平面光极实验装置：不同铬暴露条件下李氏禾根际pH的空间动态变化

超积累植物的根能显著改变土壤pH值，从而改变根际铬（Cr）的有效性。目前对于铬超积累植物李氏禾根际pH的动态变化尚不清楚。本研究采用平面光极技术(PO)研究了不同Cr暴露条件下李氏禾根际pH的空间动态变化，以及不同铬浓度对土壤生物量、生理参数和土壤酶活性的影响。研究结果表明：李氏禾根际pH具有高度的异质性，且与根的形状密切相关。每个实验组的土壤酸化均显著，对照组、Cr50和Cr100组的平均pH值分别降低了0.26、0.27和0.35 pH单位。在一定浓度(50 mg kg-1)下，Cr显著提高了李氏禾的株高和生物量(p < 0.05)。叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素浓度随Cr浓度的增加而升高。根际酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性均高于周边土壤。该研究结果为阐明Cr的超积累机制和提高植物修复效率提供了新的思路。

李氏禾根际培养体系示意图(a)和平面光极实验装置示意图(b)。如图所示，该设备是一个小型便携式平面光极检测仪，由一个带有两个发光二极管（1250万像素）的CCD相机，一个可调焦距镜头和一个460nm长的滤镜组成。相机通过计算机软件控制拍照。待测根箱被放置在摄像机前40厘米的距离，每天19点进行pH拍照成像，连续15天。整个成像过程都是在暗室中进行，尽量减少来自其他光源的干扰。在进行图像分析之前，制作一组pH荧光膜的标准曲线，用磷酸一钾和硼砂溶液（NaB4O7 0.10 H2O）制备pH值分别为6.0、6.4、6.4、6.8、7.2、7.6和8.0的水溶液，分别将膜放在上述溶液中拍照成像。采用玻尔兹曼方程对pH值进行拟合，确定标准曲线。样品的荧光图像根据标线换算成实际pH值。

不同铬处理下李氏禾根系pH值的空间变化。红色框表示pH敏感荧光膜的成像区域。