干旱区土壤锂行为与罗布麻锂的吸收及效应研究

Lithium (Li) is a nutritionally essential trace element for human life. It's the most safe and feasible way to obtained lithium from food for meet the demand of human body, however, the level of lithium content in grains and vegetables are generally lower, so long term consumption of it can not meet the body's normal demand for lithium, and will seriously affect the health of the human body. Lithium content of the soil in the arid areas is higher than other regions, Apocynum is widely distributed in the arid area and show a very high lithium content in it. This project will proven the lithium morphology, distribution in arid area and theirs relationship with environmental factors through field investigation. Take the Apocynum as the main research object, a nutrient solution experiment and soil culture experiment will conducted to investigate the lithium behavior in soil and its relationship with lithium content of Apocynum, clarify the lithium uptake and transport, accumulation characteristic of Apocynum and its physiological effects. Research results can strengthen understanding for the mechanisms plant lithium absorption and accumulation, and can provide a theoretical basis for improve plant lithium accumulation degree through regulation and control, and solve the human health problems caused by the lack of lithium.

锂是人体必需的生命元素，从食物中获取锂是满足人体对锂需求最安全可行的方法，然而谷物和蔬菜锂含量水平较低，长期食用难于满足人体对锂的正常需求，会影响人体健康和社会稳定。干旱区土壤锂丰度较高，而广泛分布其中的罗布麻（Apocynum venetum）具有明显的富锂特性，因此探讨干旱区特有环境（高盐、高蒸发量）条件下，土壤锂的含量、形态与分布及罗布麻的锂吸收累积特征具有重要科学价值和意义。本项目采用Nano-SIMS原位元素分析、CP-MAS及扫描电镜等先进技术手段，通过野外调查与室内分析，探明干旱区土壤锂的含量、形态、分布及其与环境的关系；并以罗布麻作为主要研究对象，采用室内模拟试验方法，揭示土壤锂行为及其与罗布麻锂含量的关系，阐明罗布麻锂吸收、转运及累积特征及生理效应。研究成果可加强对植物锂吸收及累积机制的理解，为调控植物体内的锂累积程度，解决人体锂缺乏问题及保障人体健康提供理论与技术支撑。

针对干旱区土壤中的锂丰度较高，重点研究干旱区土壤锂的水溶态、有效态和全态提取与测定方法，相关结果申请专利，并获得受理：一种土壤有效态锂的浸提方法（专利申请号: 201610791651.6）、一种土壤全锂的浸提方法（专利申请号: 201710119424.3）、一种土壤水溶态锂的浸提方法(专利申请号: 201710119514.2 )；通过调查新疆阜康三工河流域的土壤全锂与有效锂含量，结果表明三工河流域土壤全锂与有效态锂含量均呈显著正相关性。首次阐明土壤锂的水溶态、有效态和全态提取方法与技术，系统研究了干旱区典型区域土壤锂各种形态，为研究干旱区土壤锂行为奠定了重要理论基础。.罗布麻具有显著的富锂特性，而且其本身对人体的作用与锂类似，而罗布麻广泛分布于我国的西北干旱区，因此，探索罗布麻的吸收锂过程及机制。主要研究结果包括4个方面：（1）罗布白麻富锂特征与耐锂性研究，阐明罗布麻地上部含量较高，罗布白麻表现出较高耐性，推断罗布白麻是一个富锂植物；（2）氯化锂和碳酸锂对罗布麻种子萌发的影响，萌发时对锂盐呈现出较强的耐性，尤其LiCl；种子萌发时对两种锂盐响应呈显著差异；罗布麻种子萌发时呈现出较强的耐锂性还表现生理生指标上，再次探明罗布麻符合富集植物的特征；(3) 施锂对罗布麻生长和锂含量的影响，施加锂促进罗布麻的生长，提高罗布麻茶的品质，还显著影响罗布麻各器官中锂含量；(4)富锂植物罗布麻体内中形态分布特征，罗布麻体内中主要水溶态和乙醇提取态为主，不同锂处理下，罗布麻吸收的锂主要分布在液泡中(45.52–72.65%)和细胞壁中(14.84–29.02%)。综上所述，在理论上，从种子萌发、锂含量、富集特征和植株生理等方面进行全面系统的探索，结合矿质营养理论研究，为锂作为微量肥料奠定理论基础的。生产技术上，从生长、生理到药效，揭示了罗布麻富集锂特征和生理生态意义，对于提高人体锂营养水平具有非常重要的现实意义。