張子楊,郭瞻宇,管偉豆,郭 堤,李榮華,張增強

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硫磺和放線菌強化植物修復土壤鎘污染

張子楊,郭瞻宇,管偉豆,郭 堤,李榮華,張增強*

(西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院,陜西 楊凌 712100)

為了強化耐受重金屬鎘(Cd)的植物包心芥菜對土壤中Cd污染的富集及轉(zhuǎn)運效率,以包心芥菜為研究對象,向土壤中添加0.3%的硫磺和接種不同數(shù)量的放線菌Act12(0.5,1.0,1.5,2.0g/kg),通過盆栽實驗,研究不同處理間根際土pH值的變化規(guī)律、包心芥菜地上和地下部分Cd的積累量、植物抗氧化酶系的變化以及根系活力.結(jié)果表明:添加0.3%硫磺和2.0g/kg放線菌Act12后,根際土pH值下降最大,相比對照下降了14.5%.而添加0.3%硫磺和1.5g/kg的放線菌Act12,包心芥菜地上部分Cd的含量最高,轉(zhuǎn)運系數(shù)最大,相比對照,Cd含量提高了79%,并且植物地上部分的干重最大.添加放線菌Act12對植物的抗氧化系統(tǒng)有積極作用,CAT、POD、SOD含量均在0.3%硫磺和1.0g/kg放線菌Act12的添加組合下達到峰值,放線菌Act12還可提高植物的根系活力,降低丙二醛的含量.綜上表明,添加硫磺和放線菌Act12均可強化包心芥菜吸收土壤中Cd的能力,其中0.3%硫磺和1.5g/kg放線菌Act12的添加組合強化效果最佳.

鎘；放線菌Act12；硫磺；包心芥菜；抗氧化酶；轉(zhuǎn)運；富集

近年來,我國工業(yè)含鎘(Cd)“三廢”大量排放[1],通過擴散、沉降、積累的方式造成了較大面積農(nóng)田土壤受不同程度的Cd污染[2].2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》中顯示,Cd污染點位超標率為7.0%,在無機污染物中最高[3].因此,農(nóng)用地Cd污染的安全利用和生態(tài)修復至關(guān)重要.國家生態(tài)環(huán)境部在2014年發(fā)布的污染場地土壤修復技術(shù)中針對土壤重金屬污染推薦了8種治理措施,其中植物修復是利用耐受并能積累重金屬的植物吸收土壤環(huán)境中的重金屬離子,將它們輸送并貯存在植物體的地上部分.植物修復具有成本低、不破壞土壤生態(tài)環(huán)境、不引起二次污染等優(yōu)點,被大規(guī)模的應用在土壤重金屬污染修復中[4-6].但是單純的使用超富集植物修復也有自身的局限性[7],如植物的生物量小、生境獨特等,使得在運用超富集植物修復時受到很大的限制[8-9].而一些生物量大,生長迅速的普通植物又達不到超富集植物的積累效果.但是,將一些生物量大,生長迅速的耐受植物進行強化來修復土壤的Cd污染效果顯著.強化的途徑包括提高土壤中Cd的有效態(tài)含量和促進植物根系的生長.Valentinuzzi等[10]研究了接AM菌小麥和正常小麥根際Cu、Pb、Zn和Cd的形態(tài)分布,結(jié)果表明,AM菌可通過改變根際中重金屬的形態(tài)來改變重金屬的生物有效性,降低重金屬的毒性.Sun等[11]研究發(fā)現(xiàn),從污染土壤中分離具有Cu特異性的菌株,主要是厚壁菌、放線菌和變形菌等,其主要的優(yōu)勢菌株為芽孢桿菌,這些菌株不僅能促進油菜植株的生長,使根部和地上組織干重分別增加132%~155%和71%~83%,還能促進植株對Cu的吸收,使植物地上組織中Cu含量增加63%~ 125%.微生物可以通過自身的胞外沉淀、胞內(nèi)積累和絡(luò)合作用,吸收土壤中的重金屬[12-13],降低重金屬濃度;還可以通過微生物在污染土壤中的積極作用,提高植物對土壤重金屬的吸收和轉(zhuǎn)移效率[14].硫磺加入土壤中,通過土壤中氧化硫微生物的作用,硫磺被氧化,降低了土壤pH值,活化了土壤中的重金屬.

