黑麦草修复多环芳烃污染土壤的影响

摇 摇 多 环 芳 烃 ( polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 是一类广泛存在于环境中的, 具有致癌、 致 畸、致突变性的持久性有机污染物[1] ,具有低水溶 性和憎水万性方, 数会据强烈地分配到非水相中并吸附于固
基金项 目: 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 ( “ 863 冶 计 划 ) 重 点 项 目 (2007AA061101) ;国家自然科学基金(40801091) 收稿日期:2009 -04 -02 淤通讯联系人 E鄄mail:xglin@ issas. ac. cn
可持续发展国家重点实验室 / 中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室,江苏 南京摇 210008; 2郾 西北农林科技大学资源环境学院,陕西 杨凌摇 712100; 3郾 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要: 通过温室盆栽试验,研究接种土著与外源丛枝菌根( AM) 真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃( PAHs) 污染土壤的影响。 结果表明,接种外源 AM 真菌———苏格兰球囊霉( Glomus caledonium)36 号能够显著提高紫花苜 蓿和黑麦草的 AM 真菌侵染率并促进植物生长,而接种土著菌剂或土著菌剂与 36 号菌剂双接种对 AM 真菌侵染 和植物生长无促进作用,甚至降低了黑麦草苗期的 AM 真菌侵染率。 种植紫花苜蓿和黑麦草促进了土壤中 PAHs 的降解,这 2 种植物接种 36 号菌剂的处理 60 天时土壤 PAHs 降解率分别达 42郾 3% 和 41郾 1% ,说明 36 号菌剂可以 显著提高植物修复效率,而接种土著菌剂对修复作用无显著影响,土著菌剂与 36 号菌剂双接种对紫花苜蓿的修复 效果也无显著影响,但 60 天时显著提高黑麦草的修复效率。 土壤中 PAHs 降解率与植物根系的 AM 真菌侵染率 呈显著正相关关系( P<0郾 05) ,表明 AM 真菌侵染可以提高紫花苜蓿与黑麦草对 PAHs 污染土壤的修复效率。 关键词: 丛枝菌根真菌; 多环芳烃; 植物修复; 紫花苜蓿; 黑麦草 中图分类号: X172; X53摇 文献标识码:A摇 摇 文章编号:1673-4831(2009)04-0072-05
摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨摇 婷等:丛枝菌根真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃污染土壤的影响
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体颗粒 物 上, 土 壤 因 而 成 为 其 主 要 的 环 境 归 宿 之 一[2-3] 。 进入土壤中的 PAHs 会通过食物链危害农 产品安全和人体健康,因此,如何去除土壤中 PAHs 以达到 修 复 目 标, 已 成 为 环 境 领 域 的 一 个 热 点 问 题[4-5] 。 目前,治理有机污染土壤的方法主要有物 理修复、化学修复和生物修复等,其中生物修复技术 因为具有成本低、无 2 次污染、可大面积应用等优点 而备受重视[6-7] 。 近年来,利用植物修复 PAHs 污染 土壤已取得一些成果[8-9] ,其中选用的修复植物以 牧草居多,如豆科植物苜蓿草与禾本科植物黑麦草 等[10] 。 研究表明,植物良好的根际条件可以提高土 壤微生物活性,从而加速 PAHs 的降解。
摇 生态与农村环境学报摇 2009, 25 (4) : 72-76 Journal of Ecology and Rural Environment
丛枝菌根真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环Fra Baidu bibliotek烃污染土壤的 影响
杨摇 婷1,2 ,林先贵1淤 ,胡君利1 ,张摇 晶1 ,吕家珑2 ,王俊华1 ,李烜桢1,3 摇 (1郾 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业
笔者通过温室盆栽试验,研究接种 AM 真菌对 豆科植物紫花苜蓿( Medicago sativa) 和禾本科植物 黑麦草( Lolium muhiflorum) 修复 PAHs 污染土壤的 影响,以期为 PAHs 污染农田土壤的修复提供理论 依据与技术支撑。
1摇 材料与方法
1. 1摇 供试材料 供试土壤为采自江苏无锡安镇某受工业废水污
丛枝菌根( arbuscular mycorrhiza,AM) 真菌是自 然界中一类广泛存在的重要微生物,它能侵染陆地 上 80% 以上的高等植物形成共生联合体,在改善植 物营养、提高抗病抗逆能力方面具有显著作用[11] 。 近年来 AM 真菌也被应用到有机污染土壤的修复研 究中[12-13] ,其通过改善植物根际环境,提高土壤微 生物活性,从而加速土壤中有机污染物的降解[14] 。 目前,关于 AM 真菌提高 PAHs 污染土壤植物修复 效 率 的 研 究 已 取 得 一 定 成 果[15-16] , 但 大 多 是 将 PAHs 污染物添加到土壤中进行模拟研究,这些新 添加污染物浓度通常远高于土壤 PAHs 浓度,而且 与土壤残留污染物的活性可能存在较大差异,故直 接针对 PAHs 污染农田土壤进行原位 修 复 是 未 来 PAHs 污染土壤生物修复的一个重要方向。 研究发 现,不同类型植物对菌根的依赖性不同[17] ,土著 AM 真菌与外源 AM 真菌的作用效果也会存在差异,这 些都会影响菌根的修复效率。 鉴于此,比较接种不 同来源 AM 真菌对不同类型植物修复 PAHs 污染农 田土壤的效率差异具有重要的实践指导意义。
供试 AM 真菌为本实验室分离保藏的苏格兰球 囊霉( Glomus caledonium)36 号和 PAHs 污染土壤土 著 AM 真菌,分别以河沙为基质,经苏丹草( Sorghum sudanese) 扩 繁 获 得 含 有 孢 子、 菌 丝 和 侵 染 根 段 的 AM 菌剂。 1. 2摇 试验方法
