CN103210919A - 应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法，试验采用高25cm、直径3cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2g；实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第25-30天，分别加入浓度5-10mmol·kg^-1EDTA、NTA、DTPA；培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-57%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60天，然后剪取高羊茅叶片进行测定。实验结果表明：络合剂浓度在10mmol·kg^-1时，对高羊茅脯氨酸、丙二醛含量、相对电导率有很好的调控作用。

Description

应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市绿化特别是一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法。

背景技术

草坪是人类生态系统的重要组成部分之一。草坪对城市绿化、环境保护和生态平衡起着重要的作用。近年来，随着我国人民生活水平的提高和观念的改变，草坪业发展迅速，草坪得到广泛应用。草坪深入人类的生产和生活，对人类赖以生存的环境起着美化、保护和改善的良好作用，草坪绿化规模与水平已成为衡量现代化城市环境质量的重要客观标准。由于工业化的快速发展带来的土壤重金属污染已成为全球性的问题,这不仅对农作物的收成有影响，而且危害大气及水环境质量，甚至危及人类健康，因此该问题亟待解决。随之络合剂的研究越来越多，主要集中在络合剂与金属离子的作用上。有机络合剂被应用到植物修复中以提高重金属离子的溶解性，从而显著增加植物对重金属的吸附量。因此，被广泛应用于修复重金属污染的土壤。主要体现在诱导植物对重金属的吸收、对土壤中重金属释放的影响，通过植物吸收、转运并积累从而去除水体或土壤中的重金属，是一种低成本、有效的绿色技术。该技术主要有植物提取、植物过滤、植物挥化、植物稳定化四种。而添加络合剂可以显著提高土壤中的金属活性和植物的吸收力，这种称为螯合诱导修复技术，络合剂能够增加土壤重金属溶解度，促使重金属自根系向上运动。植物对根际土壤重金属的活化以及植物体内的金属有机配位体等方面,从而提高植物修复效率。

    络合剂,特别是具有多功能团的有机络合剂, 在各行业中个应用越来越广, 如软化水质、防止沉淀物、消除染整设备结垢、防止织物漂白破洞、保证染色鲜艳度等。另外络合剂对土壤中重金属的活化作用是络合剂应用于植物修复的关键所在。络合剂的活化作用主要是通过络合剂与土壤溶液中的重金属离子结合，降低土壤液相中的金属离子浓度，为维持金属离子在液相和固相之间的平衡，重金属从土壤颗粒表面解吸，由不溶态转化为可溶态，为植物的吸收创造有利条件。鳌合剂不但能提高富集植物对重金属的积累，对一般作物也有同样的效果。络合剂能够有效活化土壤中的重金属，进而促进植物对重金属的富集，因此被广泛用于强化植物对土壤中重金属的提取修复。当络合剂投加到土壤中后，络合剂的作用可改变重金属在土壤中的赋存形态，提高重金属的生物有效性，进而可以强化植物对目标重金属的吸收。众所周知，EDTA是一种非常有效的增加重金属在土壤以及植物体内浓度的络合剂，因此其经常被用于植物修复重金属污染的土壤技术中。很多研究表明：植物根的体积，密度和分布能够显著影响重金属在土壤中的运动以及植物对重金属的富集效率，对EDTA和重金属毒害的高抗性，其在植物修复中具有很大的潜力和利用价值。

    土壤和草坪是一个有机整体，二者相辅相承、互相影响。土壤系统为草坪植物生长提供必需的营养物质，而植物生长产生的凋落物又可改善土壤的肥力状况。目前，有关添加络合剂对植物生理、生态特征的影响研究相对较少，尤其是对应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量、电导率的方法的研究，尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法。本发明在优化实验的基础上，在单一土壤为基质的草坪建制体系应用常见络合剂，实现对高羊茅脯氨酸、丙二醛含量、电导率生理指标的调控作用。进一步对于植物修复后土壤的健康状况进行实验研究，用土壤生物学指标直接和间接反映土壤的健康状况，以期为植物重金属修复中络合剂的合理利用提供依据。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