因此,本文以對Cd有較強耐受性的包心芥菜[15]為研究對象,添加硫磺和接種不同數(shù)量的放線菌Act12,以期探究出一種強化包心芥菜吸收土壤中Cd的方法,為土壤Cd污染場地的植物修復提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤采集于陜西省寶雞市鳳縣某鉛鋅冶煉廠(33°56'N,106°32'E)附近耕作農(nóng)田0~20cm的耕作層土壤.將采集到的土壤在自然條件下風干后,用鑷子去除土壤中的動植物殘體和較大塊的石頭,過2mm孔徑的尼龍篩網(wǎng),備用.同時取一定量土壤,過0.15,0.25mm孔徑的尼龍篩,用于土壤理化性質(zhì)分析(0.25mm)及重金屬Cd含量測定(0.15mm),測定方法見《土壤農(nóng)化分析》[16],該土壤理化性質(zhì)如下:pH值為8.31,有機質(zhì)含量為1.35%,堿解氮含量為60.23mg/kg,速效磷含量為296.46mg/kg,速效鉀含量為296.46mg/kg,全量鎘為10.5mg/kg,DTPA-Cd含量為1.137mg/kg,土壤含水率為17.56%.本次試驗用土中重金屬Cd的含量超出了《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)(GB15618-2018)》的限值,供試土壤全量Cd為10.5mg/kg,而標準中Cd的農(nóng)用地土壤污染風險管制值為3.0mg/kg (6.5< pH￡7.5),超出了管制值,原則上應當采取嚴格的管控措施.

供試包心芥菜種子購自國內(nèi)某種子公司,該種子是由廣州市農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所育成.品種發(fā)芽率385.0%,純度395.0%,凈度398.0%.在種植前先用0.5%NaClO室溫下消毒15min,再用蒸餾水反復沖洗,洗凈后用紙擦干,均勻的撒在花盆內(nèi),在種子上覆蓋一層約0.5cm厚的土.

供試微生物為密旋鏈霉菌(, Act12),是放線菌的一種,由西北農(nóng)林科技大學提供.該菌是從青藏高原、黃土高原土壤極端生境下的近萬株微生物中分離篩得到的,具有促進植物生長、固氮、抗旱等功能.

供試硫磺為升華硫(分析純AR),分子式為S,分子量為32.07,購自阿拉丁試劑公司.

1.2 試驗設(shè)計

本實驗于2018年3月底~6月初在西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院科研旱棚中進行.選用塑料花盆,該花盆的直徑為24cm,高度為22cm.為了在收獲時便于收集植物的根際土以及花盆底部的漏水,裝土前給花盆套兩層塑料袋.每盆裝土3kg(風干土),裝土高度約20cm.本次試驗共有10個處理,各個處理的設(shè)置見表1.H2組中所有處理都添加了0.3%的硫磺,放線菌Act12的濃度設(shè)置與H1組相同.裝土時取3kg(以干重計)過2mm孔徑尼龍篩的土壤裝入塑料花盆中.然后根據(jù)各個處理間的要求,定量的向花盆中加入硫磺和放線菌Act12,并且將其與供試用土完全混合.將混合好的土壤每天定量的澆水培養(yǎng)7d.7d后包心芥菜種子用0.5%NaClO消毒15min,然后用去離子水沖洗干凈后,挑選籽粒飽滿的包心芥菜種子播種,每盆播種30粒,待植株生長至3片真葉間苗至5株,種植期間要定期澆水(2次/d),使盆栽中的水量保持在田間持水率的75%.每個處理重復3次.在種植期間,定期的更換每個盆栽的位置,使得每個盆栽的光照均勻且充足.種植50d后,選取3株植物,各選部位、長勢、葉齡一致的有代表性的葉子,測定分析抗氧化酶活性.在種植第60d收獲.收獲時,用枝剪沿著土壤的表面,將包心芥菜的地上部分剪去,然后用自來水沖去泥污,再用去離子水沖洗干凈,擦干放進信封.地下部分收獲時,先將根系周圍0~2cm的根際土收集到自封袋中,在自然條件下進行風干;將包心芥菜的根系用自來水沖洗干凈,再用EDTA-2Na浸泡植株根系30min,以去除根系表面的可交換態(tài)Cd,最后經(jīng)去離子水完全沖洗后用吸水紙擦干,裝入信封.