盆栽试验在中国科学院南京土壤研究所光照温 室中进行,紫花苜蓿和黑麦草 2 种植物各设 4 个处 理:不接菌剂的对照、接种 36 号菌剂、接种土著菌 剂、接种 50% 36 号菌剂 + 50% 土著菌剂,另设 1 个不种植物不接菌剂的空白处理,每个处理 4 个重 复。 采用底部有孔的盆钵 ( 高 14 cm、钵口直径 17 cm、钵底面直径 12 cm) ,先称取供试土壤 1. 6 kg 于 盆钵中,层施 AM 菌剂 100 g( 不接菌剂的对照添加 等量灭活菌剂和等量菌剂的浸提滤液) 后,再覆盖 300 g 供试 土 壤, 加 水 至 50% 田 间 持 水 量, 静 置 过 夜。 紫花苜蓿种子用质量分数为 10% H2 O2 浸种 10 min,黑麦草种子用温水浸种 24 h,经催芽后分别 播于上述盆钵中,出苗 1 周间苗,每盆留苗 8 株,于 出苗后 30、60 天时分别收获 4 株植物( 含根系) ,并 采集土壤样品, 风干, 过 0郾 84 mm 孔 径 筛, 供 分 析 PAHs 含量用。 1. 3摇 分析方法
Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Phytoremediation of PAHs鄄Contaminated Soil by Medicago sativa and Lolium muhiflorum. YANG Ting1,2 ,LIN Xian鄄gui1 ,HU Jun鄄li1 ,ZHANG Jing1 ,L譈 Jia鄄long2 ,WANG Jun鄄hua1 ,LI Xuan鄄 zhen1,3 (1. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences / Joint Open Laboratory of Soil and the Environment,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences and Hongkong Baptist University,Nanjing 210008,China; 2. College of Resources & Environment,Northwest A & F University,Yangling 712100,China; 3. Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China) Abstract: A greenhouse pot鄄experiment was carried out to investigate effects of indigenous and exogenous arbuscular my鄄 corrhizal fungi ( AMF) on phytoremediation of PAHs鄄contaminated soil by Medicago sativa and Lolium muhiflorum. Inocu鄄 lation of exogenous Glomus caledonium 36 enhanced significantly AMF infection rate of M. sativa and L. muhiflorum ( P< 0郾 05) ,and plant biomass as well,while inoculation of indigenous AMF alone or together with G. caledonium 36 did not show any positive effect on the AMF infection and plant biomass,and even decreased AMF infection rate of L. muhiflorum at its seedling stage. Planting M. sativa and L. muhiflorum stimulated PAHs degradation ( P < 0郾 05 ) , which reached 42郾 3% and 41郾 1% ,respectively on D60 after inoculation with G. caledonium 36,suggesting the significant effect of the strain. However,inoculation of indigenous AMF did not have such effect. Inoculation with indigenous AMF and G. caledo鄄 nium together did not show much effect on M. sativa in the soil,but did on L. muhiflorum degrading PAHs on D60. A sig鄄 nificant positive correlation was observed between degradation rate of PAHs in the soil and AMF infection rate in the plant roots ( P<0郾 05) ,suggesting that AMF infection can increase the phytoremediation efficiency of PAHs鄄contaminated soil. Key words: arbuscular mycorrhizal fungi; polycyclic aromatic hydrocarbons ( PAHs) ; phytoremediation; Medicago sa鄄 tiva; Lolium muhiflorum
染农田的表层土壤(0—20 cm) ,剔除植物根系、石 砾等杂物,过 2 mm 孔径不锈钢筛,混匀备用。 供试 土壤基本万化方学数性据质如下:有机质 19郾 2 g·kg-1 ,全 N
1郾 29 g·kg-1 ,全 P 0郾 48 g·kg-1 ,全 K 14郾 2 g·kg-1 , 水解 N 78郾 4 mg·kg-1 ,速效 P 3郾 56 mg·kg-1 ,速效 K 86郾 0 mg·kg-1 ,PAHs 13郾 3 mg·kg-1 ,pH 6郾 4。