超積累植物的根能顯著改變土壤pH值，從而改變根際鉻（Cr）的有效性。目前對于鉻超積累植物李氏禾根際pH的動態(tài)變化尚不清楚。本研究采用平面光極技術(shù)(PO)研究了不同Cr暴露條件下李氏禾根際pH的空間動態(tài)變化，以及不同鉻濃度對土壤生物量、生理參數(shù)和土壤酶活性的影響。研究結(jié)果表明：李氏禾根際pH具有高度的異質(zhì)性，且與根的形狀密切相關(guān)。每個實(shí)驗(yàn)組的土壤酸化均顯著，對照組、Cr50和Cr100組的平均pH值分別降低了0.26、0.27和0.35 pH單位。在一定濃度(50 mg kg-1)下，Cr顯著提高了李氏禾的株高和生物量(p < 0.05)。葉片中葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素濃度隨Cr濃度的增加而升高。根際酸性磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活性均高于周邊土壤。該研究結(jié)果為闡明Cr的超積累機(jī)制和提高植物修復(fù)效率提供了新的思路。

李氏禾根際培養(yǎng)體系示意圖(a)和平面光極實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(b)。如圖所示，該設(shè)備是一個小型便攜式平面光極檢測儀，由一個帶有兩個發(fā)光二極管（1250萬像素）的CCD相機(jī)，一個可調(diào)焦距鏡頭和一個460nm長的濾鏡組成。相機(jī)通過計算機(jī)軟件控制拍照。待測根箱被放置在攝像機(jī)前40厘米的距離，每天19點(diǎn)進(jìn)行pH拍照成像，連續(xù)15天。整個成像過程都是在暗室中進(jìn)行，盡量減少來自其他光源的干擾。在進(jìn)行圖像分析之前，制作一組pH熒光膜的標(biāo)準(zhǔn)曲線，用磷酸一鉀和硼砂溶液（NaB4O7 0.10 H2O）制備pH值分別為6.0、6.4、6.4、6.8、7.2、7.6和8.0的水溶液，分別將膜放在上述溶液中拍照成像。采用玻爾茲曼方程對pH值進(jìn)行擬合，確定標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品的熒光圖像根據(jù)標(biāo)線換算成實(shí)際pH值。

不同鉻處理下李氏禾根系pH值的空間變化。紅色框表示pH敏感熒光膜的成像區(qū)域。