表1 盆栽實驗處理

1.3 指標測定

根際土pH值測定方法:植物根際是指生物和物理特性受到植物根系影響的緊密環(huán)繞根部的區(qū)域,這個區(qū)域的土壤稱為根際土.稱取2.00g過0.15mm尼龍篩的根際土(植物根系周圍4cm周圍的土壤),加入20mL的去離子水(水土比為1:10)后振蕩30min,取出靜置30min后用DELTA320pH計測定.用105℃烘干稱重法進行芥菜生物量測定.參照《土壤農(nóng)化分析》將包心芥菜植株粉碎后,稱取0.15g置于微波消解管中,用HNO3-H2O2微波消解后,定容,過濾,然后利用火焰原子吸收分光光度計(Hitachi Z-3000,日本)進行Cd含量測定.同時以國家標準物質(zhì)(GSB 04-1721-2004,GBW 08502)進行質(zhì)量控制,所有植物樣品的Cd回收率均大于95%.包心芥菜植株的丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸(TBA)在酸性條件下加熱與組織中的丙二醛發(fā)生顯色反應,生成紅棕色的三甲川,分別在532,600,450nm 波長處測定其吸光度的方法[17].過氧化氫酶(CAT)活性測定采用試劑盒-比色法,試劑盒購買于南京建成生物工程研究所.過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[18].超氧化物歧化物酶(SOD)采用氮藍四唑顯色法[19].各個處理包心芥菜的富集系數(shù)(BCF)、轉(zhuǎn)運系數(shù)(TF)的計算公式如下:

BCF=植株地下部分Cd含量/土壤Cd量 (1)

TF=植株地上部Cd含量/植株地下部分Cd含量 (2)

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Excel 2016,Origin 2016軟件進行繪圖,數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS19.0 (IBM,USA)軟件,用Duncan法做差異顯著性檢驗,在<0.05水平(表示差異達顯著性水平)下進行分析.

2 結(jié)果討論

2.1 硫磺與放線菌Act12對植物根際土pH值的影響

表2 盆栽實驗期間根際土pH值的變化

注:同列不同小寫字母表示在<0.05水平上差異性顯著,下同.

硫磺是一種還原態(tài)的單質(zhì)硫,在土壤中容易被微生物氧化,生成硫酸鹽,變成了可以被植物根系吸收利用的養(yǎng)分[20].硫磺被氧化的同時伴隨著H+的釋放,可使土壤的pH值降低[21].植物根際土的pH值降低,活化了根際土中的Cd,使Cd的有效態(tài)含量升高,植物可吸收的Cd含量增加[22].并且硫磺在土壤中的氧化過程主要是微生物學的過程,多數(shù)土壤以硫桿菌和某些異養(yǎng)微生物為主來氧化硫磺[23].在盆栽實驗的進行過程中,每隔10d對所有盆栽的pH值進行監(jiān)測.由表2可看出,經(jīng)過60d的種植,各個處理的植物根際土pH值相對于第0d均有小幅減小,降幅為4.03%~12.4%,但個別未達到顯著水平(>0.05).對于加入放線菌Act12的處理中,植物根際土的pH值隨著時間的推移而降低,并且放線菌Act12的施入量越大,到60d時,植物根際土的pH值越小.其中處理SA4在60d的pH值最低,pH值為7.02,與對照CK相比降低了14.5%(<0.05).這說明接入放線菌Act12后,可以在硫磺的基礎(chǔ)上,再次降低土壤的pH值.這主要是因為Act12在生長繁殖的過程中,釋放出一定量的有機酸[24],而這些有機酸使土壤的pH值降低[25].這也和土壤中的有機質(zhì)增加有關(guān).添加有機物質(zhì)能顯著促進硫磺的氧化速率,使氧化速率提高14.3%~540.4%.因此,放線菌Act12的加入,使盆栽中的有機物質(zhì)增加,提高硫磺氧化的速率.

