根系分泌物对苔草铁膜形成及铅胁迫下对根际环境的影响

摘要

根际是影响其根系生长最为活跃的部分。在重金属胁迫下,根际区域植物根系分泌物、土壤理化性质、土壤生态环境(土壤微生物、土壤酶)均会受到不同程度的影响。
　　本文以鄱阳湖南矶山湿地苔草(Carex cinerascens)为研究对象,通过水培与土培实验,研究了苔草根系分泌物组成成分及低分子有机酸对苔草铁膜形成与解吸的影响;探讨了苔草在重金属铅胁迫下,苔草分泌物有机酸的分泌情况及其对重金属铅的生物有效性的影响和植物根际与非根际土壤生态环境的变化。得出以下结论:
　　(1)采用HPLC和GC-MS测得草酸为主要的低分子有机酸,苔草分泌物组成为:脂类、烷烃类,分别占总分泌物的59.44％和14.86%;
　　(2)在铅胁迫作用下,经高效液相测得草酸、苹果酸、柠檬酸为苔草分泌的低分子有机酸。三种酸的总含量均随着外源铅浓度的增加而升高,但草酸、苹果酸所占总酸的比例增加,柠檬酸下降;
　　(3)草酸、柠檬酸、苹果酸对苔草形成铁膜均存在抑制作用,抑制作用顺序为:柠檬酸>草酸>苹果酸,小于0.05 g根系干质量/ml分泌物体积的根系分泌物促进苔草铁膜的形成,大于0.25 g根系干质量/ml分泌物体积的浓度抑制。有机酸及根系分泌物对苔草形成铁膜均具有解吸作用,且解吸作用顺序为:酸浓度为5 umol/l,根系分泌物为0.005 g根系干质量/ml分泌物体积时,草酸>柠檬酸>苹果酸>根系分泌物。酸浓度为20 umol/l,根系分泌物为0.05 g根系干质量/ml分泌物体积时,柠檬酸>草酸>苹果酸>根系分泌物。酸浓度为100 umol/l,根系分泌物为0.25 g根系干质量/ml分泌物体积时,柠檬酸>苹果酸>草酸>根系分泌物;
　　(4)根际袋实验结果表明,随着外源铅浓度的增大,苔草根际和非根际土壤的水分含量、电导率、有机质呈持续上升趋势,pH逐渐下降。根际土壤电导率高于非根际,而根际土壤pH、有机质、水分含量均比非根际土低。根际土壤中铅的酸可提取态、可氧化态、可还原态明显增加,残渣态明显减小。与对照组相比,苔草对铅的富集系数降低。
　　苔草地下部分铅含量与土壤中铅含量比例呈上升的趋势,植物地上部分铅含量与土壤中铅含量比例呈下降的趋势;
　　(5)外源铅对苔草根际和非根际土壤中的过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶的活性影响存在差异。根际和非根际蔗糖酶和过氧化氢酶活性随外源铅浓度的增加均表现出先上升后下降的趋势,脲酶呈持续下降趋势。三种酶在根际土壤中的活性普遍高于非根际土;
　　(6)外源铅存在下,苔草根际和非根际土壤中细菌数量存在较大的不同,低浓度(<100 mg/kg土)铅,土壤中细菌数量增加,高浓度(>1000 mg/kg土)铅,细菌的数量降低,并逐渐与对照持平横。铅对根际和非根际土壤中放线菌数量的影响存在较大差异,其数量随外源铅的增加而呈持续下降趋势。土壤真菌数量受铅的影响与放线菌相似。

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第一章 引言

1.1 选题背景、研究目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 根表铁膜的研究进展

1.4 问题及展望

1.5 研究内容和研究目的

第二章 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 测定方法

2.4 数据处理与分析方法

第三章 结果与讨论

3.1 鄱阳湖南矶山苔草根系分泌物成分鉴定与分析

3.2 根系分泌物对苔草根表铁膜形成及解吸的影响

3.3 铅胁迫下根系分泌物对土壤中铅活性的影响

3.4 铅胁迫下根系分泌物对土壤酶的影响

3.5 铅胁迫下根系分泌物对微生物的影响

第四章 结论与展望

4.1 研究结论

4.2 问题及展望

致谢

参考文献