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温室盆栽试验、田间微域试验及生长室水培试验相结合,研究了锌镉超积累植物伴矿景天对复合污染土壤的修复作用及有机调控效应、Cu对伴矿景天生长和锌镉吸收性的影响及生理机制。主要研究结果如下:
伴矿景天对铜镉及多氯联苯(PCBs)复合污染土壤中Cd有很好的修复作用。盆栽试验中,单种伴矿景天14个月对土壤Cd的去除率高达60.1±9.1%,但第二年继续单种伴矿景天因受Cu毒害而生长不良;紫花苜蓿和海州香薷对土壤Cu均有一定的修复效果,种植一季分别可去除Cu5.25±0.24%和4.75±0.56%;微域试验中,单施石灰、紫花苜蓿与其它植物间作均可有效去除土壤中的PCBs,海州香薷和伴矿景天间作修复7个月对Cd的吸收量最高达18.5±1.8mg/盆。
施用水稻秸秆和三叶草等传统有机物料可促进伴矿景天对Cd的吸收,植物地上部Cd浓度分别增加了1.71和1.92倍,但对Zn和Cu的吸收没有显著影响:施用3mmolkg-1乙二酰二琥珀酸三钠(EDDS)可促进伴矿景天对重金属的吸收,使伴矿景天的Cd、Cu和Zn浓度分别增加1.67、60.4和0.27倍,但同时也产生毒害;施用EDDS51天后土壤溶液重金属浓度仍很高,重金属淋溶风险较高。
在水培条件下,0.31-50μmolL-1Cu处理对伴矿景天生长和锌镉吸收没有显著影响,100、200μmolL-1Cu处理显著抑制伴矿景天生长和锌镉吸收;温室盆栽试验表明,在Cu浓度为3.61mgkg-1土壤上伴矿景天生长缓慢,添加Cu能显著促进伴矿景天生长,但3mmolkg-1EDDS和试验结束前施加250mgkg-1Cu导致伴矿景天积累过量的Cu(最高达1068mgkg-1)而产生明显的毒害作用。
与0.31μmolL-1Cu处理相比,200μmolL-1Cu处理使伴矿景天叶片叶绿体结构受损及叶绿体等功能细胞器中Cu含量显著增加,使根系细胞壁中Zn和Cd的总量分别从57.0%、55.8%增加到61.8%和62.4%,而可溶部分所占的比例则分别从25.7%、29.0%降至20.6%、20.0%;但高Cu处理对Zn和Cd的化学结合形态没有显著影响;高Cu处理使根、茎中难溶性磷酸盐结合态Cu大幅增加,占总量的百分数分别由13.5%、7.07%上升至36.8%和24.2%。综上,过量Cu导致其伴矿景天叶片亚细胞结构受损、叶绿体等功能细胞器Cu含量显著增加使植物正常的生命功能受到影响,进而影响伴矿景天对Zn和Cd的吸收、转运及在亚细胞的分布。