不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的生理生态特征研究

论文摘要

随着经济的发展,因污水灌溉、农用化肥等带来的农田土壤污染越来越严重,农田土壤质量日趋下降,而土壤质量与食品安全密切相关,因此土壤污染的研究与治理成为大家广泛关注的焦点。伴随着土壤重金属污染和盐分积累的加重,进行不同阴离子形态重金属化合物胁迫下作物的生理生态特征研究,有助于了解重金属与阴离子之间的关系以及它们与植物之间的关系,可为更好地了解重金属与阴离子的相互作用提供理论依据,为食品安全策略提供参考资料,有重要的理论和现实意义。本研究设计三种锌化合物ZnSO4、zn（NO3）2和ZnCl2的三种浓度梯度—低浓度(0.1gkg-1)、中浓度(0.3gkg-1)和高浓度(0.5gkg-1)以及空白对照,选择北方重要农作物玉米（Zea Mays L.）为研究对象,进行人工模拟重金属胁迫实验,通过测定形态学特征,拔节期、开花期和蜡熟期三个生长期的光合生理特征和叶绿素荧光特征以及各器官的锌含量,探讨不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的生理生态特征。结果如下:（1）形态学特征锌对玉米的作用效果明显。浓度梯度间差异显著,低浓度锌促进生长,高浓度抑制生长,中浓度处于过渡态,不同化合物对玉米作用不同。不同浓度锌对玉米各器官的影响也不同。同浓度条件下,不同阴离子化合物对玉米生长的作用存在差异性。低浓度时,ZnSO4处理长势最好:中浓度时,Zn（NO3）2长势最好;高浓度时,Zn（NO3）2对玉米的毒害作用最弱,而ZnCl2对玉米的毒害作用最强。另外,各浓度处理的株高和叶面积的变化呈现生长期的波动性。（2）光合生理特征各处理的光合速率和蒸腾速率的日变化曲线均为单峰型,光合速率因生长期的不同呈现不同的变化趋势。同浓度水平的不同化合物间呈现光合能力的差异性,S1、N1和N2光合速率高于对照,表现促进生长的作用。拔节期时,气孔因素可能是光合速率下降的主要原因;开花期和蜡熟期,非气孔因素可能是光合速率下降的主要原因,也并不排除气孔因素的影响,但与叶绿素含量变化无明显关系。（3）叶绿素荧光特征各处理的光系统Ⅱ的有效量子产量（ΦPSⅡ）和电子传递速率（ETR）的日变化趋势均为单峰型,原初光能转化效率Fv/Fm均在0.8左右,光系统Ⅱ都具有较高的光合活性,ΦPSⅡ和ETR因生长期的不同呈现不同的变化趋势。同浓度水平不同化合物处理呈现光能利用的差异性。S1、N1、N2和N3的ΦPSⅡ和ETR始终高于对照,利于玉米高效利用光能。（4）对锌的吸收特性玉米植株各部位的Zn含量随着Zn投放浓度的增加呈递增趋势,各器官对Zn的积累量存在差异性,根和茎在减轻Zn毒害效应方面发挥了重要作用。Zn转移能力随胁迫浓度的变化而变化,不同化合物的变化趋势有所不同。中、低浓度时,SO42-更利于锌的吸收,高浓度时,Cl-对锌吸收的促进作用最强。在一定范围内,三种阴离子对锌转移的促进作用顺序:SO42-＞NO3-＞Cl-。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 前言
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 植物生理生态学发展概况
• 1.3 重金属锌的作用及研究进展
• 1.3.1 重金属锌的作用
• 1.3.2 锌与植物生长发育
• 1.3.3 锌与光合作用
• 1.3.4 锌与叶绿素荧光
• 1.3.5 植物中锌的含量与分布
• 1.4 阴离子的作用及研究进展
• 1.4.1 阴离子养分研究的历史沿革
• 1.4.2 硫酸根
• 1.4.3 硝酸根
• 1.4.4 氯离子
• 1.5 研究物种的背景
• 第二章 研究内容、研究方法和技术路线
• 2.1 研究内容
• 2.1.1 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的形态学特征
• 2.1.2 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的光合生理特征
• 2.1.3 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的叶绿素荧光特征
• 2.1.4 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米对锌的吸收特性
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 实验条件
• 2.2.2 实验设计
• 2.2.3 形态学特征
• 2.2.4 光合生理特征
• 2.2.5 叶绿素荧光特征
• 2.2.6 锌吸收特性
• 2.2.7 数据分析
• 2.3 技术路线
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的形态学特征
• 3.1.1 株高
• 3.1.2 叶面积
• 3.1.3 根长和根系耐性指数
• 3.1.4 根、果实、地上和总生物量
• 3.1.5 小结
• 3.2 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的光合生理特征
• 3.2.1 光合速率和蒸腾速率日变化
• 3.2.2 光响应曲线变化
• 3.2.3 拔节期光合特征
• 3.2.4 开花期光合特征
• 3.2.5 蜡熟期光合特征
• 3.2.6 叶绿素含量
• 3.2.7 小结
• 3.3 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的叶绿素荧光特征
• 3.3.1 有效量子产量和电子传递速率日变化
• 3.3.2 拔节期荧光参数特征
• 3.3.3 开花期荧光参数特征
• 3.3.4 蜡熟期荧光参数特征
• 3.3.5 小结
• 3.4 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米对锌的吸收特性
• 3.4.1 不同浓度锌胁迫下玉米对锌的吸收特性
• 3.4.2 不同锌化合物处理的玉米对锌的吸收特性
• 3.4.3 小结
• 第四章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.1.1 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的形态学特征
• 4.1.2 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的光合生理特征
• 4.1.3 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米的叶绿素荧光特征
• 4.1.4 不同阴离子形态锌化合物胁迫下玉米对锌的吸收特性
• 4.2 建议
• 4.2.1 对农田施肥和污水灌溉的建议
• 4.2.2 对进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间撰写的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表