【摘 要】
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重金属污染是全球性的环境问题,农田土壤重金属污染造成粮食减产、经济损失,严重的威胁人类健康,农田土壤重金属污染修复已迫在眉睫。本文以云南省会泽县者海镇重金属污染农田为试验地,不同玉米品种为试验研究材料,给玉米接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)进行大田试验研究,探讨AMF和
【基金项目】
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部省合建重点项目(菌根生物学集成技术及其在云南重金属污染农田安全生产中的应用);
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重金属污染是全球性的环境问题,农田土壤重金属污染造成粮食减产、经济损失,严重的威胁人类健康,农田土壤重金属污染修复已迫在眉睫。本文以云南省会泽县者海镇重金属污染农田为试验地,不同玉米品种为试验研究材料,给玉米接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)进行大田试验研究,探讨AMF和DSE对不同品种玉米生长发育和重金属吸收积累的接种效应,不同品种玉米根内AMF、DSE的定殖特征和重金属吸收积累的差异,以及玉米不同器官部位的重金属分布、不同生长期玉米重金属含量变化。以期为运用根内生真菌技术对土壤重金属污染修复、重金属污染农田中生产出安全的农产品提供科学依据。经过大田试验研究,得到以下主要结果和结论:1.AMF和DSE在不同玉米品种根系的定殖利用传统的染色和显微形态观察发现:无论是否接种,大田玉米的根部都同时被AMF、DSE定殖,并形成各自的典型结构特征,说明试验大田中存在能在不同玉米根系上定殖的AMF和DSE。无论是接种AMF还是接种DSE,接种组的定殖率均显著高于对照组,其中接种AMF的三个玉米品种中会单4号定殖率最高为66.5%,接种DSE的三个玉米品种中珍油玉定殖率最高为33.7%,说明同一菌株对不同品种玉米的定殖能力不同。在接种组中,所有品种玉米的AMF总定殖率均高于DSE的总定殖率,表明不同菌株对同一品种玉米的定殖能力也不相同。同时大田生产中接种AMF降低了DSE的自然定殖率,接种DSE也抑制了AMF的自然定殖,提示着接种AMF和DSE的玉米对AMF和DSE间的定殖可能存在系统性的自调节(Autoregulation)作用。2.接种AMF和DSE对玉米生物量的影响以玉米株高、地上、地下部分干重和籽粒总重为指标,对AMF和DSE的接种效应分析表明,接种AMF和DSE菌株对珍油玉、会单4号的株高、生物量、籽粒产量均无显著影响,而接种两种菌株均显著增加了胜玉8号的干重和籽粒总重。说明接种AMF和DSE对不同品种玉米的生长效应不同。3.接种AMF对玉米重金属吸收积累的效应对玉米苗期、花期、成熟期三个生长期的各个器官(根、茎、叶、籽粒)中重金属含量分析表明,接种AMF降低了会单4号根、茎、叶中重金属Cd的吸收积累;接种AMF降低珍油玉籽粒和地下部分重金属的含量,促进重金属向地上部分(茎、叶)转运,增加地上部分的重金属富集;接种AMF对胜玉8号的响应与珍油玉相反,接种AMF降低了胜玉8号地上部分(茎、叶、籽粒)重金属的吸收积累,增加地下部分重金属的富集。表明AMF对不品种玉米重金属吸收积累的响应不同。4.接种DSE对玉米重金属吸收积累的效应接种DSE降低了珍油玉苗期根部重金属的富集,增加地上部分重金属的吸收积累;接种DSE增加了会单4号地上部分重金属的吸收积累,降低了根部和籽粒中重金属的富集;接种DSE菌株降低胜玉8号Cd的吸收积累,增加Pb、Zn的含量。表明DSE对不品种玉米重金属吸收积累的响应不同。综合比较AMF、DSE对同一品种玉米整个生长期所有器官重金属含量分析表明,不同菌株对同一品种玉米重金属吸收积累的效应不同,根内生真菌对玉米重金属吸收积累的效应随着品种、菌株、生长期、器官的不同而发生变化。5.玉米不同生长期不同器官重金属积累玉米在不同生长时期对重金属吸收积累的含量不同,在玉米生长旺盛的花期对重金属的吸收积累量最低。整个生长时期玉米重金属含量变化趋势为苗期到花期减少,花期到成熟期增加,且根部重金属含量在三个时期的变化趋势与根际土可提取态重金属的变化趋势一致。由于各类重金属元素化学性质存在差异,在玉米植株不同器官的分布不同,各个器官对重金属的吸收积累也不相同。在重金属胁迫下,无论接种还是未接种的玉米,各器官对重金属的积累顺序为:根>叶>茎>粒,表明重金属主要富集在玉米根部;玉米所有器官(根、茎、叶、粒)中重金属的含量为Zn>Pb>Cd。
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