本文關(guān)鍵詞：間作系統(tǒng)中續(xù)斷菊與作物Cd、Pb累積特征和根系分泌低分子有機(jī)酸機(jī)理　出處：《云南農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 間作 續(xù)斷菊 蠶豆 玉米 根系分泌物 有機(jī)酸 Cd Pb 植物修復(fù)

【摘要】：礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤重金屬污染日益嚴(yán)重,嚴(yán)重威脅著糧食安全。富集植物與農(nóng)作物間作的植物修復(fù)技術(shù),不需要停止種植土地進(jìn)行植物修復(fù),在正常開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時,開展重金屬污染土壤治理,收獲符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品,具有較強(qiáng)可行性與開發(fā)潛力。選擇適當(dāng)?shù)闹参锓N類,盡可能提高超富集植物對重金屬的吸收,降低與之間作的農(nóng)作物重金屬含量,是植物修復(fù)途徑的新思路。植物根系分泌的低分子量有機(jī)酸影響重金屬離子在根-土界面上的吸附-解吸、配位-解離等反應(yīng),最終改變土壤中重金屬的賦存形態(tài)和生物有效性,進(jìn)而影響植物對重金屬的吸收累積。在重金屬污染土壤中富集植物與作物間作后,根際環(huán)境、植物體內(nèi)低分子量有機(jī)酸和植物吸收累積重金屬密切相關(guān),但其作用機(jī)制并不清楚。因此,本文以云南會澤鉛鋅礦區(qū)篩選出的本土富集植物續(xù)斷菊和玉米、蠶豆間作為研究對象,通過盆栽和水培試驗,研究了間作對續(xù)斷菊和作物Cd、Pb累積特征的影響,分析了間作植物根系分泌的低分子量有機(jī)酸對根際土壤Cd、Pb形態(tài)的影響、植物體內(nèi)的低分子量有機(jī)酸與植物Cd、Pb的生物積累,著重探討間作條件下植物根系分泌低分子量有機(jī)酸與Cd、Pb吸收的響應(yīng)及機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)續(xù)斷菊、蠶豆和玉米亞細(xì)胞Cd、Pb的含量分布為:細(xì)胞壁可溶組分細(xì)胞器,Cd、Pb主要貯存在植物細(xì)胞壁中,葉片中Cd以去離子水提取態(tài)為主,Pb以氯化鈉提取態(tài)為主。與單作相比,(1)間作后續(xù)斷菊細(xì)胞壁、細(xì)胞器和可溶部分Cd、Pb含量顯著增加了15.7%~38.6%,玉米各亞細(xì)胞組分Cd、Pb含量顯著降低,蠶豆地上部各亞細(xì)胞組分Cd含量顯著降低;間作增加了Cd、Pb在細(xì)胞壁中的比例。(2)間作后續(xù)斷菊葉片各提取形態(tài)Cd、Pb含量顯著增加,玉米葉片各提取形態(tài)Cd、Pb含量顯著降低,蠶豆葉片各提取形態(tài)Cd含量顯著降低。(3)盆栽試驗中,間作續(xù)斷菊體內(nèi)Cd、Pb含量顯著增加了30.6%~144%,玉米Cd、Pb含量顯著降低了23.1%和24.3%,蠶豆Pb含量顯著降低了22.2%。結(jié)果表明,間作促進(jìn)了續(xù)斷菊對Cd、Pb的累積量,同時抑制了玉米、蠶豆各部位Cd、Pb的積累量,其中續(xù)斷菊與玉米間作系統(tǒng)優(yōu)于續(xù)斷菊蠶豆間作系統(tǒng)。(2)續(xù)斷菊、蠶豆和玉米地上部、根部和根系分泌低分子量有機(jī)酸都以草酸和檸檬酸為主,占總有機(jī)酸的80.3%~99.2%。間作改變了根系分泌物中有機(jī)酸的種類和含量。土培條件下,間作續(xù)斷菊根系分泌物中增加了乳酸,但卻減少馬來酸和琥珀酸;蠶豆根系分泌物中減少了乳酸和琥珀酸。