2.2 硫磺和放線菌Act12對植物地上和地下部分生物量的影響

由表3可知,加入硫磺的H2組(S、SA1、SA2、SA3、SA4)和未加入硫磺的H1組(CK、A1、A2、A3、A4)相比,植物的地上部分的干重平均值有所減少.這是因為加入硫磺后,可以在短時間內(nèi)降低土壤的pH值,對種子的初期萌發(fā)產(chǎn)生不利的影響,在種子出芽時,加入硫磺處理的植物發(fā)黃,而不加硫磺處理的植物正常.隨著放線菌Act12濃度的增加,H1、H2組植物地上部分干重均呈先增加后減少的變化趨勢.這可能是由于過多重金屬的脅迫會導致微生物的產(chǎn)鐵細胞減少有效態(tài)鐵離子的釋放,從而抑制了植物的生長[26].其中處理SA4相比較處理S,地上部分的干重增加了33.83%(<0.05).而其余處理(SA1、SA2、SA3)與處理S相比,干重有所增加,但未到達顯著水平(>0.05).這說明包心芥菜為Cd的耐受植物,在其濃度范圍內(nèi),放線菌Act12的加入,可以促進包心芥菜地上部分的生長.這是由于微生物在生長過程中通過產(chǎn)酸及溶磷作用,增加了有效磷的含量,促進了植物的生長發(fā)育[27],所以加入了放線菌Act12會增加植物地上部分的干重.Ali等[28]對重金屬脅迫情況下的高粱加入放線菌Act12的研究中,與本文結(jié)果一致.Dary等[29]和Jia等[30]在對Zn、Pb、Cd脅迫下的黃羽扇豆和黑麥草加入微生物群落的研究中也有與本文相似的結(jié)果.

對于包心芥菜的地下部分而言,加入0.3%的硫磺也會對包心芥菜的根系生長產(chǎn)生一定的影響.隨著放線菌Act12濃度的增加,地下部分的干重也隨之增加.在SA4處理中,根的干重最大(1.35g),比對照增加了63.2%(<0.05).曹書苗等[31]對Pb脅迫下的黑麥草中加入Act12后,根的鮮重最大增加了94.6%(<0.05).放線菌在生長過程中,在植物的根際中可能會產(chǎn)生如抗生素、有機酸、氨基酸、酶等代謝產(chǎn)物,這些物質(zhì)本身可刺激植物根系發(fā)育及養(yǎng)分吸收.并且放線菌Act12可以改善根際土中的微生態(tài)平衡,趨利避害,使得有益微生物繁殖.Ali等[32]將放線菌Act12施入受Cd脅迫的印度芥菜根際土的研究中,印度芥菜的地上和地下部分的干重都有所增加.因此,加入放線菌Act12可以增加包心芥菜地上和地下部分的生物量[33].

