华中蹄盖蕨（Athyrium wardii）对铅的耐性特征及稳定修复潜力研究

发布时间：2018-03-09 07:37

本文选题：植物稳定修复　切入点：铅积累　出处：《四川农业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：植物稳定修复技术因其经济高效、环境友好等特点被广泛应用于矿区重金属治理和植被恢复。华中蹄盖蕨(Athyrium wardii)是一种多年生草本植物,其根部具有较强的铅积累能力,在矿区铅污染土壤的稳定修复上具有较大的应用潜力,因此有必要深入了解其对铅的耐性和稳定修复潜力。本研究以矿山生态型和非矿山生态型华中蹄盖蕨为试验材料,通过盆栽试验研究了两种生态型华中蹄盖蕨对铅的修复能力、耐性特征以及螯合剂对其铅积累能力的影响等方面,主要研究结果如下：(1)随着铅处理浓度的提高,两种生态型华中蹄盖蕨地上部和地下部的生物量均呈降低的趋势,且矿山生态型生物量的降幅小于非矿山生态型；两种生态型地上部和地下部的铅含量和积累量均显著增加,矿山生态型铅含量和积累量显著高于非矿山生态型。在800 mg kg-1铅处理浓度下,矿山生态型铅积累量高达184.11mg plant-1,非矿山生态型仅为26.22 mg plant-1,且矿山生态型地下部铅积累量占整株铅积累的95.3-98.6%,表现出极强的根部固定能力。在各铅处理浓度下,矿山生态型的富集系数均高于非矿山生态型,转移系数也仅为0.02-0.08。矿山生态型华中蹄盖蕨地下部和整株的铅净化率以及植株有效数均优于非矿山生态型,表现出较强的的铅稳定修复能力。(2)铅在两种生态型华中蹄盖蕨中主要以氯化钠提取态和醋酸提取态存在,在矿山生态型中占全铅的比例分别为27.8～39.0%和38.0～48.5%,高于其在非矿山生态型中的比例,而乙醇提取态和水提取态均较低。从亚细胞分布来看,77.4～88.8%的铅分布于矿山生态型华中蹄盖蕨的细胞壁,9.0-18.9%分布于可溶性部分,细胞器组分所占比例较低；矿山生态型华中蹄盖蕨细胞壁对铅的固定能力强于非矿山生态型,特别是地下部。铅胁迫诱导了矿山生态型地上部非蛋白巯基(NP-SH)和谷胱甘肽(GSH)的合成,其地下部NP-SH、GSH和植物络合素(PCs)含量高于非矿山生态型,分别为其1.26～1.75、1.25～1.30和1.09～3.45倍。矿山生态型具备了更强的将铅区隔化于细胞壁和液泡的能力以降低铅对生长的毒害作用。(3)两种生态型华中蹄盖蕨根际各形态铅含量均随着铅处理浓度的提高而显著增大。可交换态铅含量在两种生态型中均表现为根际高于非根际,而根际碳酸盐结合态铅和有机结合态铅含量低于非根际。在各铅处理下,矿山生态型根际各形态铅含量均低于非矿山生态型根际。两种生态型华中蹄盖蕨根际pH均明显低于非根际,矿山生态型根际pH降低0.02～0.16个单位,非矿山生态型降低0.05～0.14个单位。随着铅处理的提高,矿山生态型根际溶解性有机质(DOM)含量显著增大,与非根际相比提高了32.9%；非矿山生态型呈先增加后降低的趋势,与非根际相比提高了15.4%。在600和800mg kg-1铅处理下,矿山生态型根际DOM显著高于非矿山生态型。两种生态型根际微生物数量均高于非根际；随着铅处理浓度的提高,两种生态型根际微生物数量均显著降低,其中对细菌的影响最大,对真菌和放线菌影响相对较小,且矿山生态型根际的降幅小于非矿山生态型。(4)氨三乙酸(NTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)对矿山生态型华中蹄盖蕨的生物量影响较小,但在浓度为5-10 mmol kg-1时生物量显著降低,且EDDS处理的降幅大于NTA。随着处理浓度的提高,矿山生态型地上部铅含量显著增大,EDDS处理的铅含量显著高于NTA处理,在处理7天和14天时,分别为NTA处理的1.53-2.09和1.63～2.66倍；地下部铅含量表现为NTA处理高于EDDS处理,分别为EDDS处理的1.13～1.15和1.10～1.30倍。矿山生态型铅积累量与铅含量变化趋势相一致,地上部铅积累量在EDDS处理浓度为10mmolkg-1时最大；其地下部铅积累量在NTA处理浓度为2 mmol kg-1时达到峰值,在处理14天时高达155.5 mg plant-1。NTA和EDDS均有效提高了矿山生态型的富集系数,且NTA处理的促进作用更强,其转移系数则表现为EDDS处理大于NTA。随着处理浓度的提高,土壤有效铅含量显著增加,处理14天时的含量低于处理7天,且NTA处理下有效铅含量的降幅较低。土壤可交换态铅含量变化趋势和有效铅相似,均表现为处理7天时的含量高于处理14天,且NTA处理下的含量在处理7天时低于EDDS处理。土壤碳酸盐结合态铅和Fe-Mn氧化物结合态铅含量在NTA和EDDS处理7天时有所降低,在处理14天时有所提高。说明,添加螯合剂能有效提高土壤的生物有效性,促进矿山生态型华中蹄盖蕨对铅的积累。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X173;X53

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