一种基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法

本发明属于土壤修复，涉及一种基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法。

背景技术：

1、重金属污染日益严重，已成为我国乃至全球的重要环境问题之一，其中最严重的是镉污染，如何解决我国重金属镉污染土壤的生态恢复问题是我国亟待解决的难点。根据2014年原环境保护部和国土资源部公布的《全国土壤污染状况调查公报》可知，在调查的11种污染物中，镉排在第1位，点位超标率达7.0％。在2016年国务院颁布《土壤污染防治行动计划》中，镉也是重点监测的重金属。在2018年的国家土壤环境标准(gb15618-2018)调查的11种污染物中，农用地土壤污染风险筛选值超标率镉也排在第1位。在2021年生态环境部发布的《2021中国生态环境状况公报》中土壤污染状况详查结果显示，影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属，其中镉为首要污染物。以特定的植物对被污染环境中的重金属的吸收和富集为基础发展起来的植物修复技术是近年来国际上兴起的一种治理重金属污染土壤的新技术，因其环境友好、绿色低碳等优点而倍受关注。

2、现阶段已有一些利用特定植物进行土壤镉污染修复的方法，如，中国专利文献cn202111314353.5公开的一种中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，该方法通过在龙葵花蕾期追加施肥促进龙葵的生长，提高龙葵对土壤中镉的富集能力，从而通过在成熟期将龙葵整株收割达到修复中度镉污染土壤的目的。中国专利文献cn202010347575.6公开了一种利用超富集植物修复镉污染土壤的强化修复方法，该方法利用孔雀草幼苗作为超富集植物，水杨酸溶液作为强化剂，强化剂使孔雀草幼苗的镉污染修复能力明显加强。目前公开的多种利用植物进行土壤镉污染修复的方法中，芦苇的应用较少。

3、芦苇(phragmites australis)作为一种典型的湿地植物，具有根系发达、品系丰富以及适应性强等特点，可以将镉转运至地上部后通过收割地上部来带走土壤中的镉污染。但现阶段对于芦苇在镉污染修复中的应用多集中在通过制备生物炭方面。如，中国专利文献cn202010300321.9公开了一种芦苇杆生物炭复合材料，将经鼠李糖脂改性后的芦苇杆生物炭复合材料用于修复重金属镉污染的土壤。中国专利文献cn201910622757.7公开一种多位活化及改性的芦苇-南荻生物炭的制备方法，用于水体及土壤中重金属锌和镉的去除。但缺少对于将芦苇植株直接应用于镉污染修复的方法。

4、一般来说，比较通用的方法为对植株施加镉处理后计算其转运系数，如，中国专利文献cn201811003842.7公开了一种改善苎麻镉富集系数和转运系数的方法，发现在纤维工艺成熟期收获纤用苎麻，其富集和转运能力更高。但缺少对于如何在不施加镉处理的情况下来评估植株对镉的转运能力的方法。

5、因此，开发一种根据功能性状来筛选高转运芦苇的方法，既可以快速高效的选取转运能力强的芦苇品系，又可以在不施加镉处理的情况下，仅根据功能性状的测定来比较芦苇的镉转运能力，降低了污染，减少了研究成本，对重金属植物修复工程有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种不需要进行镉处理，仅根据功能性状就可以快速评估芦苇镉转运能力的方法，有助于选取镉转运能力强的芦苇品系，选出的芦苇将镉从地下部转运到地上部的能力更强，从而可以通过收割芦苇地上部来带走土壤中的镉污染。

2、为了实现上述目标，本发明采取如下技术方案：一种基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，该方法包括：测定正常生长的芦苇的基径、气孔导度、蒸腾速率，根据基径、气孔导度、蒸腾速率计算出镉转运评估指数r＝(r1+r2+r3)/3，其中，r1、r2、r3分别为蒸腾速率评估指数、气孔导度评估指数、基径评估指数；利用镉转运评估指数，评估芦苇的镉转运能力。

3、优选地，在芦苇生长至成熟期时进行功能性状的测定，此时芦苇株高在104-112cm之间。

4、优选地，芦苇的气孔导度和蒸腾速率在上午8-12点，选取芦苇上部第1-3个叶片进行测量，叶片宽度在0.9-1.2cm之间，使用li-cor 6800光合仪测定。

