暖季型草坪草对土壤镉的耐受阈值与富集能力的研究

【摘要】：土壤镉污染不仅对植物产生毒害作用,而且一旦进入食物链后会对动物和人类健康产生威胁。近年来,植物修复技术的出现和快速发展为我们提供了经济安全的镉污染修复途径。本文以草坪植物结缕草、杂交狗牙根为研究对象,探讨了在不同浓度梯度的土壤镉污染胁迫下的生长与生理反应,确定了这两种草坪植物的耐镉阈值及其植物体各器官对镉的富集能力,以假俭草和海滨雀稗为研究对象探讨了螯合剂对草坪植物吸收和转运镉的效应。主要研究结果如下: (1)采用砂培盆栽研究了结缕草和杂交狗牙根在0、60mg/kg、120mg/kg、180mg/kg、240mg/kg、300mg/kg、360mg/kg、420mg/kg等8个镉浓度梯度下的生长生理反应和耐镉阈值。结果表明:结缕草生物量在60mg/kg镉处理下与对照相比无显著差异,相对生长速率、草坪质量、光化学效率和叶绿素含量在120mg/kg处理及以下与对照相比无显著性差异,相对电导率在180mg/kg处理及以下与对照相比无显著性差异;杂交狗牙根生物量、相对生长速率、草坪质量、光化学效率和叶绿素含量在60mg/kg镉处理下与对照相比无显著性差异,相对电导率在120mg/kg处理及以下与对照相比无显著性差异。通过对胁迫60天时结缕草和杂交狗牙根各项生长和生理指标与镉处理浓度之间的回归分析,分别求出各指标可耐受的镉浓度临界值,两种草坪植物的生物量对镉胁迫最为敏感,因此选取其镉浓度临界值作为耐镉阈值,结缕草和杂交狗牙根的耐镉阈值分别为98mgCd/kg和81mgCd/kg,即:结缕草在98mgCd/kg下,杂交狗牙根在81mgCd/kg下,测定的生长、生理指标与对照相比均无显著性差异。 (2)分析了结缕草和杂交狗牙根对土壤镉的吸收与体内富集特征。结果表明:结缕草和杂交狗牙根根、茎、叶中的镉浓度均随镉处理浓度的升高而提高,其中茎中的镉浓度最高,其最高值可分别达到12249 mg/kg DW和8622 mg/kg DW,其次为根系,分别为5583 mg/kg DW和4227mg/kg DW,叶中的镉浓度最低,分别为3751 mg/kg DW和1961 mg/kg DW。不同土壤镉浓度处理对结缕草和杂交狗牙根体内镉的转运也有影响,当镉浓度为180mg/kg时,结缕草根向叶的转运系数达到最大,为0.855;当镉浓度为120mg/kg时,杂交狗牙根的转运系数达到最大,为0.756。 (3)采用砂培盆栽研究了施加EGTA、NTA、EDTA和柠檬酸四种螯合剂对假俭草和海滨雀稗对土壤镉的吸收与转运效率的影响。结果表明:螯合剂对这两种草坪植物的生物量有显著的负面影响,EGTA的影响最小,对海滨雀稗的影响未达显著水平,但对假俭草根生物量的影响达到了显著水平;NTA、EDTA和柠檬酸对这两种草坪植物的根、茎、叶生物量的影响均达到了显著水平;EGTA提高了两种草坪植物叶中镉的浓度,但降低根和茎中镉的浓度,因此其转运系数略有提高;NTA显著提高了海滨雀稗根中镉的浓度,但在假俭草根中,镉浓度的提高未达到显著水平;柠檬酸在两种草坪植物中均显著提高了根中的镉浓度,但也均显著降低了茎和叶中的镉浓度。EGTA可能能够促进根和茎中的镉向叶的转运;柠檬酸则可能具有促进镉在根中富集的作用。 【关键词】：暖季型草坪草 镉 吸收 富集 耐受阈值
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S688.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文献综述11-31
• 1.1 土壤重金属镉的来源及其污染现状11-12
• 1.2 植物对镉的吸收、转运和积累12-14
• 1.2.1 镉进入植物根细胞的途径12
• 1.2.2 根细胞对镉的吸收和固定12-13
• 1.2.3 液泡对镉的吸收固定13
• 1.2.4 镉向植物地上部的转运13-14
• 1.2.5 镉在植物体内的积累和分布14
• 1.3 植物对镉的解毒机制14-16
• 1.3.1 植物对镉的外排与富集15
• 1.3.2 区隔化作用15
• 1.3.3 络合解毒机制15
• 1.3.4 抗氧化作用15-16
• 1.4 重金属污染土壤修复措施16-19
• 1.4.1 管理措施16
• 1.4.2 工程治理16-17
• 1.4.3 化学修复17-18
• 1.4.4 农业生态修复18
• 1.4.5 生物修复18-19
• 1.5 植物修复技术19-22
• 1.5.1 植物修复的概念及其种类19-21
• 1.5.2 植物修复技术的优缺点21-22
• 1.6 本研究的主要内容及目的意义22-24
• 1.6.1 本研究的目的和意义22-23
• 1.6.2 本研究的主要内容23-24
• 1.7 参考文献24-31
• 第二章 结缕草和杂交狗牙根对镉胁迫的生长生理反应和耐镉阈值31-50
• 2.1 材料与方法31-34
• 2.1.1 供试材料31-32
• 2.1.2 试验设计32
• 2.1.3 测定项目与方法32-33
• 2.1.4 耐镉阈值的确定33-34
• 2.1.5 数据分析34
• 2.2 结果与分析34-44
• 2.2.1 镉胁迫对草坪目测质量的影响34-36
• 2.2.2 镉胁迫对相对生长速率的影响36-37
• 2.2.3 镉胁迫对叶片相对电导率的影响37-39
• 2.2.4 镉胁迫对叶绿素含量的影响39-40
• 2.2.5 镉胁迫对叶片光化学效率的影响40-42
• 2.2.6 镉胁迫对植株生物量的影响42-43
• 2.2.7 耐镉阈值43-44
• 2.3 讨论44-47
• 2.4 参考文献47-50
• 第三章 结缕草和杂交狗牙根对土壤镉的吸收与体内分布特征研究50-59
• 3.1 材料与方法50-52
• 3.1.1 供试材料50-51
• 3.1.2 试验设计51
• 3.1.3 测定项目与方法51
• 3.1.4 数据处理和数据分析51-52
• 3.2 结果与分析52-55
• 3.2.1 镉处理下根、茎、叶的生物量52-53
• 3.2.2 根、茎、叶的镉浓度及转运系数53-54
• 3.2.3 根、茎、叶的镉积累量及富集系数54-55
• 3.3 讨论55-57
• 3.4 参考文献57-59
• 第四章 螯合剂对假俭草和海滨雀稗提取土壤镉效应的影响59-68
• 4.1 材料与方法60-61
• 4.1.1 供试材料60
• 4.1.2 试验设计60-61
• 4.1.3 测定项目与方法61
• 4.1.4 数据分析61
• 4.2 结果与分析61-65
• 4.2.1 60d 时各处理根、茎、叶的生物量61-62
• 4.2.2 根、茎、叶的镉浓度及转运系数62-64
• 4.2.3 根、茎、叶的镉积累量及富集系数64-65
• 4.3 讨论65-66
• 4.4 参考文献66-68
• 第五章 总结与展望68-69
• 5.1 全文总结68
• 5.2 研究展望68-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间发表的论文及专利70-72

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