三叶鬼针草和飞机草对土壤阿特拉津污染的修复潜力与响应研究

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三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)是菊科(Compositae)鬼针草属(Bidens)一年生草本,是入侵我国的外来杂草。飞机草(Chromolaena odorata)是菊科泽兰属(Eupatorium)多年生丛生性草本或亚灌木,常分布于农田、抛荒地、林缘等地,被列入我国首批外来入侵物种名单中。阿特拉津(Atrazine)是广泛应用于全球的广谱性除草剂,常用于甘蔗地、玉米地、高粱地等。阿特拉津在土壤中持留性高、不易被分解,常影响后茬作物生长,导致瓜果变形或萎蔫,是危害土壤的重要有机污染物。本研究通过盆栽实验,将三叶鬼针草和飞机草分别种植在浓度不同的阿特拉津土壤中,探究三叶鬼针草和飞机草对土壤残留阿特拉津的响应和修复潜力,旨在探索筛选和利用入侵植物修复土壤有机污染物的可能性与可行性。本研究主要结果如下:(1)三叶鬼针草和飞机草均对阿特拉津具有一定的修复效果。在土壤阿特拉津处理后的第24天,种植飞机草的土壤中阿特拉津降解率为96.5-99.5%,种植三叶鬼针草的土壤中阿特拉津降解率为90.4-93.0%,而未种植物的土壤中阿特拉津降解率为79.0-85.0%。飞机草对阿特拉津母体的富集效果显著高于三叶鬼针草,3.2 mg·kg-1和4.8 mg·kg-1阿特拉津浓度下处理第17天时,飞机草的富集系数分别为1.32和2.20,转运系数分别为0.30和0.37;三叶鬼针草的富集系数分别仅为0.21和0.16,转运系数分别为0.55和0.80。(2)阿特拉津对三叶鬼针草和飞机草的植株生长产生了明显的影响。表现为株高降低、生物量减小、叶绿素含量下降、叶绿素荧光参数值下降等。此外,阿特拉津对该两种植物的种苗根长和芽长的抑制程度随其浓度的增强而增大。低浓度阿特拉津可促进三叶鬼针草种子萌发;高浓度阿特拉津抑制种子萌发;飞机草种子发芽率随阿特拉津浓度的升高而降低。(3)阿特拉津处理第120天时,随阿特拉津浓度的升高,三叶鬼针草和飞机草叶片的可溶性蛋白含量、POD和CAT含量均有不同程度的先上升后下降现象。这表明阿特拉津处理后期对三叶鬼针草和飞机草仍具有不同程度的产胁迫作用。(4)阿特拉津处理第120天时,随阿特拉津浓度的升高,三叶鬼针草和飞机草处理下的土壤的碱解氮、速效磷和速效钾含量均有不同程度的下降。三叶鬼针草处理下的土壤pH值有所升高,飞机草处理下的土壤pH值无显著变化。这表明在种植入侵植物的条件下,土壤中存在一定浓度的阿特拉津可能不利于提高土壤速效养分状况。综上所述,三叶鬼针草和飞机草对土壤阿特拉津污染均具有一定的修复效果,飞机草对阿特拉津的去除效果较好。不过,阿特拉津对飞机草和三叶鬼针草的生长亦会产生显著的影响,导致不同程度的株高、叶绿素含量和光合效率下降等现象。
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