5、优选地，芦苇的基径为植株底部的茎秆直径，距离土壤2-5cm处，使用游标卡尺测量。

6、优选地，根据测得的蒸腾速率，算出每个基因型芦苇的蒸腾速率平均值以及全部芦苇中的蒸腾速率最大值，用每个基因型芦苇的蒸腾速率平均值除以全部芦苇的蒸腾速率最大值为该基因型的蒸腾速率评估指数。

7、优选地，根据测得的气孔导度算出每个基因型芦苇的气孔导度平均值以及全部芦苇中的气孔导度最大值，用每个基因型芦苇的气孔导度平均值除以全部芦苇的气孔导度最大值为该基因型的气孔导度评估指数。

8、优选地，根据测得的芦苇的基径，计算出每个基因型芦苇的基径平均值以及全部芦苇中的基径最大值，用每个基因型芦苇的基径平均值除以全部芦苇的基径最大值为该基因型的基径评估指数。

9、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

10、(1)提供了一种芦苇镉转运能力的评估方法；该方法操作简单，准确率高；

11、(2)本发明方法可以在不施加镉处理的情况下，仅通过测定芦苇部分功能性状就可以对芦苇的镉转运能力进行评估，减少镉污染，安全环保；

12、(3)有助于筛选对镉具有高转运能力的芦苇品系，能够提高芦苇在重金属污染修复中的应用效率。

技术特征：

1.一种基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：测定正常生长的芦苇的基径、气孔导度、蒸腾速率，根据基径、气孔导度、蒸腾速率计算出镉转运评估指数r＝(r1+r2+r3)/3，其中，r1、r2、r3分别为蒸腾速率评估指数、气孔导度评估指数、基径评估指数；利用镉转运评估指数，评估芦苇的镉转运能力。

2.根据权利要求1所述的基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：芦苇生长至成熟期时进行功能性状的测定，此时芦苇株高在104-112cm之间。

3.根据权利要求1所述的基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：芦苇的气孔导度和蒸腾速率在上午8-12点，选取芦苇上部第1-3个叶片进行测量，叶片宽度在0.9-1.2cm之间。

4.根据权利要求1所述的基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：芦苇的基径为植株底部的茎秆直径，距离土壤2-5cm处，使用游标卡尺测量。

5.根据权利要求3所述的基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：根据测得的蒸腾速率，算出每个基因型芦苇的蒸腾速率平均值以及全部芦苇中的蒸腾速率最大值，用每个基因型芦苇的蒸腾速率平均值除以全部芦苇的蒸腾速率最大值为该基因型的蒸腾速率评估指数。

6.根据权利要求3所述的基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：根据测得的气孔导度算出每个基因型芦苇的气孔导度平均值以及全部芦苇中的气孔导度最大值，用每个基因型芦苇的气孔导度平均值除以全部芦苇的气孔导度最大值为该基因型的气孔导度评估指数。

7.根据权利要求4所述的基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，其特征在于：根据测得的芦苇的基径，计算出每个基因型芦苇的基径平均值以及全部芦苇中的基径最大值，用每个基因型芦苇的基径平均值除以全部芦苇的基径最大值为该基因型的基径评估指数。

技术总结
本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法。一种基于植物功能性状的芦苇镉转运能力的评估方法，测定正常生长的芦苇的基径、气孔导度、蒸腾速率，根据基径、气孔导度、蒸腾速率计算出镉转运评估指数R＝(R<subgt;1</subgt;+R<subgt;2</subgt;+R<subgt;3</subgt;)/3，其中，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;分别为蒸腾速率评估指数、气孔导度评估指数、基径评估指数；利用镉转运评估指数，评估芦苇的镉转运能力。本发明方法可以在不施加镉处理的情况下，仅通过测定芦苇部分功能性状就可以对芦苇的镉转运能力进行评估，减少镉污染，安全环保；有助于筛选对镉具有高转运能力的芦苇品系，能够提高芦苇在重金属污染修复中的应用效率。

技术研发人员：郭卫华,刘乐乐,蒋东子,崔兆杰
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13