植物激素对三种植物修复Cs,Sr,Cd污染土壤的效应研究

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放射性核素和重金属进入土壤会对生态环境造成污染,并会通过土壤中种植的植物进入食物链威胁人类健康,其已成为一个亟待解决的问题。植物修复是目前比较绿色、经济和高效的修复技术,利用植物激素可作为强化植物修复效率的一种调控措施。本试验以油菜、红苋菜、向日葵为试验材料,分别采用水培和土壤盆栽的方式,研究外源激素(生长素IAA、赤霉素GA、水杨酸SA)及螯合剂(EDTA)对植株吸收和积累133Cs、88Sr、Cd的影响,以期为提高植物修复效率提供一定的理论依据和技术途径。研究结果表明:   (1)利用Hoagland营养液栽培试验研究外源植物激素(生长素IAA、赤霉素GA、水杨酸SA)对提高植物修复效率的影响,结果表明,施用植物激素显著提高了油菜植株对133Cs、88Sr的吸收、转运和富集,使油菜叶片的丙二醛含量显著低于对照,而叶绿素含量显著高于对照,植物激素缓解了133Cs、88Sr胁迫对油菜叶片的过氧化伤害,保护了油菜叶片细胞叶绿体膜及其相应的功能。其中,施用100mg/L水杨酸使单株油菜对133Cs的吸收量、转移系数和富集系数达到最大值,分别为13.51mg/g、0.82、5.98;施用500 mg/L赤霉素使单株油菜对88Sr的吸收量、转移系数和富集系数达到最大值,分别为6.15mg/g、0.89、2.71。   (2)通过土壤盆栽试验,进一步研究三种植物激素对超富集植物向日葵吸收和积累133Cs、88Sr的影响。研究结果表明,133Cs、88Sr胁迫下,施用植物激素能显著增加向日葵对133Cs、88Sr的吸收、转运、积累富集。相同激素处理下,向日葵对133Cs的吸收能力显著高于88Sr,其中叶、花为主要富集133Cs、88Sr的器官。三种激素作用下的单株累积量总体表现为SA>GA>IAA。其中,100 mg/LSA处理下,单株向日葵对133Cs的吸收量、转运、富集系数达到最大值,分别为8.36mg/g、1.55、25.3;对88Sr的吸收量、转运、富集系数同样达到最大值,分别为5.49mg/g、2.73、22.4。   (3)通过土壤盆栽试验,进一步研究三种植物激素对超富集植物红苋菜吸收和积累133Cs、88Sr、Cd的影响。研究结果表明,133Cs、88Sr、Cd胁迫下,施用植物激素能显著增加红苋菜对133Cs、88Sr、Cd的吸收、转运和富集。相同激素水平处理下,红苋菜吸收133Cs和88Sr的能力明显强于Cd,其叶为主要富集133Cs、88Sr、Cd的器官,根次之,茎最少。133Cs和88Sr胁迫下,三种激素的单株累积量总体表现为为SA>GA>IAA,而Cd胁迫下,激素作用表现为GA>SA>IAA。其中,100mg/L的SA处理下,红苋菜对133Cs、88Sr的吸收量、转运、富集系数达到最大值;500 mg/L的GA处理下,红苋菜对Cd的吸收量、转运、富集系数达到最大值,分别为1.39mg/g、26.06、6.54。   (4)在植物激素处理下对比红苋菜与向日葵对133Cs、88Sr的富集状况,表明红苋菜对133Cs和88Sr的转运系数高于向日葵,而向日葵单株对133Cs和88Sr的积累量、富集系数显著高于红苋菜,可能由于向日葵单株生物量较高。   (5)采用植物激素和螯合剂(EDTA)复合处理、叶面喷施和土壤浇灌的施用方式研究提高红苋菜修复效率的方法。试验结果表明,复合处理相比于单一植物激素处理,显著增加了红苋菜在133Cs、88Sr、Cd胁迫下的生物量、对133Cs、8SSr、Cd的吸收量、转移系数和富集系数,土壤浇灌相比于叶面喷施显著提高了133Cs、88Sr、Cd在红苋菜植株内的富集;三种激素和螯合剂的复合处理效果总体趋势表现为(SA+EDTA)>(GA+EDTA)>(IAA+EDTA)。其中,土壤浇灌100mg/L,SA+1.5mg/L EDTA为最适宜处理,使单株红苋菜对133Cs、88Sr、Cd的富集总量达到最大值6.36mg/g。
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