摘要
金属钒（Vanadium,V）作为催化剂，广泛应用于石油冶炼、钢铁制造和电池生产等行业，在钒的开采、冶炼、使用和处置的过程中，大量的钒直接或间接进入土壤，导致土壤钒污染问题。丛枝菌根真菌（arbuscularmycorrhizalfungi,AMF）即使在钒污染土壤中，依然能够与植物形成共生结构。目前研究多基于“植物地下部分仅仅是植物根系”这一认识，导致丛枝菌根在土壤-植物系统中介导的钒迁移与解毒未受到足够重视。针对这一问题，本研究以三叶草和狗尾巴草为供试植物，通过接种模式菌株（Rhizophagusirregularis）的方式形成处理（+AMF）和对照（-AMF），探讨了丛枝菌根在土壤-植物系统中介导的钒迁移与解毒机制。 对于丛枝菌根介导的土壤钒吸附解吸附特性，本研究发现，丛枝菌根的形成增大了土壤对钒的净吸附量。+AMF和-AMF土壤在吸附开始的第24小时吸附达到平衡，达到吸附平衡的钒浓度为250mg/L，钒的吸附类型为物理吸附。+AMF土壤对钒的亲和力大于-AMF土壤。同时，+AMF土壤的最大钒解吸附量大于-AMF土壤。丛枝菌根的形成不影响土壤团聚体的组成，但提升了其水稳定性。在+AMF条件下，不同粒径土壤团聚体对钒的吸附量均高于-AMF土壤，但是解吸附量差异并不显著。 在钒污染土壤中，两种植物根系均与AMF形成了共生结构。丛枝菌根的形成改善了植物的生长状况，降低了两种植物地上部和地下部的钒浓度。不管接种与否，两种植物的地下部分钒浓度远远高于地上部分钒浓度。对于狗尾巴草而言，+AMF狗尾巴草富集系数小于-AMF处理。不仅如此，丛枝菌根的形成能够减少钒从根部向茎叶以及草穗的转移。对于三叶草而言，丛枝菌根的形成没有显著影响其根部对钒的富集能力，但显著抑制了三叶草将根部的钒向新鲜叶片中的转移。 对于丛枝菌根介导的植物钒解毒机制，本研究发现两种植物细胞壁的钒浓度最高，细胞器的钒浓度次之，可溶部分（液泡）钒浓度最低。丛枝菌根的形成增大了三叶草茎细胞器的钒浓度。不仅如此，丛枝菌根的形成提高了狗尾巴草叶片非蛋白巯基（NPT）浓度以及根系和叶片的谷胱甘肽（GSH）浓度，但螯合肽蛋白（PCs）浓度的影响不显著。对于不同器官的钒解毒机制，NPT的菌根效应没有显著差异，但GSH的菌根效应差异显著。 综上所述，本研究针对我国部分地区土壤钒污染严重这一问题，探讨了丛枝菌根介导的土壤钒吸附与解吸附特性、植物体内钒分布及其内在解毒机制。在理论上补充了钒的生物地球化学循环理论，在实践上推动钒耐性和超钒富集植物的筛选，同时有助于钒污染土壤的生态修复和安全利用。
NETL