络合剂在制备作为调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率中的应用；所述的络合剂为乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸祸二乙基三胺四乙酸。其中络合剂的浓度在10-15mmol·kg^-1 。

本发明所述的络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法按如下的步骤进行：

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸备用；

（2）试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第25-30天，分别加入浓度5-10mmol·kg^-1 乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸；

（4）培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-57%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对脯氨酸、丙二醛含量、电导率的指标进行测定。

本发明更加详细的制备方法如下：

1 材料与方法

1.1实验材料

供试土壤样品取自天津师范大学院内。土壤深度为0-20cm，采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用。草坪植物选用高羊茅（Festuca arundinacea L.），络合剂选用乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA-Na₂）、氨基三乙酸（简称NTA）或二乙基三胺四乙酸（简称DTPA）。

表1 供试土壤理化性质

1.2 草坪植物培养

试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部。将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g。实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需。植物生长第25d加入EDTA、NTA或DTPA，浓度均采用0、5、10、15 mmol·kg^-1 4个处理水平，以0 mmol·kg^-1为对照，试验为3次重复。植物培养在实验室内进行，培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-57%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 d。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 丙二醛含量的测定

用解剖剪剪取0.5g高羊茅叶片，加10%TCA（三氯乙酸）1ml研磨匀浆进行提取，定容至10ml，4000r·min^-1离心10min，取上清液即为提取液；在上述2ml上清液中加入2ml0.6%的硫代巴比妥，混合后在沸水浴中反应20min后迅速冷却离心，取上清用紫外分光光度计分别于532nm、450nm波长下测定吸光度值。对照以2ml水代替提取液。丙二醛浓度c（μmol/L）=6.45×A₅₃₂-0.56×A₄₅₀，样品中丙二醛含量=[提取液中MDA浓度×提取液总量（ml）]/植物组织鲜重（g）。

1.3.2 脯氨酸含量的测定

称取0.5g高羊茅叶片并将其剪碎，分别置于大试管中，然后向各管分别加入5ml 3%的磺基水杨酸溶液，在沸水浴中提取10min，提取中不断晃动，冷却后在3000 r·min^-1离心10min，吸取2ml提取液于另一干净的带塞试管中，加入2ml冰醋酸及2ml酸性茚三酮，混合均匀后在沸水中加热30min，冷却后加入4ml甲苯提取，振荡30s，静置片刻，将上清液取出至离心管中在3000r·min^-1离心5min，用吸管轻轻取上层脯氨酸红色甲苯溶液于比色皿中，以甲苯为空白在紫外分光光度计上520nm波长处测吸光度值。于标准曲线中查出相应的脯氨酸值。

1.3.3 相对电导率的测定

将10ml的无离子水放入已编号的试管中，测定I₀。各样品称取叶片0.2g,剪成0.5cm²小块置于试管中，准确加入无离子水10ml，浸泡2-4h后用DDS-11D直读式电导仪测定电导率测得为I₁。测定后将试管放在沸水浴0.5h，冷却至室温后摇匀，于室温下测I₂。相对电导率（%）=（I₁-I₀)/(I₂-I₀)×100%。

1.4 数据统计与分析

数据采用MICROSOFT EXCEL 2007和SPSS17.0软件进行显著性检验及相关分析。

2 研制结果与分析

2.1 络合剂对高羊茅丙二醛含量的影响

高羊茅在添加络合剂后叶片内的MDA含量有显著的升高(P<0.05)，说明络合剂应用促进了MDA在植物内的积累，从而增加了对膜质的伤害。可能是由于络合剂诱发了高羊茅叶片中的某些胁迫机制，使植物受到外界环境的胁迫加剧，因此造成MDA在体内的积累。其中DTPA 15 mmol·kg^-1处理后MDA含量增长最为显著，是对照的204.4%。

