硒酸盐对两种不同价态砷在土壤—植物体系中的解毒作用

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoliping1984
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砷是土壤中危害最大、污染最严重的污染物之一,对动植物都有很高的毒性。进入土壤中的砷会抑制植物的正常生长,甚至通过食物链影响人体健康。已有研究证实:外源施加适量硒能缓解阳离子重金属对植物的胁迫作用,但砷为阴离子金属,硒对砷在土壤-植物体系中的解毒作用机制尚不清楚。因此,本研究选用十字花科植物小白菜为供试材料,通过土培盆栽试验,研究了外源硒与两种价态砷复合处理对小白菜生长、硒砷吸收转运、生理代谢及光合作用的影响,并从土壤硒、砷形态转化方面探究了硒砷复合作用对土壤硒、砷生物有效性的影响机制,旨在揭示外源施入硒酸盐缓解土壤-植物体系中砷胁迫的作用机制。得到的主要结果如下:1.低浓度硒(0.5 mg/kg)与60 mg As/kg砷酸盐复合处理与对应的单施砷酸盐处理相比,小白菜株高、地上和地下部生物量增加,但低浓度硒(0.5 mg/kg)与100 mg As/kg砷酸盐复合处理中,小白菜各生长指标(根长、株高、生物量)较对应单施砷酸盐处理显著下降;与此不同,低浓度硒(0.5 mg/kg)与亚砷酸盐复合处理小白菜各生长指标较对应的单施亚砷酸盐处理均呈下降趋势。与砷的种类无关,高浓度硒(2.5mg/kg)与砷复合处理对小白菜生长的影响均表现为协同毒害作用。2.硒砷复合处理影响小白菜对砷的吸收与转运。硒与30、60 mg As/kg亚砷酸盐复合处理抑制了小白菜对砷的吸收,而硒与100 mg As/kg亚砷酸盐复合处理却促进了小白菜对砷的吸收;硒与砷酸盐复合处理促进了小白菜地下部对砷的吸收;此外,施硒抑制了两种砷从小白菜地下部向地上部的转运。与砷的种类无关,硒砷复合处理小白菜地上和地下部硒含量较单施硒处理均显著增加,且硒的转运系数(TF)较对应的单施硒处理显著升高,说明砷促进了小白菜对硒的吸收和转运。3.硒与亚砷酸盐复合处理产生协同毒害效应,导致小白菜过氧化指标(电解质外渗率、超氧阴离子自由基、丙二醛)和脯氨酸含量较对应的单施砷处理上升,抗氧化指标(谷胱甘肽过氧化酶)、硝酸还原酶活性及光合作用指标(叶绿素SPAD值、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度)均较单施砷处理下降。低浓度硒(0.5mg/kg)与60 mg As/kg砷酸盐复合处理,小白菜抗氧化指标(谷胱甘肽过氧化酶)、硝酸还原酶活性及光合作用指标较单施砷处理显著升高,从而缓解了砷的毒害,表现为小白菜过氧化指标和脯氨酸含量较单施砷处理降低,说明适量施硒缓解了砷酸盐对小白菜的毒害作用;高浓度硒(2.5mg/kg)与砷酸盐复合处理小白菜过氧化指标和脯氨酸含量较对应的单施砷处理升高,说明高浓度硒与砷酸盐复合处理对小白菜产生了协同毒害作用,亦即硒对砷酸盐的毒害或解毒作用取决于硒的浓度。4.与砷的种类无关,砷与低浓度硒(0.5 mg/kg)复合处理提高了土壤硒的生物有效性,土壤可溶态硒占总硒比例较对应单施硒处理显著提高了5.79%~11.96%;而砷与高浓度硒(2.5 mg/kg)复合处理,土壤中可溶态硒、可交换态硒和有机结合态硒占总硒比例较对应单施硒处理显著下降,说明砷降低了土壤硒的生物有效性。与此相反,硒砷复合处理提高了土壤砷的生物有效性,表现为土壤易溶态砷、铝结合态砷、钙结合态砷占总砷比例较对应单施砷处理分别增加了3.83%~6.15%、4.63%~11.14%、1.89%~9.63%,而残渣态砷占总砷比例较对应单施砷处理显著降低,施硒促进了土壤砷向更易被植物吸收的形态转化。综上所述,低浓度硒与中低浓度砷酸盐复合处理增加了土壤硒的生物有效性,促进植物对硒的吸收转运,改善小白菜的生理代谢和光合作用,从而缓解砷了的毒害作用;硒与亚砷酸盐复合处理提高土壤砷的生物有效性,对小白菜产生协同毒害作用。因此,实际应用中应综合考虑施硒浓度和土壤中砷的种类和浓度。
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