磷富集矿山生态型水蓼活化/积累磷素机理研究

Eutrophication happens increasingly and seriously, and soil excess phosphorus (P) threats the water-body eutrophication potentially. Based on this situation, the mining ecotype (ME) Polygonum hydropiper collected in a P mine are chosen as the research object, compared with the non-mining ecotype (NME). Soil and hydroponic culture will be conducted in this study. The objectives are: (1) to assess the P assimilation, transportation and accumulation in the ME. (2) to estimate the relationship between root morphology and physiological characteristics with P uptake and evaluate the P activation mechanism of the ME (3) to understand the physiological characteristics and get the P uptake mechanism of the ME. Therefore, this study is contributing to evaluate the essence of P assimilation, transportation and accumulation systematically. It is also helpful to investigate the response of the ME for different P treatment, and further to provide the theory basis for P surplus soils and eutrophication water-body remediation.

针对目前水体富营养化日趋严重以及土壤磷过剩等突出问题，本项目拟选择前期从磷矿区筛选出的磷富集矿山生态型水蓼为研究对象，以对应的非矿山生态型水蓼为对照，通过土培和水培试验相结合的方法，探索磷富集矿山生态型水蓼对磷的吸收、运输及富集作用，明晰根系形态及生理特性与磷富集的关系，阐明磷富集矿山生态型水蓼对磷的活化机制，弄清磷富集矿山生态型水蓼生理代谢特征，揭示磷富集矿山生态型水蓼积累磷的机理。这一研究有助于系统地阐明磷富集矿山生态型水蓼对磷的吸收、运输和累积本质以及对不同磷处理的应答，以期为修复磷过剩土壤和富营养化水体提供理论依据。

针对目前水体富营养化日趋严重以及土壤磷过剩等突出问题，本项目拟选择前期从磷矿区筛选出的磷富集矿山生态型水蓼为研究对象，以对应的非矿山生态型水蓼为对照，通过土培和水培试验相结合的方法，探索磷富集矿山生态型水蓼对磷的吸收、运输及富集作用，明晰根系形态及生理特性与磷富集的关系，阐明磷富集矿山生态型水蓼对磷的活化机制，弄清磷富集矿山生态型水蓼生理代谢特征，揭示磷富集矿山生态型水蓼积累磷的机理。随磷处理浓度升高，矿山生态型水蓼根系磷吸收速率逐渐增大，非矿山生态型在2 mmol L-1时最大。与非矿山生态型相比，矿山生态型水蓼对磷吸收较快，最大磷吸收速率为0.023 mmol g-1 h-1。在4 mmol L-1和8 mmol L-1磷处理时，矿山生态型水蓼≤0.15 mm和0.15~0.45 mm径级根长和根表面积显著大于非矿山生态型。随磷酸盐处理浓度升高，矿山生态型水蓼伤流液量显著增加，非矿山生态型显著降低，但均在4 mmol L-1植酸磷处理时最高。随磷处理浓度升高，矿山生态型水蓼对高磷的耐性更强，其地上部生物量在3周和5周时分别为非矿山生态型的1.1~2.3倍和1.0~2.7倍。矿山生态型和非矿山生态型水蓼地上部磷积累量在8 mmol L-1和4 mmol L-1处理时分别为16.42 mg plant-1和9.26 mg plant-1。两种生态型水蓼根系分泌的有机酸以草酸为主，其分泌量占有机酸总量的60%以上，其次是甲酸和丙酸；氨基酸分泌以丝氨酸为主，其分泌量占到总分泌量的10%~25%，其次是天冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸。矿山生态型水蓼根系分泌有机酸和氨基酸含量和组分均高于非矿山生态型。这一研究有助于系统地阐明磷富集矿山生态型水蓼对磷的吸收、运输和累积本质以及对不同磷处理的应答，以期为修复磷过剩土壤和富营养化水体提供理论依据。