馬纓丹對鋅、銅的生理響應(yīng)和富集特征研究.pdf

1、土壤重金屬污染是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類健康面臨的嚴(yán)峻問題，利用植物修復(fù)技術(shù)對其進行治理是一種綠色有效的方法。然而，目前的重金屬修復(fù)植物還存在生物量低、耐性差、富集量小、觀賞性差等不足，不能滿足實際需要，因此，尋找生物量大，耐性和富集能力強的修復(fù)植物是植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。本文以四川省漢源富泉鉛鋅礦區(qū)自然植被馬纓丹(Lantana camara L.)為試驗材料，通過室內(nèi)盆栽試驗，研究了鋅(Zn)、銅(Cu)單一脅迫下馬纓丹的生長響應(yīng)及其對Zn、C

2、u的吸收和富集特征，同時從植株體內(nèi)Zn、Cu的化學(xué)形態(tài)和亞細胞分布以及抗氧化酶活性等方面分析了馬纓丹的耐性機制，探討了馬纓丹對Zn、Cu污染土壤的修復(fù)潛力。研究結(jié)果表明:
　　(1)0～1500mg/kg的Zn處理促進馬纓丹的生長，而高于此濃度的Zn處理顯著抑制其生長。同時，0～1500mg/kg Zn處理下，馬纓丹根系和葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性

3、較強，植株有效緩解了Zn處理誘導(dǎo)的氧化脅迫，因而生長受到促進;而高于此濃度時，植株根系和葉片中的抗氧化酶活性顯著降低，抗氧化能力減弱，植株受到嚴(yán)重的氧化傷害，生長受到抑制。
　　(2)0～500mg/kg Zn處理時，馬纓丹地上部Zn含量大于根部，而1000～3000mg/kgZn處理時，根部Zn含量大于地上部，根部限制了Zn向地上部的轉(zhuǎn)運。植株根部和地上部最大Zn含量分別約1576mg/kg和1538mg/kg;植株根部和地上部

4、最大Zn富集量分別約1.6mg/plant和15mg/plant，植株對Zn的富集能力很強。但是，當(dāng)Zn處理濃度高于2500mg/kg時，其富集量略有降低。
　　(3)植株體內(nèi)的Zn形態(tài)及亞細胞分布研究表明，馬纓丹植株根、莖、葉中Zn均主要以毒性較大的水提取態(tài)和毒性較低的氯化鈉提取態(tài)、醋酸提取態(tài)存在;且Zn主要被固定在根、莖、葉的細胞壁(32％～45％、43％～46％、33％～45％)和可溶性部分(39％～52％、32％～49％、

5、32％～44％)，細胞器等部分含量較少。
　　(4) Zn處理下，馬纓丹根際土壤pH降低，移動性較強的酸提取態(tài)Zn所占百分比逐漸增加，Zn受到活化;且0～1500mg/kg的Zn處理下，馬纓丹根際土壤過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性增加，而2000～3000mg/kg Zn處理下，土壤過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性受到抑制，對Zn毒害反應(yīng)靈敏。
　　(5)0～600mg/kg的Cu處理促進馬纓丹的生長，而高于此濃度的Cu處

6、理顯著抑制其地上部的生長。同時，0～600mg/kg的Cu處理下，植株根系和葉片中的SOD、CAT、APX活性顯著高于對照，植株能夠緩解Cu處理誘導(dǎo)的氧化脅迫，因而其生長受到促進;而高于此濃度時，葉片中POD、CAT、APX活性顯著下降，抗氧化能力減弱，葉片受到氧化脅迫傷害，地上部生物量顯著降低。
　　(6)馬纓丹植株體內(nèi)Cu含量僅約12～59mg/kg，且根系中Cu含量均高于地上部，根系抑制了Cu的吸收和轉(zhuǎn)運。植株根部和地上部最

7、大Cu富集量分別約80μg/plant和407μg/plant，其Cu富集能力較強。
　　(7)植株體內(nèi)的Cu形態(tài)及亞細胞分布研究表明，馬纓丹根和葉中Cu主要以生物毒性較低的氯化鈉提取態(tài)、醋酸提取態(tài)和鹽酸提取態(tài)存在，莖中Cu主要以氯化鈉提取態(tài)和毒性極大的乙醇提取態(tài)存在;且Cu主要固定于根的可溶性部分(37％～64％)和莖、葉的細胞壁(40％～43％、29％～38％)，細胞壁等部分的含量較少。
　　(8) Cu處理下，馬纓丹根

8、際土壤pH降低，移動性較強的酸提取態(tài)Cu所占百分比逐漸增加，Cu受到活化;且0～100mg/kg的Cu處理下，磷酸酶和蔗糖酶活性增加，過氧化氫酶和脲酶無顯著變化，而300～1800mg/kg Cu處理下，土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性受到抑制，對Cu毒害的反應(yīng)靈敏。
　　綜上所述，馬纓丹對Zn、Cu均具有較強的耐性和富集能力，適用于修復(fù)濃度低于2500mg/kg的Zn污染土壤或濃度低于1800mg/kg的Cu污染土壤。其主要耐性