間作續(xù)斷菊和蠶豆根系分泌總有機(jī)酸含量顯著增加了9.7%~43.3%,水培條件下,間作續(xù)斷菊、玉米根系分泌總有機(jī)酸含量比單作顯著增加了22.6%~102.5%。(3)植物根系分泌的有機(jī)酸可以活化根際土壤中的Cd、Pb,影響Cd、Pb在植物各部位的積累。在土培試驗中,續(xù)斷菊根系分泌草酸、檸檬酸顯著增加了23.9%~75.4%,土壤可交換態(tài)Cd、Pb含量顯著增加,玉米根系分泌檸檬酸和草酸含量顯著降低,土壤有效態(tài)Cd、Pb含量顯著降低,根系分泌檸檬酸和草酸與根際土壤有效態(tài)Cd、Pb含量顯著正相關(guān),與植株各部分Cd、Pb含量顯著正相關(guān),土壤有效態(tài)Cd、Pb含量與植物體內(nèi)Cd、Pb含量顯著正相關(guān)。因此,根系分泌草酸、檸檬酸改變了續(xù)斷菊、玉米根際土壤Cd、Pb的有效態(tài)含量,促進(jìn)了續(xù)斷菊對Cd、Pb的吸收累積,抑制了玉米體內(nèi)Cd、Pb的累積量。間作續(xù)斷菊與玉米Cd、Pb吸收與根系分泌的草酸和檸檬酸及其介導(dǎo)的土壤Cd、Pb生物有效性的變化有關(guān)。水培條件下,續(xù)斷菊、玉米和蠶豆根系分泌草酸和檸檬酸與植物各亞細(xì)胞組分Cd、Pb含量間有較好的相關(guān)性,表明間作通過改變了植物根系分泌草酸和檸檬酸的量來影響了Cd、Pb在各亞細(xì)胞組分中的分布和貯存。(4)Cd、Pb脅迫下,間作續(xù)斷菊、蠶豆和玉米地上部和根中的有機(jī)酸差異較大,續(xù)斷菊、玉米和蠶豆根系分泌有機(jī)酸與地上部和根部有機(jī)酸含量顯著正相關(guān),植物地上部和根中6種有機(jī)酸顯著正相關(guān),可能是Cd、Pb影響植物根系分泌低分子量有機(jī)酸,導(dǎo)致有有機(jī)酸在植物體內(nèi)的積累與貯存發(fā)生改變,影響Cd、Pb在植物體內(nèi)的分布。續(xù)斷菊、蠶豆和玉米地上部和根部草酸與植株Cd、Pb含量顯著正相關(guān),與地上部細(xì)胞壁中Cd、根部液泡中Cd含量極顯著正相關(guān),與根部細(xì)胞壁、細(xì)胞器和液泡中Pb含量顯著正相關(guān),表明草酸參與了植物體內(nèi)Cd、Pb的積累與貯存,并把Cd、Pb最終貯存在細(xì)胞壁和液泡中。(5)外源有機(jī)酸試驗結(jié)果表明:添加草酸和檸檬酸增加了根際土壤可交換態(tài)Cd、Pb含量,促進(jìn)了續(xù)斷菊地上部和根部Cd、Pb累積量。續(xù)斷菊與玉米間作時根際土壤有效態(tài)Cd、Pb含量與植物Cd、Pb含量顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.910(P0.05)和0.932(P0.05),添加草酸、檸檬酸影響土壤Cd的形態(tài)轉(zhuǎn)化而促進(jìn)續(xù)斷菊和玉米對Cd的吸收和積累。續(xù)斷菊與蠶豆間作時,外源添加草酸和檸檬酸能夠活化根際土壤中的Cd、Pb,10mg·kg~(-1)草酸、12 mg·kg~(-1)檸檬酸活化效果最好。檸檬酸添加能夠促進(jìn)間作系統(tǒng)中續(xù)斷菊和蠶豆對Cd的累積,草酸添加促進(jìn)了續(xù)斷菊對Pb的積累而抑制了蠶豆體內(nèi)的Pb積累量。(6)Cd、Pb脅迫下,通過噴施不用濃度比例的多菌靈,續(xù)斷菊和蠶豆地上部、根部生物量顯著提高,續(xù)斷菊地上部和根部Pb、Cd含量顯著增加,蠶豆地上部和根部Cd、Pb的含量增加,噴施適宜濃度的多菌靈,不僅有效的提高了超富集植物續(xù)斷菊對重金屬污染土壤的修復(fù)效率,而且還在一定程度上促進(jìn)了蠶豆的生長。
【學(xué)位授予單位】：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X173;X53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1320012