表3 施入硫磺和放線菌Act12各個處理的植物地上、地下部分干重

2.3 植物地上和地下部分重金屬Cd的含量

植物體內(nèi)Cd含量是篩選植物修復資源的重要指標之一.由表4可知,加入0.3%硫磺與未加入硫磺的處理相比,地上部分重金屬Cd的含量明顯增加.加入0.3%的硫磺可以促進包心芥菜的地上部分吸收更多的重金屬Cd,這主要是因為硫磺對土壤中的Cd有活化作用,土壤中Cd的有效性顯著增加.湛潤生等[34]與本文的研究結(jié)果相同.SA1、SA2、SA3、SA4處理與CK相比,植物地上部分的積累量都有顯著的提升(<0.05).這表明硫磺和放線菌Act12共同施用可以促進包心芥菜富集土壤中的重金屬Cd.其中,SA3處理的積累量最大,積累量達到了34.93mg/ kg,相比較CK提高了79%(<0.05),并且植物生長茂盛,葉片翠綠,莖稈粗壯.這表明當0.3%硫磺和1.5g/kg的放線菌共同施用的情況下,包心芥菜對土壤中Cd的富集能力最強.這與郭瞻宇等[35]所篩選出的耐性芥菜品種中的研究結(jié)果一致.鄒素敏等[36]對不同芥菜品種的重金屬污染評價研究得出包心芥菜在食品安全范圍內(nèi),可以種植;Liu等[37]對Cd脅迫下的40種白菜研究發(fā)現(xiàn),耐性白菜品種對Cd的吸收能力較弱,可以作為低積累安全品種種植.本文的研究結(jié)果與之不一致,這可能是包心芥菜對Cd吸收和遷移轉(zhuǎn)換的能力與其基因有一定關(guān)系.隨著放線菌的濃度增加,植物地上部分的Cd含量并未隨之增加,在放線菌濃度最大時(2.0g/kg),地上部分Cd積累量小于SA3處理的含量.王小敏等[38]在土培實驗中也發(fā)現(xiàn),在接菌超過一定量時,土壤中Cd的有效性未隨之增加.

表4 Cd脅迫下包心芥菜的Cd含量、轉(zhuǎn)運系數(shù)(TF)和富集系數(shù)(BCF)(均以干重計算)

Cd在植物地下部分的積累規(guī)律與地上部分的積累規(guī)律相似.富集系數(shù)反映了植物對土壤中重金屬的富集能力,而轉(zhuǎn)運系數(shù)反應的是重金屬從地下部分遷移到地上部分的能力.由表4可知,加入0.3%硫磺后,可以將包心芥菜的轉(zhuǎn)運系數(shù)提高20.1%.加入放線菌Act12的SA1、SA2、SA3、SA4處理比未加放線菌Act12的A1、A2、A3、A4處理的遷移富集能力都強.其中,SA3處理的轉(zhuǎn)運系數(shù)最大,達到1.03.而SA3處理的富集系數(shù)最大,達到了3.41.隨著放線菌濃度的增加,轉(zhuǎn)運系數(shù)和富集系數(shù)的變化規(guī)律都是先增加后減小,但是所有處理的富集系數(shù)均大于1,說明包心芥菜對土壤中Cd的吸收能力強.但是將包心芥菜與Cd的超富集植物如龍葵,印度芥菜,東南景天相比,包心芥菜的富集系數(shù)相對較小.這可能是由于此次盆栽實驗所用的土壤為陜西省鳳縣某鉛鋅廠周圍的自然污染土,土壤中Cd的有效態(tài)含量低的緣故.對于轉(zhuǎn)運系數(shù),在前期的預實驗中,確定了加入一定量的硫磺可以提高植物的轉(zhuǎn)運系數(shù).但是,隨著放線菌濃度的增加,轉(zhuǎn)運系數(shù)并未隨之增加,這歸因于加入過多的放線菌Act12處理的根部對Cd的固定和區(qū)隔化,使得只有少部分Cd能通過木質(zhì)部導管運輸?shù)降厣喜糠?本次盆栽實驗用土的Cd含量為10mg/kg,而我國土壤Cd污染大多數(shù)為中輕度污染,因此,將硫磺和放線菌結(jié)合促進包心芥菜吸收土壤中重金屬符合現(xiàn)階段我國土壤重金屬污染修復的需要.

