论文部分内容阅读
金属矿区及其周边的土壤镉(Cd)、铅(Pb)污染已经成为影响环境和威胁人类健康的严重问题。通过寻找或者培育生物量大、生长迅速的富集或者超富集植物对污染环境治理和生态环境修复具有重要意义。本文选取四川省汉源县富泉铅锌矿区的马缨丹(Lantana camara L.)为试验材料,采用盆栽试验,研究了不同浓度Cd、Pb处理下,马缨丹对重金属Cd、Pb的耐性机理和富集特征,探讨马缨丹对Cd、Pb污染的潜力和机理。主要研究结果如下：(1) 30～60 mg·kg-1 Cd处理促进了马缨丹植株的生长,而Cd浓度大于90 mg·kg-1时,则抑制了马缨丹的生长；随着Cd处理浓度的增加,马缨丹叶片净光合速率呈先升高后降低的变化规律；低浓度Cd处理能够提高抗氧化酶SOD、POD、APX和CAT活性,清除体内过量氧自由基,避免活性氧浓度过高伤害植物。表明马缨丹是一种对Cd具有一定耐性的植物,其抗氧化系统对活性氧的清除可能是马缨丹耐受Cd胁迫的重要机理。(2)随着Cd处理浓度的增加,马缨丹地下部和地上部Cd含量和富集量呈升高的变化趋势,地下部和地上部Cd含量最大值分别可达158.5 mg·kg-1和119.4 mg·kg-1,富集量最大值分别可达138.6 μg·planf-1和1148.5 μg·planf-1; Cd在根、茎和叶细胞壁中的比例分别占23.8%～34.4%、37.0%～43.3%和28.7%～39.8%,且随着镉处理浓度的增加,均呈增加的变化趋势,在可溶性组分中的比例最高,分别占62.1%～54.2%、56.2%～45.2%和59.8%～52.6%,而在细胞膜和细胞器中的比例最低；马缨丹生长改变了土壤中Cd的形态分布和土壤酶活性,Cd处理下,马缨丹根际土壤酶活性和Cd含量均高于非根际土壤,根际环境的变化促进了Cd的活化。表明马缨丹对Cd具有一定的富集能力,其对Cd的液泡区隔化、细胞壁固持、根际环境效应可能是马缨丹富集Cd的重要原因。(3) 100 mg·kg-1 Pb处理促进了马缨丹植株的生长,而Pb浓度大于600 mg·kg-1时,则抑制了马缨丹的生长；随着Pb处理浓度的增加,马缨丹叶片净光合速率呈先升高后降低的变化规律；低浓度Pb处理能够提高抗氧化酶SOD、POD、APX和CAT活性,清除体内过量氧自由基,避免活性氧浓度过高伤害植物。表明马缨丹是一种对Pb具有一定耐性的植物,其抗氧化系统对活性氧的清除可能是马缨丹耐受Pb胁迫的重要机理。(4)随着Pb处理浓度的增加,马缨丹地下部和地上部Pb含量和富集量呈升高的变化趋势,地下部和地上部Pb含量最大值分别可达264.6 mg·kg-1和611.9 mg·kg-1,富集量最大值分别可达474.9 μg·plant-1和6163.0 μg·plant-1; Pb在根、茎和叶细胞壁中的比例分别占33.0%～39.2%、24.4%～38.3%和19.4%～39.4%,且随Pb处理浓度的增加,均呈增加的变化趋势,在可溶性组分中的比例最高,分别占52.9%～41.5%、56.8%～39.8%和48.8%～39.1%,而在细胞膜和细胞器中的比例最低；马缨丹生长改变了土壤中Pb的形态分布和土壤酶活性,Pb处理下,马缨丹根际土壤酶活性和Pb含量均高于非根际土壤,根际环境的变化促进了Pb的活化。表明马缨丹对Pb具有一定的富集能力,其对Pb的液泡区隔化、细胞壁固持、根际环境效应可能是马缨丹富集Pb的重要原因。综上所述,马缨丹对Cd、Pb具有一定耐性和富集能力,是一种较为理想的Cd修复植物和潜在Pb修复植物,且马缨丹花期长,观赏性强,地上部生物量大,在植物修复中具有广阔的应用潜力。