重金属污染区植物富集重金属效应及根际微生物和土壤酶特性分析.doc

重金属污染区植物富集重金属效应及根际微生物和土壤酶特性分析 摘要：本文对重金属污染区植物富集重金属特征以及根际微生物的特性、土壤酶活性等进行了研究分析。结果表明，富集系数大的植物能从污染土壤中吸收和转运重金属，重金属大部分分布在植物的地上部，有较高的地上部/根部的含量比；在重金属污染条件下，微生物呼吸速率增加，代谢商增大；土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低。 关键词：重金属污染，超积累植物，根际微生物，土壤酶活性 Abstract: The characteristics of the enrichment of heavy metals by plants, rhizosphere microorganism, and the enzyme activity in soil were analyzed in this paper. It turned out that, heavy metals in the soil can be absorbed and transferred by the vegetation with big enrichment coefficients, making most of heavy metals spread in aboveground parts of plants, and making the value of content in aboveground parts/ content in underground parts very high. Soil base respiration and soil microbial metabolic quotient increased under heavy metal contamination conditions and the activity of the soil enzyme decreased markedly as the degree of the heavy metal contamination intensified. Keywords: heavy metal contamination, hyper accumulator, rhizosphere microorganism, soil enzyme activity 前言 矿产资源开采是迄今最大规模改变地球表面景观和破坏地表生态系统的有组织的人类活动，矿冶周边地区的土壤产生了严重的重金属污染。土壤一旦被重金属污染，将使农作物的产量降低、农产品的品质下降同时也使地下水受到污染，并通过食物链影响人类的生活和健康；植物修复技术以其潜在的高效性、低成本、易操作以及与环境生态相协调等优势具有巨大的应用前景[1]，成为学术届研究的热点。但其在实施过程中也存在不少问题，如土壤重金属的生物有效性低，不利于植物对重金属的吸收和清除；超积累植物通常生长缓慢、生物量小等，这些缺点严重影响了植物修复的效率。 土壤微生物作为土壤中物质转化的重要驱动者，不仅参与矿区废弃地土壤的生物化学作用，影响植被生长发育及其土壤改良的状况，其分布与活动更反映了土壤各因素如 pH、重金属对微生物的影响和作用。土壤微生物功能多样性是土壤功能的保证，同时也是恢复土壤功能的基础［2，3］ 植物修复效率的提高依赖于土壤、重金属、根际微生物和植物本身之间的相互作用。植物根部能够跟大量不同微生物相互作用，这些相互作用构成了植物修复程度的主要决定因素[4] 。因此，利用植物和微生物相互作用来修复重金属污染的土壤是个值得考虑的策略。 1.植物对重金属的积累 根据植物对重金属的吸收、转运和积累特性将植物分为3类:积累型、指示型(敏感型)和排斥型(耐受型)。 重金属积累植物能吸收并积累大量重金属于植 物地上部，通过细胞壁固定、有机复合物结合及液泡的分隔作用而使重金属的毒性下降[5]。重金属胁迫跟其它胁迫一样也能引起植物体内产生大量的活性氧、自由基，而导致植物氧化胁迫伤害，受重金属胁迫的植物同样也可以通过体内抗氧化系统即抗氧化酶SOD、POD、CAT，、APX、 GR和抗氧化物质VE、Vc、AsA、Car、GSH、Cys、Pro清除活性氧和自由基，重金属胁迫下，抗氧化系统清除活性氧能力的高低直接与植物对重金属的耐性有关[6]。 1.1超积累植物 重金属超积累植物(hyperaccurnulator)是指能够超量吸收和积累重金属的植物。它的发现不仅使植物修复成为现实而且充分显示了植物修复的优势。超积累植物能从污染土壤中吸收和转运重金属，将重金属浓缩到植物的地上部，这样不仅减少了土壤中的重金属，而且还可以通过收获地上部回收重金属，起到一举多得的成效。 富集系数( Bioaccumulation