2.4 硫磺與放線菌Act12對植物抗氧化酶系的影響

包心芥菜體內(nèi)的CAT(過氧化氫酶)、POD(過氧化物酶)和SOD(超氧化物歧化酶)等抗氧化酶組成了一個高效的活性氧(ROS)清除系統(tǒng),可以清除植物細胞內(nèi)的活性氧自由基,減緩植物體遭受重金屬污染的脅迫.并且這一過程是一個動態(tài)平衡的過程.它們是保證包心芥菜耐重金屬脅迫的重要物質(zhì)基礎(chǔ).首先,SOD可以將帶有毒性和活性的超氧自由基轉(zhuǎn)化為過氧化氫(H2O2),然后在CAT和POD的作用下,H2O2發(fā)生歧化反應,反應生成水和氧氣分子.通過這3種酶之間的相互作用,維持植物體內(nèi)活性氧自由基的動態(tài)平衡[39-40].根據(jù)圖1,添加硫磺的H2組與未添加硫磺的H1組相比,植物的抗氧化酶(CAT、POD、SOD)均有所降低,但CAT的含量有所下降,未到達顯著水平(>0.05).從植物的生長狀況也可以看出:添加硫磺的盆栽葉片發(fā)黃,植株矮小.

根據(jù)圖1(a),隨著放線菌Act12的濃度的增加,加菌處理比不加菌對照的CAT含量都要高,其中SA2最高,比對照高出了41.9%(<0.05).隨著往土壤中添加外源微生物Act12可以有效的提高植物體內(nèi)CAT的含量.并且隨著CAT的含量水平不斷提升,對植物的抗氧化系統(tǒng)起著積極的作用[41].但是在SA3的時候,CAT的含量會下降,這主要是因為SA3處理植物體內(nèi)的重金屬含量最高,使得重金屬刺激ROS所產(chǎn)生的CAT失活;酶的合成減少和酶組成的改變[42].

POD包含在一個多重的催化反應中,并且POD的活性隨著外界重金屬的脅迫而發(fā)生改變.根據(jù)圖1(b),隨著放線菌Act12濃度的增加,加菌處理比對照的POD含量都要高,其中SA2處理POD的含量比對照高出了19.5%(<0.05). POD一般也參與光合作用;蛋白質(zhì)的形成可減少重金屬對植物的毒性[43].在SA3中,POD含量明顯下降(<0.05),這主要是因為包心芥菜中重金屬含量過多造成的.

SOD在抗氧化系統(tǒng)中的主要作用是將ROS自由基轉(zhuǎn)化為H2O2.本研究中,相對于不加菌的處理,加菌處理的SOD含量都高于不加菌處理的SOD含量.但是包心芥菜體內(nèi)SOD活性表現(xiàn)出先增后降的趨勢,在SA2時達到峰值,相比CK增加了12.7% (<0.05).這說明,加菌后,植物體內(nèi)的SOD含量升高,從而降低了體內(nèi)活性氧自由基對細胞膜的膜脂過氧化作用的傷害.

2.5 硫磺與放線菌Act12對植物根系活力和丙二醛含量的影響

通常情況下, ROS的產(chǎn)生與清除是一個動態(tài)平衡的過程,但當植物受到外界重金屬Cd脅迫時,這一平衡受到破壞,過量ROS導致植物細胞膜系的功能和結(jié)構(gòu)遭到破壞.MDA是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物,植物細胞膜受害程度越高,MDA的含量越高.由圖2(a)可知,H1和H2組處理下,包心芥菜根系MDA的含量均隨著放線菌Act12濃度的增加,呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢.在接入放線菌Act12后,降低了包心芥菜根系MDA的含量,降低幅度達到18.8%~48.3%,其中,A1相對于對照有所下降,但未達到顯著水平(>0.05),其余處理相對于對照,均達到顯著水平(<0.05).這說明,Cd的脅迫可以使細胞脂質(zhì)過氧化,脅迫程度越大,MDA的含量越大,但是向土壤中接種放線菌Act12后可以緩解Cd對植物根系的脅迫,降低MDA的含量.這與李冬琴等[44]對Cd脅迫玉豆的抗氧化酶影響的研究結(jié)果相同.植物根系是重要的吸收和合成器官,并且直接影響地上部分的生長和對Cd的吸收.根系活力是植物根系的生理指標之一.根據(jù)圖2(b)可知,加入0.3%的硫磺后,植物的根系活力與不加硫磺的處理相比有所降低.但隨著放線菌Act12濃度的增加,包心芥菜的根系活力逐漸增加.這說明了放線菌Act12的加入對提高根系活力有積極作用.

