绿穗苋对镉的耐性和富集特征研究

论文摘要

本文以汉源富泉铅锌矿区的绿穗苋（Amaranthus hybridus L.）作为试验材料,通过土壤盆栽试验、营养液试验、肥料试验、小区试验等,研究绿穗苋对镉的耐性机理和富集特征,并探讨绿穗苋对镉污染土壤的修复能力。研究结果表明：（1）土培和水培条件下,绿穗苋在镉胁迫下表现出较强的耐性和富集能力。在土培和水培条件下,绿穗苋在Cd浓度分别为≤90 mg kg-1和≤10mgL-1时,都能够正常生长,且并未出现黄叶、萎焉等明显的Cd毒害现象。在Cd处理浓度为180 mgkg-1和40 mg L-1两种浓度下,仍能够生长。土培条件下,当Cd处理浓度≤30 mg kg-1时,绿穗苋的株高、根长都大于对照CK；而当营养液Cd处理浓度<10mgL-1时,株高和地上部生物量都与对照CK无显著差异（P>0.05）。土培条件下,当Cd处理浓度<90 mg kg-1时,绿穗苋根部和地上部生物量均大于对照；而水培条件下Cd处理浓度<10gL-1时,根部和地上部生物量均与对照无显著差异（P>0.05）。在水培条件下,POD活性均随胁迫浓度的增长呈先升后降的趋势,并与处理浓度呈二次函数关系；而CAT在重金属Cd的影响下变化较小,呈现不规则变化趋势。土培和水培在Cd处理浓度分别为120 mg kg-1和20 mg L-1时,地上部含量分别为128.39 mg kg-1和173.10 mg kg-1,已经达到并大于超富集植物含量标准的判定阈值100mg kg-1。而两种培养条件下,当Cd处理浓度分别为180mg kg-1和40 mg L-1时,绿穗苋地上部Cd含量达到最大,分别为241.56 mg kg-1和354.56 mg kg-1。最大累积量分别为1006.95μg pot-1和668.42μg pot--。从累积量来看,土培条件下,整个植株累积量的80.5-94.8%主要集中于地上部；水培条件下,地上部的累积量占据了整个植株累积量24.4-62.6%。土培和水培条件下,地上部富集系数分别为0.58-1.22和5.18-17.55,迁移系数TF分别为0.64-1.50和0.33-0.92。（2）不同N、P、K肥料处理下,对绿穗苋富集重金属Cd有着不同的影响。一定浓度的N、K促进绿穗苋对Cd的吸收和累积。在一定范围内施用N肥（100-300 mg kg-1）,随着N浓度的升高,能够显著提高绿穗苋的生物量和累积量（P<0.05）。在N肥处理为150mg kg-1时,含量和累积量达到最大。而其POD和CAT酶活性也随着N处理浓度的升高而逐渐加强。施用P肥对绿穗苋吸收Cd无明显影响。绿穗苋在一定Cd浓度情况和不同的P肥处理下,其地上部Cd含量和地上部生物量均与对照无显著性差异（P>0.05）。绿穗苋在K肥处理为100mg kg-1时,植物Cd含量和累积量最大,分别达到27.96 mg kg-1和644.63μg pot-1。（3）绿穗苋对Cd重金属污染土壤表现出较强的修复潜力。小区试验中,绿穗苋地上部最大生物量可达125.50 g。同时,绿穗苋地上部Cd含量为17.26-52.22 mgkg-1。地上部累计量占整个植株累积量的79.40%-98.64%。地上部富集系数BCF为31.35-607.76,迁移系数TF为0.49-3.49。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题提出和选题意义
• 1.2 研究现状综述
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究方法
• 1.2.3 绿穗苋对Cd的富集特征的研究
• 1.3 研究目标、研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 野外调查与采样
• 2.1.1 绿穗苋的特征
• 2.1.2 绿穗苋生长矿区概况
• 2.1.3 野外采样
• 2.1.4 野外材料分析
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 土壤盆栽试验
• 2.2.2 水培试验
• 2.2.3 肥料实验
• 2.2.4 小区试验
• 2.3 土壤、植物样品处理分析
• 2.3.1 植物样品预处理
• 2.3.2 土壤样品预处理
• 2.3.3 酶活性的测定
• 2.4 数据处理
• 3 绿穗苋在镉胁迫下的耐性和富集特征
• 3.1 绿穗苋对镉的耐性机理
• 3.1.1 绿穗苋在镉胁迫下的生长响应
• 3.1.2 绿穗苋在镉胁迫下的生理响应
• 3.2 绿穗苋在镉胁迫下的富集特征
• 3.2.1 植物Cd含量
• 3.2.2 植物Cd累积量
• 3.2.3 迁移系数和富集系数
• 3.3 讨论
• 3.3.1 绿穗苋对Cd的耐性
• 3.3.2 富集特征
• 3.4 本章小结
• 4 不同氮磷钾肥料水平对绿穗苋富集镉能力的影响
• 4.1 不同N水平对绿穗苋的生长及镉累积的影响
• 4.1.1 不同N水平对绿穗苋的生长影响
• 4.1.2 不同N水平对绿穗苋的生理影响
• 4.1.3 不同N水平对绿穗苋吸收和累积Cd的影响
• 4.2 不同P水平对绿穗苋的生长及镉累积的影响
• 4.2.1 不同P水平对绿穗苋的生长影响
• 4.2.2 不同P水平对绿穗苋的生理影响
• 4.2.3 不同P水平对绿穗苋吸收和累积Cd的影响
• 4.3 不同K水平对绿穗苋的生长及镉累积的影响
• 4.3.1 不同K水平对绿穗苋的生长影响
• 4.3.2 不同K水平对绿穗苋的生理影响
• 4.3.3 不同K水平对绿穗苋吸收和累积Cd的影响
• 4.4 讨论
• 4.5 本章小结
• 5 绿穗苋对Cd污染土壤的修复能力
• 5.1 绿穗苋的生长状况
• 5.2 绿穗苋对Cd的吸收和累积能力
• 5.3 讨论
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录