畜禽废水胁迫对芦苇生理特性的影响

论文摘要

植物正常生长时，其体内物质代谢系统是处于动态平衡的。当植物遭受逆境胁迫时，就会启动自身防御系统进行保护，以适应不良环境的影响，但是这种保护作用是有限的，当胁迫时间过长或胁迫强度过大，超过植物自身所能忍受的范围时，其防御系统就会相应地减弱，植物就会受到伤害。植物的逆境胁迫是当今研究的热点之一，未经处理的畜禽废水对植物来说无疑是一种富营养化逆境胁迫。本文运用自然条件模拟实验，研究了两种浓度畜禽废水胁迫对芦苇生理特性的影响，旨在了解植物在畜禽废水富营养胁迫下的作用机理，同时为湿地植物净化畜禽废水提供理论依据。其实验结果如下：（1）实验所采用的两种浓度畜禽废水，它们对芦苇（Phragmites australis（cav．）Trin．ex Steudel）的生理特性的影响相似，但胁迫强度不同，各生理指标在长时间连续胁迫下的变化幅度为高浓度畜禽废水大于中浓度畜禽废水。人工湿地试验地中生长的芦苇，除MDA含量和SOD活性较濆江河河心滩清水中自然生长状态下生长的芦苇低外，其余生理指标均明显较高。（2）在两种浓度畜禽废水胁迫下其SOD活性均明显上升；POD活性在胁迫初始时急速下降，到中后期则逐步恢复到胁迫前的水平；CAT活性则在整个处理期间逐渐下降。POD活性的变化趋势说明胁迫初期芦苇受到的伤害较大，随着胁迫时间的延长，芦苇对畜禽废水的胁迫逐渐产生适应性。SOD活性明显上升说明芦苇在畜禽废水胁迫下其体内产生了大量的O2，要消除O2带来的危害必然会生成产物H2O2，而POD和CAT活性的变化趋势说明POD和CAT并未能起到因消除O2带来的危害而产生的H2O2的作用，胁迫未能导致其抗氧化酶系统启动，因此推测芦苇体内存在另一种保护机制消除H2O2累积带来的危害，这种保护机制可能是一些非酶促活性氧清除系统。（3）总叶绿素含量在两种浓度畜禽废水胁迫下都呈现缓慢下降的趋势。而叶绿素a／b值在畜禽废水胁迫下则均呈现上升趋势，恰好与总叶绿素含量的下降趋势相反。叶绿素a／b值上升则是因为在畜禽废水胁迫下，叶绿素a含量相对稳定，而叶绿素b含量下降幅度较大，从而导致叶绿素a／b值上升的缘故。表明叶绿素a／b值主要是由叶绿素b的变化引起的。（4）两种浓度畜禽废水胁迫均促使芦苇根系活力明显上升、游离脯氨酸含量在急速下降后稳定在一个较低水平、MDA含量稳中有降、电解质渗漏现象不明显。根系活力上升有利于芦苇抵抗胁迫带来的危害，增加抗氧化能力，是对胁迫条件的一种积极反应，在长达近一个月的胁迫中芦苇根系活力仍然维持在一个较高水平说明芦苇对畜禽废水胁迫产生了一定的适应性；试验中脯氨酸含量下降说明芦苇并未能够启动脯氨酸含量的累积机制来增强对畜禽废水胁迫的抗逆性，在一定程度上增加了对芦苇的伤害程度。MDA是膜脂过氧化的重要产物，MDA降低显示了芦苇在畜禽废水污染胁迫下，细胞膜系统并未遭受大的破坏，细胞膜脂过氧化作用较小。质膜透性的表现较为复杂，高浓度畜禽废水胁迫下芦苇质膜透性表现为反复下降上升，中浓度畜禽废水胁迫下芦苇质膜透性表现为先下降后上升，到处理结束时仍极显著低于初始状态（P＜0.01）。（5）从畜禽废水胁迫对芦苇生理特性的影响显示出，高浓度和中浓度畜禽废水胁迫对芦苇的生理影响均较小，芦苇在畜禽废水胁迫下具有较强的抗逆性和耐受性，用原浓度畜禽废水对芦苇进行长达近1个月的胁迫，对芦苇所产生的影响也较小，因而完全可应用于各个浓度畜禽废水的生物降解，可作为人工湿地处理畜禽废水的主要植物之一。结合芦苇优良的去污能力及成功应用于城市污水处理的经验，如果将其运用于我国集约化畜禽养殖业废水的处理，将极大地缓解我国畜禽养殖业发展与环境污染之间的矛盾。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 立题依据及其目的、意义
• 2 文献综述
• 2.1 植物逆境胁迫的产生和种类
• 2.2 富营养型胁迫的研究进展
• 2.2.1 对植物根系形态和代谢的影响
• 2.2.2 营养胁迫下的根系专一性分泌物
• 2.2.3 对碳水化合物同化作用的影响
• 2.2.4 特异蛋白的形成
• 2.2.5 营养胁迫与植物激素、多胺变化
• 2.3 畜禽废水处理技术的研究进展
• 2.4 芦苇的研究进展
• 2.4.1 对芦苇形态特征、生长习性及用途的研究
• 2.4.2 对芦苇净化能力的研究
• 2.4.3 对芦苇生理生化机制的研究
• 3 材料与方法
• 3.1 废水来源及成份
• 3.2 试验材料和污染处理
• 3.3 样品采集与测定
• 3.4 试验方法
• 3.5 数据处理与分析
• 4 结果与分析
• 4.1 对芦苇根系活力的影响
• 4.2 对芦苇丙二醛（MDA）含量的影响
• 4.3 对芦苇质膜透性（MP）的影响
• 4.4 对芦苇游离脯氨酸（Pro）含量的影响
• 4.5 对芦苇叶绿素含量的影响
• 4.6 对芦苇过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 4.7 对芦苇过氧化物酶（POD）活性的影响
• 4.8 对芦苇超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 5 讨论
• 6 结论
• 7 进一步研究的内容
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文