三种不同泌氧能力的红树植物对铅、锌、铜的耐性研究(英文)

红树林是分布于热带、亚热带潮间带的典型滨海生态系统。近年来,随着城市化和工业化的发展,滨海生态系统受重金属(例如铅、锌、铜等)的污染越来越严重,我国南方一些红树林底泥中的重金属浓度已达到甚或超过重度污染标准。由于沉积作用,红树林底泥被认为是一个能积累由潮水和河流淡水携带来的重金属的"库"。然而,红树植物具有很强的耐性生长于重度污染的底泥, 但其中的机理目前尚不清楚。由于长期被水淹没,红树林底泥是一个具氧化还原势低,还原性毒性物质(如 Fe2+、 Mn2+、 H2S、 CH4等)积累多,营养物质缺乏等特征的厌氧环境。为了适应这种生境,红树植物也进化出了一套与其他湿地植物类似的适应机制,植物能通过通气组织将地上部分的氧气输送到地下,一部分满足根的呼吸作用需要,一部分则通过根释放到根际,这被称为根的泌氧。根的泌氧可以氧化根际环境并且氧化还原性的毒性物质,以保证红树植物根免受毒害而延长生长。因此,根际泌氧是红树植物能适应生境的一个重要机理。本研究试图揭示红树植物在长期适应生境的过程中已经进化和发展出一系列形态解剖和生理生化特征是否在耐浸水的土壤条件,解除Fe2+、 Mn2+ 等元素的毒性同时,是否也能解除其他重金属(铅、锌、铜)的毒性。通过对木榄、桐花和白骨壤三种不同泌氧能力的植物进行8周室内砂培试验发现:(1)三种植物的生长都被铅、锌、铜所抑制;(2)三种植物对铅、锌、铜都具有一定的耐性,然而,泌氧能力较弱的木榄比泌氧能力较强的桐花和白骨壤对铅、锌、铜的耐性高。

蚯蚓-菌根在植物修复镉污染土壤中的作用

以灰化土(Aquods)为供试土壤,分别加入4个浓度的Cd2+(0,5,10,20mg/kg)模拟土壤污染,设置每钵接种8条蚯蚓(Pheretimasp.)、接种菌根(InoculumEndorize-Mix2)和同时接种蚯蚓和菌根的处理,以不加蚯蚓和菌根为对照,并种植黑麦草(Loliummultiflorum),研究蚯蚓菌根相互作用对Cd污染土壤中黑麦草生长及土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明菌根浸染率不受添加Cd浓度的影响,平均浸染率为22%,加入蚯蚓能使菌根的侵染率提高9%。在Cd污染土壤上,引进蚯蚓显著增加了黑麦草地上部的生物量,接种菌根对黑麦草地上部分产量没有明显影响,同时接种蚯蚓和菌根与只接种蚯蚓相比没有显著差异。蚯蚓活动显著提高了土壤中CaCl2-Cd的含量,而菌根只在低浓度Cd处理上增加了土壤中CaCl2-Cd含量,二者对H2O-Cd、DTPA-Cd均无显著影响,蚯蚓和菌根对增加土壤有效态Cd含量不存在协同作用。蚯蚓活动促进了黑麦草对Cd的吸收,但吸收的Cd积累于黑麦草根部。接种菌根不仅能促进黑麦草对Cd的吸收,而且还能促进Cd从植物的根部向地上部分转移,由于接种蚯蚓可以提高菌根的浸染率,所以二者具有促进Cd向地上部转移的协同作用。这对于重金属污染土壤的植物修复具有十分重要的意义。

蚯蚓-菌根相互作用对土壤-植物系统中Cd迁移转化的影响

以灰化土(Aquodssoil)为供试土壤,分别加入4种含量的Cd2+(0、5、10、20mg·kg-1)模拟土壤污染,设置单独加8条蚯蚓(Pheretimasp.)、单独接种菌根(InoculumEndorize-Mix2)、同时接种蚯蚓和菌根的3种处理,以不加蚯蚓和菌根为对照,各处理均种植黑麦草(Loliummultiflorum),研究蚯蚓、菌根相互作用对土壤-植物系统中Cd迁移转化的影响.结果表明(1)菌根对土壤pH无明显影响,加蚯蚓可使土壤pH比对照约降低0.2,蚯蚓和菌根同时作用对土壤pH降低没有协同作用.(2)蚯蚓或菌根的加入均能显著增加土壤中可溶性有机碳(DOC)含量,蚯蚓的影响大于菌根,同时加入蚯蚓和接种菌根对土壤中DOC的增加有一定的拮抗作用.(3)蚯蚓活动增加了黑麦草根部Cd的积累,菌根则能促进Cd从黑麦草根部向地上部转移,二者具有促进Cd向地上部分转移的协同作用.(4)蚓粪和土壤中DTPA提取态Cd含量与黑麦草吸收Cd量呈显著相关(p<0.01),而蚓粪中DTPA提取态Cd含量均显著高于土壤中的含量(p<0.05).因此,蚓粪中有效态Cd是植物吸收Cd的重要供源.

蚯蚓在植物修复铜、镉污染土壤中的作用

以红壤和高砂土为供试土壤，分别加入3个浓度的重金属铜离子Cu^2＋（100，200，400mg·kg^-1）或镉离子Cd^2＋（5，10，20mg·kg^-1），每钵接种6条蚯蚓（Pheretima sp．），种植黑麦草（Lolium muhiflorum），以不加蚯蚓为对照（CK），研究蚯蚓活动对Cu、Cd污染土壤中黑麦草生长及铜、镉生物有效性的影响．结果表明，添加蚯蚓显著提高了Cu^2＋、Cd^2＋污染的高砂土中黑麦草地上部分的生物量，增幅为33％～96％；仅增加了Cu^2＋污染浓度低于200mg·kg^-1的红壤中黑麦草地上部分的生物量；添加蚯蚓显著增加了两种土壤中速效N的含量，促进了黑麦草地上部分对N的吸收，对速效P、K的含量以及黑麦草中P、K含量无显著影响；添加蚯蚓显著提高了红壤中铜（Cu）、镉（Cd）DTPA提取态的含量，对高砂土中DTPA提取态Cu、Cd的含量无显著影响；增加了高砂土中和添加Cu污染浓度低于200mg·kg^-1的红壤中黑麦草地上部分吸收Cu的总量，而对黑麦草吸收Cd的量无显著影响．加入蚯蚓可以不同程度地改善植物修复技术应用中受制的两个主要因素．