王思齊 潘仕梅 張忠蘭 楊守軍 孫吉翠

摘要：本研究旨在探討叢枝茵根真菌（AMF）對玉米修復(fù)砷（As）污染土壤的影響機(jī)理，為重金屬污染土壤的修復(fù)提供可鑒路徑。研究結(jié)果表明，AMF明顯促進(jìn)了玉米生物量的增加，提高玉米根部對As的耐受能力。與對照相比，AMF抑制了玉米對As的提取效率，但明顯提高了玉米對As的提取量和生物富集因子。綜合分析認(rèn)為，AMF施用對玉米修復(fù)As污染土壤起到明顯的促進(jìn)效果，為重金屬污染土壤修復(fù)提供可借鑒的方法。

關(guān)鍵詞：AFM；玉米；重金屬As；植物修復(fù)

隨著國家對綠色發(fā)展方式和生活方式的日益重視，重金屬污染防治被提到議事日程。近幾十年來許多方法已用于治理污染土壤，取得一定的效果，但治理成本較為昂貴，并可能對土壤產(chǎn)生副作用。植物修復(fù)被認(rèn)為是成本較低、公眾接受度廣、環(huán)境友好的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)。大多數(shù)金屬一旦被植物根部吸收，會(huì)在根部被固定或轉(zhuǎn)移到地上部，連同植物一起從污染土壤中移除，達(dá)到去除重金屬的效果，但去除效果受植物生物量影響較大。

叢枝菌根真菌（AMF-arbuscular mycorrhizalfungi）在重金屬污染土壤修復(fù)中顯示出巨大的優(yōu)勢，其能使寄主植物提高對重金屬的耐受能力口J。研究表明，AMF可促進(jìn)重金屬向地上部轉(zhuǎn)移，以稀釋的形式減輕重金屬對植物的傷害，但也有研究證實(shí)AMF將重金屬固定在根部，避免其轉(zhuǎn)移對地上部產(chǎn)生傷害。以玉米為寄主作物的AMF修復(fù)重金屬污染土壤鮮有報(bào)道。因此，本研究旨在探討AMF在重金屬砷污染土壤中修復(fù)機(jī)理，為重金屬污染土壤修復(fù)提供新的思路。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

2017年5月，采用玉米盆栽方式，所用塑料盆的高度和直徑分別為30 cm和23 cm，玉米品種為登海-3622（zea mays LI）。實(shí)驗(yàn)用土為棕壤，pH 6.44（土壤：水-1：2.5），有機(jī)質(zhì)2.11%，有效氮139.65 mg/kg，有效磷58.28 mg/kg，速效鉀158.03 mg/kg，總砷為5.214 mg/kg。實(shí)驗(yàn)所用AMF菌劑由德國阿蜜寇公司提供，孢子含量為7～10個(gè)/克。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理重復(fù)3次，共2個(gè)處理。CK處理：不含AMF；AMF處理：施用AMF菌劑。

1.3盆栽培養(yǎng)

首先將實(shí)驗(yàn)用土風(fēng)干，在121℃條件下滅菌25分鐘。將Na2HaS04 7H20（50 mg/kg土壤）溶于1000 ml蒸餾水中，均勻噴灑到土壤上，將土壤完全混合、裝盆，每個(gè)盆裝土25 kg。將土壤培養(yǎng)60天，土壤水分維持在最大田間持水量，利于砷在土壤中的均勻分布。玉米籽粒用0.5%NaC10溶液滅菌，隨后用蒸餾水洗滌，每盆種植5粒，然后將100 g菌劑均勻撒在玉米籽粒周圍，最后用土覆蓋。出苗后的第7天，每盆苗子定植為3顆。

1.4數(shù)據(jù)收集和分析方法

玉米出苗后的65天整株收獲。根際土采集采用Wang和Zabowski方法；根部和地上部砷含量測定采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）；重金屬的植物提取效率和生物富集因子采用以下公式計(jì)算：

提取效率（nag/g）一地上部重金屬吸收量/根干重

生物富集因子一植株重金屬含量/土壤中重金屬含量

1.5統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行處理間差異性比較。

2結(jié)果與分析

2.1 AMF對玉米生物量的影響

從表1可以看出，AMF處理玉米的地上部、地下部以及整株生物量均明顯高于對照處理，分別是對照處理的1.53倍、1.63倍和1.54倍。數(shù)據(jù)說明，AMF對玉米的生物量具有顯著的促進(jìn)作用。

2.2 AMF對玉米地上部和根部中砷濃度的影響

表2得知，AMF處理玉米的地上部As濃度明顯低于對照，二者間差異顯著。與地上部相反，AMF處理根部As濃度比對照增加了83%。數(shù)據(jù)說明，AMF施用對玉米不同部位As濃度產(chǎn)生截然不同的影響。

2.3AMF對玉米As提取效率和提取量的影響

AMF抑制了玉米對As的提取效率，與對照相比，AMF玉米As提取效率為對照的87.6%。

對玉米提取量而言，AMF呈現(xiàn)出明顯的促進(jìn)效果，As提取量為對照的2.97倍（表3）。

2.4AMF對玉米As生物富集因子的影響

AMF施用促進(jìn)了玉米生物富集因子的提高，達(dá)到了0.1029%。與對照相比，AMF處理玉米的生物富集因子提高了155.33%。圖1表明，AMF的施用利于玉米對重金屬As的富集。

3討論

研究結(jié)果表明，AMF促進(jìn)了玉米生物量的提高，這與前人研究結(jié)果“AMF促進(jìn)寄主對養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而提高寄主生物量”相一致。根是作物直接與重金屬接觸的器官，AMF處理玉米根中As濃度明顯高于對照，可能是因?yàn)锳MF預(yù)先啟動(dòng)了玉米體內(nèi)的防護(hù)機(jī)制和提高了根部對As的耐受能力，抑制了重金屬從根部向地上部轉(zhuǎn)移。對照處理由于沒有施用AMF，因此地上部As的濃度顯著高于AMF處理。數(shù)據(jù)說明，AMF處理玉米對As的提取效率低于對照，主要是因?yàn)锳MF促進(jìn)了玉米生物量的增加，起到生長稀釋的效果。雖然AMF處理玉米對As的提取效率低于對照，但由于AMF處理玉米的生物量明顯高于對照，因此玉米對As的提取量達(dá)到對照的2.97倍。AMF處理玉米對As提取量的增加是導(dǎo)致生物富集因子升高的主要原因。

4結(jié)語

盆栽試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，AMF可促進(jìn)玉米生物量的增加，對地上部As含量起到稀釋作用，增強(qiáng)玉米根部對As的耐受能力，提高玉米對As的富集因子和對As的提取量。未來需要更多的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證AMF的最佳施用劑量以及AMF用于重金屬污染土壤修復(fù)所需要的時(shí)間和成本。