镉超富集植物根际分泌物特征及其对土壤多金属激活机理

根际环境下多金属的环境化学行为是国内外研究的前沿课题，明确Cd超富集植物根际分泌物特征及其对土壤多金属的激活机理, 对Cd与多金属复合污染土壤植物修复调控，提高修复效率具有重要意义。项目针对土壤重金属污染现状， 选择Cd、Pb、Zn和不同类型镉超富集植物为研究对象，以"土壤污染物－根际分泌物－植物有效性－激活机理"为研究主线，利用同步辐射技术、道南膜平衡技术与MINTEQA2模型模拟结合，开展镉超富集植物根际分泌物特征及其对土壤多金属激活机理研究，明确不同镉超积累植物根际分泌物组成差异及其与植物富集Cd、Pb、Zn的内在联系；阐明根系分泌物激活土壤多金属机制和主要影响因素，揭示根际环境下土壤重金属激活与植物吸收的动力学规律，为Cd-多金属复合污染土壤修复提供科学依据，并丰富植物修复理论。

按照基金项目计划书，本项目以镉超富集植物东南景天和叶用红菾菜为研究对象，研究重金属胁迫下Cd超富集植物根系分泌物组成特征及其与植物富集重金属的关系；研究根系分泌物对土壤重金属的固定/释放特征影响；以及影响根际土壤多金属激活的主要因素与机制。.（1）.在广泛对比分析前人的研究成果与研究方法的基础上，制定了根际分泌物的实.验方案，并针对目前对植物根系分泌物的研究多集中在乙酸、酒石酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、草酸等小分子有机酸方面，缺乏根系分泌物的全组分分析现状，通过反复实验摸索，建立了根际分泌物的GC-MS全谱测试方法，确定了不同Cd浓度胁迫下镉超积累植物东南景天根际分泌物的组成特征（共鉴定70种化合物），明确了不同时间不同镉处理条件下东南景天根系分泌物有明显差异，及其与植物富集镉的关系； . （2）确定了土壤中普遍存在的铁、铝、锰氢氧化物矿物胶体和羟基铝化合物与羟基铝硅.酸盐间层的层状硅酸盐矿物胶体的制备方案，进行了铁、铝、锰氢氧化物矿物胶体和羟基铝化合物与羟基铝硅酸盐间层的层状硅酸盐矿物胶体的制备与表征；并开展了不同类型矿物胶体对土壤中金属活化影响的实验研究，明确了不同矿物胶体对土壤重金属活动性的影响与机制。Zn2+在各胶体矿物上以表面吸附为主，Cd2+ 、Pb2+以表面吸附和表面沉淀共存；.（3）确定了溶解性有机质的制备方案，制备、表征了不同成因的溶解性有机质，并通过.盆栽实验研究了不同成因溶解性有机质对土壤重金属活动性的影响，明确了不同成因的溶解性有机质通过降低土壤PH、改变土壤重金属形态、提高金属有效性促进植物对重金属的吸收，确定了植物中Cd、Zn、Pb的积累与根际土壤溶液中有机络合态呈显著正相关关系，植物中Cd、Zn、Pb主要来自根际土壤溶液中有机络合态；. （4） 制备了不同PH的土壤，通过盆栽实验和模型模拟研究了不同土壤pH值对土.壤重金属植物有效性的影响，明确了不同PH下土壤重金属的形态分布，确定了超富集植物根际土壤溶液中Cd与富菲酸态和可交换态呈正相关关系，Pb、Zn与富菲酸态和可吸附态呈正县官关系；植物中Cd、Zn的积累与富菲酸态和可交换态Cd呈正相关，Pb的积累与吸附态和富菲酸态Pb呈显著正相关；两种提取态可预测90.4%的植物重金属富集量。