2.2 络合剂对高羊茅脯氨酸的影响

脯氨酸是植物重要的渗透调节物质，因此，其含量的变化可以作为植物逆境胁迫的一种生理生化指标。植物体内脯氨酸含量的增加，是植物对逆境胁迫的一种生理反应，其一是细胞结构和功能遭受伤害的反应，其二是植物在逆境下的适应表现，可作为鉴定植物相对抗性的指标。实验中EDTA 10 mmol·kg^-1、NTA 10 mmol·kg^-1和DTPA 15 mmol·kg^-1处理后高羊茅叶片中的游离脯氨酸含量达到了1.94 mg·g^-1、2.27mg·g^-1和1.97 mg·g^-1，显著高于对照的值(P<0.05)，说明高浓度络合剂处理重金属修复土壤中生长的高羊茅有较强的抗逆性。

表2络合剂对高羊茅脯氨酸、丙二醛含量的影响

2.3 络合剂对高羊茅相对电导率的影响

实验证明， EDTA10 mmol·kg^-1处理和15 mmol·kg^-1处理高羊茅叶片相对电导率较对照相比差异达到了显著水平，分别增加22.5%和37.5%。NTA和DTPA处理组的电导率与对照相比有略微下降，但差异性不大。

3 研制结论

综上所述，在常见络合剂应用于高羊茅草坪草坪建植体系中，络合剂浓度在10 mmol·kg^-1 时，对高羊茅脯氨酸、丙二醛含量、相对电导率有很好的调控作用。

土壤重金属修复过程中，在其浓度不超过10 mmol·kg^-1时，对草坪草高羊茅的生长起到了很好的调节作用，可能是络合剂活化重金属的种类有所不同，在植物生长各个阶段对金属离子应用选择不同，从生长指标反映到生理指标，就是实验中EDTA低于10 mmol·kg^-1处理下、植株生长茂盛，萎蔫情况少，反映在生理指标上，就是处理组的各项生理指标均较对照有差异，波动性大。三种络合剂15 mmol·kg^-1时对植物生长指标造成明显抑制，过高的处理浓度明显破坏了高羊茅叶片内保护酶系统，造成植物新陈代谢平衡的紊乱，对植株生长带来不利影响。三种螯合剂的添加主要影响的是生物可利用形态以及潜在的生物可利用形态，增加金属的生物可利用性，从而也增加潜在生态风险。

附图说明

图1为络合剂调控高羊茅电导率的图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

实施例1

一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸及丙二醛含量、电导率的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用乙二胺四乙酸二钠备用；

（2）试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第25天，加入浓度5mmol·kg^-1 EDTA；

（4）培养期间温度为16℃，相对湿度为36%%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对脯氨酸、丙二醛含量、电导率的指标进行测定。

实施例2

一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用氨基三乙酸备用；

（2）试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第30天，加入浓度10mmol·kg^-1 NTA；

（4）培养期间温度为25℃，相对湿度为50%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对脯氨酸、丙二醛含量、电导率的指标进行测定。

实施例3

一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用二乙基三胺四乙酸备用；

（2）试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第28天，加入浓度5mmol·kg^-1 DTPA；

（4）培养期间温度为25℃，相对湿度为40%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对脯氨酸、丙二醛含量、电导率的指标进行测定。

Claims (3)

1.络合剂在制备作为调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量及电导率中的应用；所述的络合剂为乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸。

2.权利要求1所述的应用，其中络合剂的浓度在10-15 mmol·kg^-1。

3.权利要求1所述的应用，其中所述络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量、电导率的方法按如下的步骤进行：

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸备用；

（2）试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第25-30天，分别加入浓度5-10mmol·kg^-1 乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸；

（4）培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-57%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对脯氨酸、丙二醛含量、电导率的指标进行测定。

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