【生科学术（十）】外源添加草酸（OA）下短毛蓼对三种锰污染土壤修复效率的研究
亮点：
1. 本研究采用锰超富集植物——短毛蓼作为研究对象，利用有机酸草酸对锰矿区未开采区、开采区和尾矿区土壤进行改良，并使用这三个区域的土壤进行盆栽实验，研究改良剂对短毛蓼吸收重金属和抗氧化酶系统的影响，这将丰富锰污染土壤修复的实际利用价值。
2. 随着改良剂的发现，植物修复重金属污染土壤的效率将得到很大的提高，为寻找有效的锰污染土壤修复方法和技术提丰富的理论基础，使植物修复得以广泛应用。
摘要：当前，土壤重金属污染问题日益严重，重金属污染治理常有物理方法、化学方法、生物方法、植物修复以及以上各种方法的联合利用。本文研究了有机酸草酸（OA）的添加对二塘锰矿未开采区（US）、开采区（ES）和尾矿区（TS）三种不同锰污染土壤中种植的短毛蓼植株生长和锰修复效率的影响。OA添加浓度分别为0（对照）、1（低浓度）、3（中浓度）和9（高浓度）mmol/kg，即CK、OA1、OA3和OA9。结果表明，经OA处理后，US、ES和TS三个区域土壤浸提出锰的平均含量分别增加了214.13%、363.77%和266.85%。在US，所有OA添加浓度都增加了短毛蓼的生长和锰含量。在ES和TS中，低浓度OA提高了短毛蓼的生长和生物量；植物锰含量和总锰含量随OA添加浓度的增加而增加。US、ES和TS地上部分总的锰含量分别增加81.18%、44.17%和83.17%；全株总的锰含量则分别增加81.53%、108.98%和77.91%。在ES和TS中，OA3和OA9添加下植物的氧自由基产生速率（·O2–）和丙二醛（MDA）含量随着OA浓度的增加而增加。总的来说，对于种植在US的植物来说，抗氧化酶可能在缓解锰胁迫方面发挥重要作用，而对于种植在ES和TS的植物来说非酶抗氧化酶可能是缓解锰胁迫的主要因素。
主要结果：
（1）OA添加显著增加了所有区域土壤中的水溶性锰含量；
（2）所有OA添加浓度都促进了未开采区土壤中的植物生长；
（3）低OA添加水平促进了开采区土壤和尾矿区土壤中的植物生长；
（4）OA添加提高了短毛蓼的锰含量和总锰含量；
（5）短毛蓼在未开采区土壤中受到的锰胁迫比在其他两种区域土壤中受到的锰胁迫要少。
关键词：植物修复；锰污染土壤；超富集植物；草酸；修复效率
图文摘要：
部分图表：
图1 外源添加OA下三种锰污染土壤浸提出的锰含量
表1 外源添加OA下三种不同土壤种植的短毛蓼的H2O2、·O2-、MDA含量变化
OA treatment | H2O2 | ·O2- | MDA | |
(mmol/kg) | (nmol/(mg·min)) | (nmol/(mg·min)) | (μmol/kg) | |
US | CK | 21.7±0.16aB | 5.60±0.45bA | 9.03±1.32bA |
OA1 | 21.16±2.27aA | 5.48±0.11bA | 8.72±0.73cC | |
OA3 | 20.80±1.74aC | 6.13±0.24aB | 10.07±1.35abcA | |
OA9 | 22.91±1.73aA | 6.30±0.09aA | 11.80±0.39aA | |
ES | CK | 25.84±0.86aA | 4.26±0.10bB | 9.78±0.32bC |
OA1 | 20.38±1.36bA | 6.06±0.58aA | 11.39±0.16aB | |
OA3 | 24.40±2.11aB | 6.54±0.17aA | 11.50±0.42aA | |
OA9 | 22.59±2.42abA | 6.13±0.55aA | 12.24±0.39aA | |
TS | CK | 21.60±1.42bB | 5.76±0.10abA | 10.00±0.56bB |
OA1 | 22.26±0.35bA | 5.27±0.61bA | 12.62±1.20aA | |
OA3 | 28.05±1.40aA | 6.32±0.11aAB | 14.08±0.70bA | |
OA9 | 24.12±3.14bA | 6.25±0.45aA | 16.38±0.91bB |
图2 外源添加OA下三种不同锰污染土壤中短毛蓼的SOD、POD、CAT和APX活性变化。SOD、POD、CAT和APX分别代表超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶。
作者简介：
徐洁，生命科学学院2019级生态学专业硕士研究生，主要研究课题为外源添加草酸（OA）下短毛蓼对三种锰污染土壤修复效率的研究。先后参与国家自然科学基金地区基金《尾矿废弃地氮素固定微生物-植物联合调控机理研究》、国家重点研发计划子项目《中南镉砷污染农田综合防治与修复技术示范》和珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室研究项目《硫酸盐对酸模叶蓼锰胁迫缓解作用机制》。目前已在Frontiers of Environmental Science & Engineering上发表论文1篇。
通讯作者：
于方明，教授，硕士生导师。主要从事污染环境生物修复及生态毒理方面的研究，包括植物修复、微生物修复、植物-微生物联合修复、低累积作物筛选、钝化剂筛选及生态毒理等。先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目(子课题)、广西科学研究与技术开发重大专项、广西创新驱动项目等各类研究项目20余项，在Science of the Total Environment、Plant and Soil、Chemosphere、《中国环境科学》等国内外知名期刊上发表论文90余篇，申请专利20余项。
李艺，副教授，硕士生导师。广西师范大学环境与资源学院专任教师。主要从事重金属污染土壤的植物-微生物联合修复、微生物对多环芳烃的吸附摄取及跨膜运输过程研究。在国内外学术期刊上发表论文二十余篇；参与撰写专著三部；以第四完成人身份获得 2015 年度教育部科学技术进步奖二等奖。
论文引用格式：
[1]Liu Kehui,Xu Jie,Dai Chenglong,Li Chunming,Li Yi,Ma Jiangming,Yu Fangming. Exogenously applied oxalic acid assists in the phytoremediation of Mn by Polygonum pubescens Blume cultivated in three Mn-contaminated soils[J]. Frontiers of Environmental Science & Engineering,2020,15(5):1-13.
全文获取：
DOI: 10.1007/S11783-020-1380-4
（文/徐洁、生科研会 图/徐洁 审/徐夏帆）
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