论文摘要
随着经济的发展，因污水灌溉、农用化肥使用、三废排放、城市垃圾和污泥的排放而带给农田土壤污染日益严重，使得农田土壤质量日趋下降。伴随着这些生产活动，重金属铜会进入农田，他们因范围广、持续时间长、污染隐蔽、不可逆等原因一直受到人们的广泛关注。而在进行这些生产活动时，同时带入大量的阴离子进入土壤，并与铜协同作用于土壤，对其造成危害。本文采用上海市奉贤区的水稻土进行调查研究，在了解水稻土理化性质及其水稻土中铜总量和铜形态的基础上，研究不同伴随阴离子铜盐对水稻土吸附-解吸行为，建立基本模型；再选取其中部分水稻土为土壤类型，采用小麦为研究植物，选取硫酸铜、硝酸铜和氯化铜三种不同浓度梯度的铜盐为研究对象，进行人工模拟铜胁迫实验，对小麦中的形态学特征、光合作用、各器官和亚细胞结构的铜含量的变化进行研究，探讨了不同伴随阴离子铜盐胁迫下小麦的生理生态特征。结果如下：所选取的上海市奉贤区的水稻土，其土理化性质的分析结果表明，水稻土营养元素丰富，肥力尚好，能保障正常的作物生长和农产品的产量和品质。水稻土中铜含量都略高于上海土壤元素背景值，并低于土壤环境质量二级标准。通过对各采样点水稻土的形态分析结果得出，庄行的Cu金属形态以氧化态和还原态为主，占总量的79.77%；在奉城Cu的金属形态以还原态和残渣态为主，占总量的73.86%；在金汇Cu的金属形态以氧化态和残渣态为主，占总量的69.91%。通过对各地不同阴离子铜盐吸附动力学实验和各地水稻土的吸附-解吸实验的研究，明确了Cu2+在2h振荡时间为吸附平衡时间并选取庄行水稻土作为后续的实验用土。比较不同类型铜盐的吸附-解吸曲线，表明水稻土中对硫酸铜的吸附量>氯化铜的吸附量>硝酸铜的吸附量，而在相同吸附量时，水稻土中对硫酸铜的解吸量>硝酸铜的解吸量>氯化铜的解吸量，说明不同阴离子铜盐在土壤中的吸附-解吸平衡受其阴离子的影响，故可选择不同类型铜盐对小麦的生理生态学影响来进一步讨论。而不同类型铜盐pH-吸附曲线表明，各类型铜盐Cu2+吸附量与pH值的关系曲线呈S型，pH-解吸曲线表明，随pH的增加，水稻土的解吸量是减少的。通过受不同阴离子铜盐胁迫小麦的生物量分析可以得出，小麦的株高、根长和叶面积受Cu作用明显，比较不同阴离子铜盐对小麦的作用，在以硫酸铜和氯化铜作为外源加入时，都是先有一定的促进作用，但随着浓度的升高，都表现为抑制作用；以硝酸铜作为外源加入时，则直接起到了抑制作用。而对于叶绿素来说，叶绿素含量、类胡萝卜素均随浓度的增加而呈现先上升后下降的趋势规律，但由于各铜盐在土壤中的吸附-解吸能力不同和不同阴离子对植物的作用不同，进而影响了植物体内的吸收速度使得叶绿素含量的最大值并不相同。Cu在小麦植株各部分的重金属含量表现为：随着Cu投入浓度的增加，小麦植株各部位的Cu含量基本呈递增趋势，且Cu2+绝大部分富集在根部，而向地上部分的迁移量很少，而比较同浓度不同阴离子铜盐胁迫下小麦对铜的吸收性则表现为：根部中铜含量是硝酸铜>氯化铜>硫酸铜；茎部中铜含量是硝酸铜>硫酸铜≈氯化铜；而叶部中铜含量是硝酸铜>硫酸铜>氯化铜。Cu在小麦根部、茎部和叶部的亚细胞从分配比来看，细胞壁部分所占全量的比例都为最高。小麦在同浓度不同阴离子铜盐胁迫下亚细胞含量分布表现为：根部各亚细胞组分分布在细胞壁中的分布表现为硫酸铜>硝酸铜≈氯化铜中的铜含量，可溶性蛋白中的分布表现为硫酸铜>硝酸铜>氯化铜中的铜含量，细胞器中则表现为氯化铜>硝酸铜>硫酸铜中的铜含量；茎部各亚细胞组分分布在细胞壁中的分布表现为硫酸铜>氯化铜>硝酸铜中的铜含量，可溶性蛋白中的分布表现为硫酸铜>硝酸铜≈氯化铜中的铜含量，细胞器中则表现为硝酸铜>氯化铜>硫酸铜中的铜含量；叶部各亚细胞组分分布在细胞壁中的分布表现为氯化铜>硫酸铜>硝酸铜中的铜含量，可溶性蛋白中的分布表现为硝酸铜>氯化铜>硫酸铜中的铜含量，细胞器中三种铜盐则表现为近似的铜含量分布。