平面光極實(shí)驗(yàn)裝置:不同鉻暴露條件下李氏禾根際pH的空間動(dòng)態(tài)變化
摘要
超積累植物的根能顯著改變土壤pH值,從而改變根際鉻(Cr)的有效性。目前對(duì)于鉻超積累植物李氏禾根際pH的動(dòng)態(tài)變化尚不清楚。本研究采用平面光極技術(shù)(PO)研究了不同Cr暴露條件下李氏禾根際pH的空間動(dòng)態(tài)變化,以及不同鉻濃度對(duì)土壤生物量、生理參數(shù)和土壤酶活性的影響。研究結(jié)果表明:李氏禾根際pH具有高度的異質(zhì)性,且與根的形狀密切相關(guān)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的土壤酸化均顯著,對(duì)照組、Cr50和Cr100組的平均pH值分別降低了0.26、0.27和0.35 pH單位。在一定濃度(50 mg kg-1)下,Cr顯著提高了李氏禾的株高和生物量(p < 0.05)。葉片中葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素濃度隨Cr濃度的增加而升高。根際酸性磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活性均高于周邊土壤。該研究結(jié)果為闡明Cr的超積累機(jī)制和提高植物修復(fù)效率提供了新的思路。
李氏禾根際培養(yǎng)體系示意圖(a)和平面光極實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(b)。如圖所示,該設(shè)備是一個(gè)小型便攜式平面光極檢測(cè)儀,由一個(gè)帶有兩個(gè)發(fā)光二極管(1250萬像素)的CCD相機(jī),一個(gè)可調(diào)焦距鏡頭和一個(gè)460nm長(zhǎng)的濾鏡組成。相機(jī)通過計(jì)算機(jī)軟件控制拍照。待測(cè)根箱被放置在攝像機(jī)前40厘米的距離,每天19點(diǎn)進(jìn)行pH拍照成像,連續(xù)15天。整個(gè)成像過程都是在暗室中進(jìn)行,盡量減少來自其他光源的干擾。在進(jìn)行圖像分析之前,制作一組pH熒光膜的標(biāo)準(zhǔn)曲線,用磷酸一鉀和硼砂溶液(NaB4O7 0.10 H2O)制備pH值分別為6.0、6.4、6.4、6.8、7.2、7.6和8.0的水溶液,分別將膜放在上述溶液中拍照成像。采用玻爾茲曼方程對(duì)pH值進(jìn)行擬合,確定標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品的熒光圖像根據(jù)標(biāo)線換算成實(shí)際pH值。
不同鉻處理下李氏禾根系pH值的空間變化。紅色框表示pH敏感熒光膜的成像區(qū)域。
在李氏禾根區(qū)周圍1.5 cm的范圍內(nèi)設(shè)對(duì)照組(a)、50 mg kg-1鉻處理組和100mg kg-1的鉻處理組(c)的pH值空間分布的時(shí)間序列圖(左圖)和散點(diǎn)圖(右圖)。
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