化劑（AsA、GSH）對土壤和大氣Pb脅迫均表現(xiàn)出積極有效的響應(yīng)。研究結(jié)果可為大氣和土壤重金屬共同脅迫地區(qū)農(nóng)作物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價以及污染防治提供重要的科學(xué)依據(jù)。 

【文章來源】：生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,40(24)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

不同濃度土壤和大氣脅迫下莧菜幼苗體內(nèi)鉛的含量和化學(xué)形態(tài)

表5 莧菜生長參數(shù)雙因素方差分析結(jié)果Table 5 Results of two-factor analysis of variance for Amaranthus tricolor L. seedlings growth parameters 源Source 土壤Soil 大氣Air 土壤×大氣Soil×Air F P F P F P 根長Root length 19.96 0.00 1.09 0.38 3.32 0.06 株高Plant height 15.12 0.00 0.38 0.70 1.15 0.39 鮮重Fresh weight 132.88 0.00 1.12 0.37 11.37 0.00 干重Dry weight 162.88 0.00 1.54 0.27 20.45 0.00 含水量Water conten 0.21 0.81 0.00 1.00 0.01 1.00 耐受指數(shù)Tolerance index 14.66 0.00 0.80 0.48 2.44 0.12SOD能將超氧陰離子轉(zhuǎn)化為H2O2和O2,是植物抗氧化系統(tǒng)的第一道防線,此外POD和CAT在植物細(xì)胞清除H2O2中也起重要作用[41]。在本研究中(圖2),SOD活性隨土壤和大氣濃度先增加(29%—34%)后下降(10%—13%),但都高于對照組。POD活性隨土壤和大氣濃度上升而增加(16%—50%),在高濃度土壤脅迫(HS、HSLA、HSHA處理組)下達(dá)到最大活性。CAT活性在Pb脅迫下也都有所增加(35%—49%)。其他研究發(fā)現(xiàn)Pb脅迫對蕎麥、印度莧菜和魚腥草體內(nèi)抗氧化酶的活性同樣具有提高作用[35,42- 43]。Pb脅迫下植物通過提高三種抗氧化酶活性清除過量的超氧自由基和H2O2保護(hù)細(xì)胞免受活性氧侵害,SOD活性降低的原因可能是H2O2與酶的相互作用或Pb離子與其活性位點(diǎn)的結(jié)合導(dǎo)致失活[35]。POD和CAT在Pb脅迫下表現(xiàn)出相似的響應(yīng)模式,說明它們在清除H2O2方面可能具有協(xié)同效應(yīng),從而降低植物的氧化損傷。AsA含量隨土壤和大氣濃度增加而上升(25%—69%),相比于大氣沉降,土壤脅迫下植物AsA含量增加更為顯著(圖2)。植物GSH含量在土壤與大氣單獨(dú)脅迫下均無明顯變化,但土壤與大氣共同脅迫對GSH含量提升作用顯著(40%—71%)(圖2)。AsA和GSH是植物細(xì)胞中重要的氧化還原因子,通過清除活性氧調(diào)節(jié)植物的氧化應(yīng)激反應(yīng),維持氧化還原平衡。AsA和GSH含量的增加可以促進(jìn)植物細(xì)胞AsA-GSH循環(huán),加速H2O2的清除[42]。同時,GSH中的巰基(-SH)作為高效電子供體/受體能與重金屬結(jié)合形成螯合物。GSH在植物螯合素(PCs)的合成中也起著重要的作用,植物螯合素可以與重金屬結(jié)合并以絡(luò)合物的形式轉(zhuǎn)移到液泡中,降低Pb的毒性[44]。

為進(jìn)一步研究不同濃度土壤和大氣脅迫下植物對Pb的累積和響應(yīng),對植物Pb含量、生長參數(shù)和生理指標(biāo)進(jìn)行了主成分和Pearson相關(guān)性分析。如圖3和表5所示,前兩個主成分共解釋了80.92%的總方差,其中PC1占58.58%,PC2占22.35%。土壤濃度與植物Pb、MDA、AsA、GSH含量和POD活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05),說明植物體內(nèi)Pb含量隨土壤濃度增加,同時植物受到氧化脅迫程度增加,細(xì)胞膜受損。植物鮮重、干重、株高與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),說明植物蛋白對其生長發(fā)育有重要作用。高、低濃度的大氣脅迫對植物的生長都表現(xiàn)為促進(jìn)作用,這可能是因?yàn)榇髿鈬姙b溶液濃度較低,而低濃度的重金屬脅迫能促進(jìn)植物生長。大氣濃度與植物Pb含量、生長參數(shù)和生理指標(biāo)相關(guān)性較低,說明大氣沉降對植物的影響較小。主成分分析還區(qū)分了不同Pb脅迫對植物的影響,其中LA、HA處理組影響相似,LS、LSLA、LSHA處理組影響相似,HS、HSLA、HSHA處理組影響相似,所有處理組均與對照組顯著不同。說明土壤和大氣Pb脅迫對莧菜幼苗的Pb含量和生長發(fā)育都有顯著影響,其中土壤脅迫的影響較大,而大氣脅迫的影響有限。3 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3548753