重金属cu胁迫对白茅根际和非根际土壤酶活性的影响

重金属cu胁迫对白茅根际和非根际土壤酶活性的影响

随着现代矿业的快速发展，土壤污染面积和强度每天都在增加。大量重金属cu、cd、hg、pb进入矿渣区，通过大气、水等途径广泛扩散，并进入食物链，影响人类健康。重金属Cu是铜尾矿场污染土壤最主要的污染源,众多专家学者对铜尾矿废弃地的重金属含量、形态特征、分布及对该地区植被的影响等均进行了大量研究,但随着探索的不断深入,人们的研究视线逐渐向重金属在土壤中的归宿及生物毒性等方面转移,因而土壤环境的重金属污染和生态恢复问题引起关注酶作为土壤组成中其中最活跃的有机成分之一,驱动着土壤的代谢过程,对士壤圈中养分元素的循环和污染物质的净化起着重要作用1材料和方法1.1材料和设计试验采用土培盆栽的方式进行。供试土样为黄棕壤,采自安徽师范大学地理园,供试土壤的基本理化性质如表11.2土壤理化性质的测定样品处理:取出根袋中土壤,采用抖落法取得根际土,取离根袋25mm以外处土壤作为非根际土。土样放入无菌纸袋中,在室内自然风干后研磨过筛,各称量25g放在三角烧瓶中备用,每组土样设3个重复。土壤pH值测定用PHS-3TC(0.01级)精密数显酸度计测定。土壤电导率测定,用DDS-12型电导仪。土壤土壤酶活性测定,参照关松荫等1.3多重比较分析数据分析采用SPSS13.0统计软件,分别进行组间差异显著性(P<0.05,P<0.01)分析(采用One-WayANOVA方法)和多重比较(采用SNK-q检验法)、Pearson相关系数与线性回归计算。2结果与分析2.1根际和非根际土壤ph值的变化由图2可看出,参照组根际区域土样呈中性偏碱性,非根际区则呈中性偏酸。随着外源Cu梯度浓度的升高,根际、非根际土壤的pH值均呈持续下降趋势,土壤酸碱度由中性逐渐转为弱酸性。其中,根际土壤的pH值持续高于非根际土壤,呈接近中性状态,根际土壤pH值比同处理下非根际土壤根际pH值平均高出0.18。两者与Cu浓度间相关系数分别为-0.9242.2cu对毛根横截面的影响由图3可以看出,与pH值的趋势相反,根际与非根际土壤的电导率均随Cu的升高而呈上升趋势,至Cu浓度为5000mgkg2.3cu胁迫对白茅根际和非根际土壤酶活性的影响由图4可见,当Cu浓度较低(<1000mgkg对梯度浓度Cu胁迫下的白茅根际和非根际土壤酶活性而言,四种酶在根际土壤中的活性普遍高于非根际土壤,其中在根际土壤较非根际活性最突出的为蔗糖酶,其活性平均高出非根际土壤的88.8%。并且Cu3不同浓度对土壤酶活性的影响根际环境(Rhizosphere)是指与植物根系发生紧密相互作用的土壤微域环境,是植物在其生长、吸收、分泌过程中形成的物理、化学、生物学性质不同于土体的、复杂的、动态的微型生态系统。根际与非根际土壤在物理、化学、生物学性质等方面存在着极大差异,这些差异会影响到根际土壤重金属的存在形态、分布、迁移和生物有效性,使得重金属污染物在根际土壤中表现出一些特殊的化学行为,从而改变重金属的生物有效性和生物毒性外源Cu施入后,白茅根际和非根际土壤的电导率逐渐升高,pH值则随着复合浓度的上升而逐渐下降,由对照的中偏碱性土壤转变为偏酸性土壤。根际土壤的电导率普遍高于非根际土壤,pH值持续高于非根际土壤且接近于中性。Mench等人本文选取水解酶中的代表酶类(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶)和一种氧化还原酶(过氧化氢酶),对其在铜胁迫下的活性表现进行了研究。脲酶酶促产物—氨是植物氮源之一;蔗糖酶与土壤有机质、氮、磷含量、微生物数量及土壤呼吸强度等许多土壤因子有关;过氧化氢酶促过氧化氢分解,形成分子和水,从而减少过氧化氢的毒害作用,与土壤有机质的转化速度有密切关系;土壤磷酸酶在土壤磷素循环中起重要作用,在土壤和水生系统的磷转化、有机磷农药污染的土壤生物修复中尤为重要,因此,这四种土壤酶活性能够从毒理学、元素迁移转化、植物生理代谢等角度,反映出重金属铜胁迫中植物根际效应的存在。本实验中,白茅根际、非根际土壤的酶活均随着重金属浓度的增加受到抑制,其作用机理可能有以下三点。第一,周礼恺等学者对数据的分析结果表明,外源重金属Cu的加入对水解酶(蔗糖酶、磷酸酶、脲酶等)的抑制作用较对氧化还原酶类(过氧化氢酶)更为强烈。对重金属Cu敏感的土壤酶种类依次为磷酸酶>蔗糖酶>脲酶>过氧化氢酶,并且笔者进一步研究发现,对铜、镉复合污染敏感的土壤酶种类依次为磷酸酶>脲酶>蔗糖酶>过氧化氢酶,因此磷酸酶可作为检测土壤重金属Cu污染的指示酶,这与黄峥此外,本实验中供试植株白茅的四种土壤酶在根际土壤中的活性普遍高于非根际土壤,这表明了根际土壤中的酶活性虽高于非根际,但相比较而言,根际环境中的土壤酶更易受到抑制。这可能是由于植物的根系对Cu4根际土壤酶活性(1)Cu污染的土壤呈酸化趋势,土壤导电离子增多、电导率上升。(2)除低浓度Cu(根际:Cu<1000mgkg(3)根际土壤的酸化程度缓于非根际土壤;根际土壤酶活性普遍高于非根