水蜈蚣(Kyllinga brevifolia Rottb)對(duì)鎘的積累特征研究.pdf

1、植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的污染環(huán)境修復(fù)技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在重金屬污染土壤的修復(fù)中得到了廣泛認(rèn)可。目前，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者已經(jīng)對(duì)部分植物的重金屬污染修復(fù)潛力進(jìn)行了研究，但在土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重的背景下，更多的對(duì)重金屬有高積累能力的植物的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用仍具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。水蜈蚣（Kyllinga brevifolia Rottb）為多年生草本植物，分布廣泛，生命力強(qiáng)，有研究指出，其對(duì)Pb有明顯的積累效果，而目前有關(guān)水蜈蚣對(duì)Cd的積累特征的報(bào)道甚

2、少。本研究以礦山生態(tài)型水蜈蚣和非礦山生態(tài)型水蜈蚣為試驗(yàn)材料，采用室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了兩種生態(tài)型水蜈蚣對(duì)Cd的積累特征，包括在不同濃度Cd處理?xiàng)l件下兩種生態(tài)型水蜈蚣的植株生長(zhǎng)情況、Cd含量、Cd積累量、Cd在植株體內(nèi)的亞細(xì)胞分布及其化學(xué)形態(tài)、Cd在根際與非根際土壤中的不同分級(jí)、根際土壤pH和水溶性有機(jī)質(zhì)(DOM)含量的變化情況、水蜈蚣體內(nèi)非蛋白巰基(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和植物絡(luò)合素(PC)含量的變化情況等，取得的主要研究結(jié)果如

3、下:
　　(1)隨著Cd處理濃度的增加，兩種生態(tài)型水蜈蚣的生物量均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，且非礦山生態(tài)型地上部和地下部生物量大于礦山生態(tài)型;植株地上部和地下部Cd含量均顯著增加，且非礦山生態(tài)型增幅大于礦山生態(tài)型。在200 mg·kg-1Cd處理時(shí)，非礦山生態(tài)型地上部Cd含量和Cd積累量最高，分別為105.13mg·kg-1～498.66 mg·kg-1和65.52μg·pot-1～154.06μg·pot-1，其地下部的Cd含量和Cd積累

4、量分別為325.83 mg·kg-1～1016.09 mg·kg-1和89.60μg·pot-1～229.39μg·pot-1，均高于礦山生態(tài)型，表現(xiàn)出較強(qiáng)的Cd積累能力。兩種生態(tài)型水蜈蚣的富集系數(shù)在不同濃度Cd處理?xiàng)l件下均大于或接近于1，將土壤中的Cd吸收轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的能力較強(qiáng)。兩種生態(tài)型水蜈蚣對(duì)Cd污染土壤均具有較強(qiáng)的凈化能力，在高濃度（50和200 mg·kg-1）Cd污染土壤中，非礦山生態(tài)型表現(xiàn)出一定的Cd積累優(yōu)勢(shì)。
　　(

5、2)兩種生態(tài)型水蜈蚣根際土壤pH和DOM含量均高于非根際土壤。隨著Cd處理濃度的增加，礦山生態(tài)型水蜈蚣根際土壤pH增加了0.06～0.18個(gè)單位，非礦山則增加了0.03～0.19個(gè)單位。在不同濃度Cd處理?xiàng)l件下，非礦山生態(tài)型水蜈蚣根際土壤DOM含量在45.77～100.82 mg·kg-1之間，在Cd處理濃度為10mg·kg-1時(shí)達(dá)到最高值100.82 mg·kg-1，是非根際土壤DOM含量的1.39倍。礦山生態(tài)型水蜈蚣根際土壤DOM含

6、量的變化幅度較小，在25.12～85.04 mg·kg-1之間。在兩種生態(tài)型水蜈蚣植株體內(nèi)，交換態(tài)和Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)為Cd的主要存在形態(tài)，且不同形態(tài)Cd的含量隨著Cd處理濃度的增加而增加，根際土壤交換態(tài)Cd含量低于非根際土壤。非礦山生態(tài)型水蜈蚣根際土壤中去離子水提取態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)等遷移能力較強(qiáng)形態(tài)的Cd含量均高于礦山生態(tài)型。
　　(3)從亞細(xì)胞分布情況來(lái)看，在兩種生態(tài)型水蜈蚣植株體內(nèi)，Cd主要分布在細(xì)胞壁(24.02％～5

7、3.54％)和可溶性組分(20.01％～55.64％)中，且非礦山生態(tài)型這兩種組分中Cd所占的比例高于礦山生態(tài)型，表明水蜈蚣通過(guò)增加Cd在活性較低的細(xì)胞組分中的分布來(lái)增強(qiáng)植株對(duì)Cd的積累能力。在兩種生態(tài)型水蜈蚣體內(nèi)，Cd的主要存在形態(tài)為氯化鈉提取態(tài)和醋酸提取態(tài)，地下部這兩種組分中的Cd所占比例較高。在非礦山生態(tài)型水蜈蚣體內(nèi)，乙醇提取態(tài)等易于向地上部遷移形態(tài)的Cd含量大于礦山生態(tài)型，一定程度上利于Cd由地下部向地上部的運(yùn)輸，進(jìn)而使非礦山生

8、態(tài)型水蜈蚣地上部對(duì)Cd的積累能力強(qiáng)于礦山生態(tài)型。
　　(4)在Cd脅迫條件下，非礦山生態(tài)型水蜈蚣細(xì)胞內(nèi)非蛋白巰基(NPT)、植物絡(luò)合素(PC)和谷胱甘肽(GSH)的含量隨著Cd處理濃度的增加先增加后下降。表明Cd脅迫顯著誘導(dǎo)了NPT、PC和GSH的合成。水蜈蚣地上部NPT、GSH和PC的最高含量分別達(dá)到0.97、0.91和0.18 nmol· g-1 FW，地下部則分別達(dá)到1.06、0.89和0.29 nmol·g-1 FW。水蜈