摘要
由于人类活动，诸如采矿、冶炼、废物处理、污水灌溉及污泥施用等，使镉、锌等重金属越来越多的进入土壤环境。镉是一种危害较大的重金属，它在生态环境中消除极其缓慢，容易在土壤中蓄集，并且极易被作物吸收。只要土壤中镉的含量稍有增加，就会使作物体内镉含量相应增加，并经食物链危及人类和动物。锌作为一种兼具营养和毒性的元素，其化学性质与镉相似，它们在自然界总是伴生、伴存于环境中，并经土壤－植物系统继而由食物链进入人体而产生危害。镉、锌共存于同一土壤环境中，由于存在相互作用，其复合污染效应也与单一镉、锌污染效应不同。黑麦草为1年生禾本科单子叶植物，是在我国长江流域种植较普遍的优质牧草和各地常用的优质草坪草，其再生能力强，易于种植。有研究显示黑麦草对重金属镉有富集作用，但有关Cd、Zn的耐性、抗性机制以及Cd、Zn胁迫下的根际特征等报道不多。为此，采用土培根袋试验研究了黑麦草(LoliumperenneL.)在锌、镉胁迫下的生长，叶抗氧化酶活性、脯氨酸含量及根系耐性，锌、镉吸收和富集的特点，以及锌、镉胁迫下的黑麦草根际特征，以探讨黑麦草对重金属锌、镉耐性或抗性及对重金属锌、镉的富集机理。主要研究结果如下：1.Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草的生长均存在不同程度的抑制效应。抑制作用以Zn、Cd复合污染效应最大，单一Cd污染次之，单一Zn污染最小。Zn、Cd复合污染引起黑麦草株高、地上部和根干重降低幅度最高达到50.6％、42.1％、43.7％，单一Zn污染也使其降低幅度达到2.4％、5.0％、3.2％。 2.Zn、Cd单一及复合污染均显著增强了黑麦草叶片中的POD、SOD活性以及脯氨酸含量，其中Zn、Cd复合污染处理最高，单一Zn污染处理最低。Zn、Cd单一及复合污染均显著降低了黑麦草的根系活力和叶绿素含量，其中以Zn、Cd复合污染处理根系活力和叶绿素含量降低幅度最大，单一Zn污染处理降幅最小。 3.Zn、Cd单一及复合污染均使黑麦草对N、P、K养分的吸收能力显著降低。其中以Zn、Cd复合效应的抑制作用最大，而Zn与Cd单一污染的抑制作用相当。黑麦草地上部、根部Zn、Cd含量以Zn、Cd复合污染处理最高。黑麦草植株吸收的Zn、Cd均主要集中在地上部，其Zn、Cd富集量最高可达到3163.68mg·kg-1、153.6mg·kg-1。因此黑麦草存在作为修复土壤重金属锌、镉复合污染的植物材料的潜力。 4.Zn、Cd单一及复合污染的根际和非根际土壤中有效N、P、K含量均高于对照，以Zn、Cd复合污染处理的根际和非根际土壤中有效N、P、K含量最高，Cd单一污染处理其次，Zn单一污染处理最低，这与各个处理中黑麦草植株内的N、P、K含量含量的变化趋势是相对应的。 5.Zn、Cd复合污染处理的根际与非根际土壤的全镉含量均小于对应的Cd单一污染处理。黑麦草根际与非根际土壤的全锌含量以Zn、Cd复合污染处理最高，Zn单一污染处理次高。Cd单一污染和Zn、Cd复合污染处理的根际、非根际处理中的镉形态在土壤中的比例均为交换态＞碳酸盐结合态＞铁锰结合态＞残渣态＞有机结合态。Zn单一污染处理、Zn、Cd复合污染处理的根际、非根际处理土壤的锌形态均为铁锰结合态＞碳酸盐结合态＞残渣态＞有机结合态＞交换态。而Cd单一污染处理的根际、非根际处理的锌形态则以残渣态＞铁锰结合态＞有机结合态＞碳酸盐结合态＞交换态。 6.Zn、Cd单一及复合污染提高了黑麦草根系氨基酸的分泌量。黑麦草根系所分泌的氨基酸种类有12种，其含量在195～4995μg/100ml。Zn、Cd复合污染的根际土壤和非根际土壤中的氨基酸总量是各个处理中最高的，Zn、Cd复合污染处理的根际和非根际土壤的pH值为各个处理中最低。根系分泌的氨基酸的总量不同及各处理pH值不同，可能正是Zn、Cd单一与复合污染根际各形态Zn、Cd含量不同、植株吸收重金属差异的主要原因之一。
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