钝化剂介导梨植株响应Cd胁迫的生理机制

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a348956376
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土壤是人类赖以生存的重要资源,除自然因素外,重金属污染物可通过人为活动,如采矿、工业废水等方式进入土壤,造成土壤重金属污染。重金属离子会随植物吸收土壤中的水分和营养一起进入体内,最后通过食物链的传递进入人体损害人体健康。现今,土壤重金属污染已成为威胁食品安全和人类健康的全球性问题之一。本研究通过对辽宁地区32个梨园土壤的调查,分析梨园土壤重金属污染情况,选用盆栽山梨(Pyrus ussuriensis maxim.)幼苗为试材开展试验,以混合100 mg·kg-1含量的重金属Cd固体粉末和土壤体积4%钝化剂(膨润土、生物炭、生石灰、过磷酸钙及其组合)的栽培基质种植山梨幼苗,处理70 d后测定土壤的有效Cd含量、土壤基本理化数据、植株生物量、光合荧光参数、活性氧含量等指标,探究添加不同钝化剂处理对土壤重金属的缓解效果及山梨幼苗对重金属镉胁迫的生理响应。研究结果表明:1.辽宁地区32个梨园土壤重金属污染情况较严重,4个园区Cd含量超标、1个园区Cu含量超标,重金属点位超标率高达15.6%。其中一个园区土壤为重度Cd污染,超出国家标准值326.7%,其余重金属含量均在国家环境质量标准值之下。2.钝化剂的添加能显著降低土壤中有效镉的含量,且两种钝化剂组合比单一钝化剂处理效果更好,2%膨润土+2%生物炭处理组中土壤的有效Cd含量下降最显著,相比对照降低66.1%。膨润土、生物炭和过磷酸钙能提高土壤的有机质和速效养分含量,生物炭对土壤有机质含量的提升最显著,相比对照提升48.50%,过磷酸钙对土壤中速效磷的含量提升最大,相比对照提升76.03%。生石灰能提升土壤中速效养分的含量,但添加后土壤的有机质含量相比对照下降5.93%。3.添加钝化剂能显著减缓Cd胁迫对山梨幼苗造成的损伤,植株各组织内的MDA和ROS含量显著低于对照组,添加2%膨润土+2%生物炭后植物各组织中的MDA含量下降最显著,相比对照植株的根、茎、叶分别降低28.84%、18.95%、12.89%。添加钝化剂后植物各组织中抗氧化酶的活性显著低于对照组,植株各组织中的抗氧化酶基因表达量均下调。钝化剂处理相比对照植株的生物量、根系活力、根系线粒体功能等参数均有较大提升。添加2%膨润土+2%生物炭、2%过磷酸钙+2%生物炭后,植物根系活力提升最显著。添加钝化剂后各处理植株的叶片光合参数显著提升,其中添加2%膨润土+2%生物炭处理组植株叶片的净光合速率提升最显著。本研究通过对各项理化数据的分析表明,2%膨润土+2%生物炭混合添加对土壤中重金属Cd的钝化效果最好,能够改善土壤环境,促进植物生长,是较优的缓解土壤Cd污染的钝化剂组合。
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