土壤—植物系统中汞和硒的拮抗作用及可能机制

发布时间：2020-06-26 03:40

【摘要】：汞(Hg)是有毒金属元素,低浓度也会对生物产生较高的毒害作用。现有的土壤汞污染修复技术存在高成本、对土壤产生负面影响等缺点。硒(Se)是人体必需的微量元素,据报道,硒可以降低土壤中重金属铅、砷、镉等生物有效性,从而达到解毒的目的。而有关施用硒对土壤中汞是否有解毒作用及其机理如何尚不清楚。本研究通过盆栽试验,研究了外源施入硒酸盐和亚硒酸盐对不同程度汞污染土壤解毒作用的影响,通过小白菜种植前和收获后土壤中汞、硒形态的变化及植物生长、生理代谢对其响应揭示了解毒的机制。得到以下主要结果:(1)外源施入硒有助于土壤汞转化为更稳定的形态,降低了其生物有效性,减少了小白菜对汞的吸收和积累,亚硒酸盐对汞生物有效性的抑制作用显著大于硒酸盐处理。(2)施用亚硒酸盐降低了小白菜根部及地上部汞含量,但Se(Ⅵ)只能降低小白菜根部的Hg含量但增加了其地上部的含量。值得注意的是,在亚硒酸盐适当施用水平下(2.5 mg/kg)这种抑制作用才会显著发生。种植前和收获后土壤中可移动汞形态(水溶态及可交换态)的占比及IR值与植物中汞的浓度具有较好的相关性,表明两者均可用于预测土壤中汞的生物有效性。(3)最高施硒浓度(2.5 mg/kg)可显著减少植物对汞的吸收,而低硒处理(≤1.0 mg kg-1)则会通过提高SOD、POD、CAT和GSH-Px酶活性以及SPAD值、抑制MDA及脯氨酸含量从而显著促进了小白菜的生长。此外,同等硒浓度条件下亚硒酸盐对小白菜生长的促进作用大于硒酸盐。亚硒酸盐施用浓度低于2.5 mg/kg时增加了抗氧化酶活性及叶绿素含量而促进了小白菜的生长,而硒酸盐仅在硒施用浓度为0.5 mg/kg时才出现类似的促进作用。(4)土壤中汞的存在促进了土壤中硒从有效态转化为较为稳定的形态从而降低硒的生物有效性,亦即小白菜对硒的吸收及积累。低硒浓度下(≤1.0 mg/kg),随施硒浓度的增加,亚硒酸盐对汞污染土壤中小白菜硒吸收及累积的促进的作用大于硒酸盐。在汞污染的硒酸盐处理土壤中,土壤中硒的形态占总硒的比例与植物硒含量间具有显著相关,但是亚硒酸盐处理土壤中却未发现两者间的相关,表明汞对硒酸盐处理植物的毒性影响大于亚硒酸盐。(5)在汞污染土壤中,施用低浓度硒(≤1.0 mg/kg)能促进小白菜对硒的吸收和生物积累,但在在所有亚硒酸盐处理土壤或低浓度(≤1.0 mg/kg)硒酸盐处理的土壤中,汞对植物毒性会对小白菜生长产生不利影响。相反,在高浓度(2.5 mg/kg)的硒酸盐的处理中,外源Hg的施入会通过提高植物SOD、POD、CAT、GSH-Px酶活性和SPAD值、抑制MDA及脯氨酸含量等降低硒酸盐的毒性,并显著促进了小白菜的生长。综上所述,在汞污染土壤中施用硒肥是降低小白菜汞积累同时提高小白菜硒含量及食品安全性的潜在方式。此外,本研究还明确了施用亚硒酸盐是降低汞污染土壤毒害作用的硒肥。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154.4;X53


本文编号：2729768