3 結(jié)論

3.1 向土壤中添加硫磺可以持續(xù)的降低土壤pH值,到60d收獲時,pH值最大降幅14.5%.向土壤中接種放線菌Act12后對根系和植物的生長有顯著的促進作用.

3.2 包心芥菜抗氧化酶(CAT、POD、SOD)的活性隨著Cd含量的增加呈下降趨勢,但接種放線菌Act12后,提高了抗氧化酶的活性,清除了Cd脅迫所產(chǎn)生的含氧自由基,增強了包心芥菜的耐性.

3.3 硫磺添加量為0.3%,放線菌Act12的添加量為1.5g/kg時,包心芥菜的長勢良好,抗氧化酶(CAT、POD、SOD)的協(xié)同作用強.并且地上部分Cd的積累量最大,說明0.3%硫磺和1.5g/kg放線菌Act12的添加模式下,包心芥菜對Cd有較好的吸收凈化能力,對農(nóng)田土壤Cd污染修復具有很大的潛力.

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致謝：本實驗在種植盆栽過程中,得到了本實驗室巴基斯坦留學生Altaf Hussain Lahori的幫助,在此表示感謝.

Combination of sulphur and actinomycete to enhance the efficiency of phytoremediation in cadmium contamination soil.

ZHANG Zi-yang, GUO Zhan-yu, GUAN Wei-dou, GUO Di, LI Rong-hua, ZHANG Zeng-qiang*

(College of Natural Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)., 2019,39(5)：2106~2114

Enhanced phytoremediation with the involvement of microbes and chemicals has become an alternative technique to remediate the contamination of heavy metal in soils. The combination of 0.3% sulfur and three levels of actinomycete Act 12 enhanced phytoremediation has been experimented to remediate the Cd-contaminated soil by employing Brassica juncea, a Cd-tolerant plant. The Cd accumulation in plant root and shoot part, antioxidant enzyme activities and plant root activity were measured to explore the potential mechanisms. The results showed that the combination of 0.3% sulfur and 2.0g/kg Act12 addition significantly reduced Rhizosphere pH by 14.5%. By comparison, the combination of 0.3% sulfur and 1.5g/kg Act12 addition treatment dramatically increased Cd accumulation in plant shoot by up to 79%. Act12 addition positively enhanced plant antioxidant system, and the values of CAT, POD, and SOD reached the peak in the treatment with a combination of 0.3% sulfur and 1.0g/kg Act12. Additionally, Act12 addition boosted plant root activities and reduced the content of MAD. Our study indicated that both sulfur and actinomycete Act 12 can enhance the absorption capacity of Cd by Brassica juncea, and the combination of 0.3% sulfur and 1.5g/kg Act12 addition achieved the best results in our experiments.

Cd；actinomycetes Act12；sulfur；Brassica juncea；antioxidant enzymes；transport；enrichment

X53

A

1000-6923(2019)05-2106-09

張子楊(1994-),男,陜西寶雞人,西北農(nóng)林科技大學碩士研究生,主要研究方向為土壤重金屬污染生態(tài)修復.發(fā)表論文1篇.

2018-10-13

十三五國家重點研發(fā)計劃資助專項子課題(2017YFD0801101)

*責任作者,教授,zhangzq58@126.com