论文部分内容阅读
Hormesis即毒物兴奋效应,是机体对毒物的一种应激反应,通常表现为低剂量刺激高剂量抑制的特点。土壤酶作为土壤中参与各种生理生化过程的重要组分之一,是土壤生态系统Hormesis研究的理想测试终点。目前有关镉（Cd）、铅（Pb）影响下土壤酶Hormesis效应研究备受关注,而以往的研究主要集中在二者的独立作用,对两者复合作用下的特征及预测的研究还很不充分。本研究以崇明东滩湿地、洪泽湖河湖交汇区湿地以及伊犁河谷湿地为例,采集14种土地利用/覆被方式下的土壤样品,采用固定比率射线设计方法,研究:（1）Cd、Pb独立及复合作用下,不同土地利用/覆被方式土壤碱性磷酸酶（ALP）活性的Hormesis效应;（2）Hormesis效应特征参数与土壤基础理化性状之间的关系;（3）基于Cd、Pb独立作用下的Hormesis效应预测二者复合效应的变化,为复合Hormesis效应的预测及重金属复合污染的毒理学效应评估提供理论依据。本研究主要研究结果与结论如下:（1）Cd独立作用下,三类湿地12种土地利用/覆被方式下土壤ALP活性出现明显的Hormesis效应,最大效应浓度（M）变化在0.7-4.6 mg/kg之间,刺激区间（ZEBP）大小在1.4-4.7 mg/kg之间,最大刺激率(ymax)为6.6-23.9%。相比较而言,Pb独立作用下,三类湿地13种土地利用/覆被方式下土壤ALP活性出现明显的Hormesis效应,M变化在141.4-454.6 mg/kg之间,ZEBP大小在84.6-526.8 mg/kg之间,ymax为5.5-12.8%。Cd诱导下土壤ALP活性的Hormesis效应强度明显高于Pb。（2）RDA分析表明:Cd独立作用下,M和ymax的主要影响因子为2-63μm和63-200μm粒径土壤的含量,ZEBP的主要影响因子为63-200μm粒径土壤的含量与土壤全氮（TN）。相比较而言,Pb独立作用下,M的主要影响因子为土壤EC,但ZEBP和ymax的主要影响因子均为2-63μm和63-200μm粒径土壤的含量。由此可见,土壤质地（粒径差异）可能主导着Hormesis效应强度的高低。（3）Cd、Pb复合作用下三类湿地土壤ALP活性都出现了明显的Hormesis效应。当35-75%（1.75-3.75 mg/kg）的Cd与25-65%（125-325 mg/kg）的Pb混合时易于诱导土壤ALP活性表达Hormesis效应,三类湿地最大刺激幅度的高低表现为洪泽湖（9.8-50.3%）>崇明东滩（6.4-13.2%）>伊犁河谷（5.4-7.8%）。进一步分析表明:Cd、Pb复合作用时土壤ALP活性的变化由混合物中Pb的浓度主导。（4）Cd、Pb复合作用下土壤ALP活性的Hormesis效应很难通过Belz提出的传统线性模型进行预测。基于以往对复合Hormesis效应的研究中提出的二元线性关系与Belz模型相结合,采用数据拟合以及相曲线估计的方法,提出了一个二元线性预测模型μp=α×μA×p+β×μB×（1-p）+γ,该模型可以很好的预测土壤生态系统中Cd、Pb复合作用下土壤ALP活性的Hormesis效应。进一步分析表明:土壤全氮（TN）和200-2000μm粒径土壤的含量是模型参数α、β和γ的重要影响因子。