东北典型苹果产区果树对土壤铜吸收及其生理机制研究

由于含铜杀真菌剂等的使用使果园土壤中铜含量逐年增加，但相关研究多集中于土壤与果品中铜含量的检测方面，关于区域性不同品种果树对土壤铜吸收富集能力的差异及其机理还不清楚。本项目以东北典型苹果产区-葫芦岛地区苹果园为研究对象，从区域性角度研究果园铜污染现状与发展趋势，并揭示果树对土壤中铜吸收、迁移和富集的规律；以铜吸收及分配差异显著的代表性苹果树品种为材料，采用逐步梯度提取法和薄层梯度扩散技术等研究果树体内及土壤中铜的化学形态，运用透射电子显微镜和差速离心法分析果树体内亚细胞铜分布水平，通过抗氧化酶活性、植物螯合肽等生理指标及营养元素（钙）吸收、形态等的分析探讨铜胁迫对果树体内生理代谢的影响：揭示果树体内铜分布规律、化学形态特征、生理响应机制与不同品种苹果树铜耐性的关系。通过本项目的研究，无论是对丰富果树抗逆生理理论，还是对果园土壤铜的调控以及绿色果品的生产等都具有重要的理论意义和实用价值。

由于含铜杀真菌剂等的使用使果园中铜含量逐年增加，但相关研究多集中于土壤与果品中铜浓度的检测方面。本项目对东北典型苹果园铜污染现状与发展趋势进行了研究，揭示了铜在土壤-果树系统中的迁移和富集规律及其相关生理机理。主要研究结果如下：.(1).东北典型苹果产区土壤-果树系统中铜分布及迁移富集特征.对63个苹果园采样分析发现，约有11.1%的果园土壤存在不同程度的铜污染现象。由于含铜杀真菌剂使用而输入到果园中的铜主要集中于< 250 µm 团聚体粒级中。在果园土壤中富里酸是滞留外源铜的主要组成部分。不同品种苹果树果实累积铜的能力存在差异，呈现出：王林>国光>黄元帅>乔纳金>红富士。所调查的果园内果实铜含量低于国家限量标准，而且食用此地所产苹果不会引起人体健康风险。.(2).不同品种苹果树对铜胁迫的生理响应机制.以国光和红富士幼树为试验材料，通过盆栽试验研究发现根际土壤中铜的有效性比非根际土壤中高，而且果树主要从根际土中吸收铜。土壤铜浓度升高显著地提高了果树各器官中铜含量，表现趋势为：须根>侧根>主根>树叶>树枝>树干。铜胁迫能增强果树叶片细胞膜透性、丙二醛、脯氨酸、谷胱甘肽和总巯基的活性。相同土壤铜处理水平下，果树叶片细胞膜透性、丙二醛、脯氨酸、谷胱甘肽、总巯基的活性大小为：红富士>国光。通过对不同品种果树须根中铜亚细胞分布和化学形态比较研究发现，铜在果树须根中主要分布在细胞壁；国光须根细胞器中铜含量和所占比例高于红富士；红富士须根活性较强的乙醇和水提取态铜含量和比例低于国光。. (3) 铜胁迫对不同品种苹果树吸收营养元素(钙)的影响.低铜胁迫促进钙向植物地上部运输，而高铜胁迫则抑制钙向植物地上部运输。须根中钙主要分布在细胞壁和可溶性组分中，而红富士须根中细胞器钙含量和所占比例高于国光。土壤高铜胁迫条件下红富士须根中有效性钙含量高于国光。