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湿地对于人类生存发展、生物多样性等具有极其重要的意义,但是自二十世纪五十年代以来,湿地富营养化及矿山开采等工业生产活动导致的重金属污染,使得湿地内动物、植物和微生物群落丰度和多样性锐减,甚至出现植被大幅退化和水土流失现象。丛植菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)作为植物根系和土壤联系的纽带,能够在人工湿地去除污染物方面起重要作用,为人工湿地污染物强化去除提供一条新思路。本研究在严格的人工控制条件下,以芦苇(Phragmites australis)为供试植物,采用盆栽试验模拟富营养化人工湿地磷营养状况(5-10mg/L)及重金属复合污染:首先对比了水饱和条件下Glomusmosseae,Glomus clrarum,Glomus cloridcum,Glomus etumtcetum,Glomus intraradices对芦苇的侵染及生长状况影响,从而优选出高效菌株以探讨丛枝真菌强化芦苇除磷机理。其次,探讨重金属复合污染条件下Glomus mosseae,Glomus clrarum,Glomus cloridcum,Glomusetumtcetum,Glomus intraradices对芦苇侵染影响及提高芦苇重金属耐受性机理。结果表明:
(1)水分对5种丛枝真菌侵染芦苇植株的效果没有显著影响:侵染率最高 Glomusmosseae为17.68%,最低为Glomus etumtcetum的15.47%;即使重金属复合污染胁迫下,水分对芦苇根部AMF侵染率的影响也很小。
(2)模拟人工湿地水体磷营养状况,在不同水分条件下(水饱和条件和水分胁迫条件),比较接种丛枝真菌对芦苇生长状况及芦苇植株磷营养状况影响,筛选高效丛枝真菌。结果表明:水分胁迫条件下,接种AMF对芦苇的生长有显著的促进作用,接种Glomusmosseae,Glomus clrarum,Glomus cloridcum,Glomus etumtcetum,Glomus intraradices后,芦苇的生物量分别提高了84.9%、36%、27.9%、55.8%、66.3%;水饱和条件下,接种Glomusmosseae.Glomus clrarum,Glomus cloridcum,Glomus etumtcetum,Glomus intraradices后芦苇生物量分别提高158.1%、48.4%、89.1%、0、58.5%;在两种水分条件下,接种Glomusmosseae对芦苇生长的促进作用最为明显,对芦苇生长的贡献率分别为84.9%、158.1%,要明显高于其他菌种。
(3)水饱和条件下,模拟人工湿地不同磷浓度状况,探讨丛枝真菌Glomus mosseae影响芦苇磷去除的机制。试验结果表明:随施磷频率的提高(相应盆栽磷积累浓度较高),丛枝真菌侵染率呈下降趋势,补加磷频率为0d、14d、7d、3d时Glomus mosseae对芦苇侵染率分别为24.1%,22.4%,18.4%,18.1%;P0、P14、P7、P3水平下,接种丛枝真菌芦苇生物量分别是不接种对照组的1.77倍、1.07倍、1.54倍、1.78倍,对应的菌根贡献率分别为43.6%、6.6%、35.2%、43.7%。对于磷补加频次为0d、14d、7d的实验组,培养液磷浓度仍是芦苇生长的限制性因素。
(4)在人工控制条件下通过盆栽模拟受重金属尾矿污染、未受重金属污染的湿地水环境条件,研究在重金属污染环境条件下,菌根真菌的侵染对芦苇生长以及对吸收、分配重金属元素的影响。结果表明:重金属胁迫条件下,不同丛枝菌根真菌对芦苇根系的侵染强度差异显著。重金属胁迫下,侵染率最高的是Glomus mosseae为17.1%,最低的Glomusetumtcetum为12.3%;在水分饱和、重金属胁迫情况下,接种丛枝真菌能明显减轻重金属对芦苇的毒害,提高芦苇生物量。与不接种对照相比,接种Glomus mosseae,Glomusclrarum,Glomus cloridcum,Glomus etumtcetum,Glomus intraradices,芦苇的生物量分别提高104.2%、137.5%、-18.8%、79.2%、52.1%;丛植菌根真菌通过增加重金属元素在根系中的分配比例,减少向地上部的转运,从而减轻重金属对地上部的毒害。