夜间升温对小麦抵抗土壤铅污染危害的影响

摘要

随着工业的快速发展和人类的频繁活动，全球气候变暖已成为不争事实。持续增加的温室气体带来的温室效应预计仍将使地表温度保持上升，而夜间温度上升的速度是白天的3倍，存在明显的昼夜不对称性。小麦是我国乃至世界上最重要的粮食作物之一，夜间温度的升高对全球的小麦生产构成严重威胁。此外，部分农业生产遭受重金属铅污染胁迫客观存在。明确气候变暖与土壤铅污染胁迫的双重效应对冬小麦农业生态系统的影响是应对未来气候变化和重金属污染的重要手段和客观需要。故本研究设置温度（增温 T和不增温NT，2水平）与土壤铅浓度水平（CK、低、中与高4水平）双因素试验共8个处理，利用被动式夜间增温方式，采用田间盆栽试验，以中麦175品种为材料，研究了小麦的产量及构成、干物质积累与分配、根系活性、Pb与氮磷养分在土壤与植株体含量变化，初步揭示夜间增温对小麦抵抗土壤铅污染危害的影响，主要研究结果如下：
　　（1）夜间增温使2013-2015年两季小麦作物冠层平均增温幅度为0.5-4.5℃，增温效果明显。夜间增温对小麦冠层的直接增温在作物生长中后期大于作物生长前期，但间接增温效果随作物生长降低
　　（2）夜间增温提高了小麦的千粒重、穗数、穗重和产量。增温对提高小麦干物质积累呈正效应而铅污染胁迫则呈负效应，但增温能提高小麦抵御铅污染胁迫的能力，且该作用随着铅污染程度的加重表现愈明显。铅污染致作物在生育前期优先地下生长，增温具有增加作物根系的干重及根冠比趋势，但受铅污染程度、作物生长时期制约。
　　（3）夜间增温显著提高小麦生长中后期的根系活力，延缓根系活性下降的速度。铅污染胁迫抑制各关键生育时期的根系活力，二者呈正相关，增温下根系活力的增强有助于作物抵御铅污染危害。
　　（4）小麦对铅素的吸收随着土壤铅污染程度的增加而增大，增温不利于降低小麦植株中铅的含量；增温在生长中后期会促进植株对氮磷素的吸收来应对铅污染胁迫，但受生长时期、土壤污染程度、营养元素差异等制约。
　　（5）铅污染将促进土壤的分散，减少大团聚体的生成。增温将会使铅污染土壤中氮含量下降，但增温仅在低污染时使土壤中铅含量和有效磷含量降低，而在严重污染时则使土壤中铅含量增加。
　　初步表明，土壤铅污染胁迫将不利于小麦生长与物质分配、产量形成与氮磷铅素的生物地球化学循环，增温有助于减轻铅污染危害和提高小麦对铅污染胁迫的适应能力。

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第1章 文献综述

1.1 小麦在粮食生产中的重要性

1.2 夜间增温的现状及其影响

1.3 土壤铅污染的危害及其影响

1.4 夜间增温和铅污染双重因素对小麦的生理机制的影响

1.5 本研究的目的及意义

1.6 本课题研究的内容

第2章 夜间增温效果研究

2.1 试验设计

2.2 增温效果分析

2.3 讨论

2.4 小结

第3章 增温对铅污染条件下小麦产量与物质分配的影响

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 讨论

3.4 小结

第4章 夜间增温对铅污染条件下小麦根系活力的影响

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

4.4 小结

第5章 夜间增温对铅污染条件下小麦吸收铅氮磷素的影响

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

5.4 小结

第6章 夜间增温对铅污染条件下小麦根系生长环境的影响

6.1 材料与方法

6.2 结果与分析

6.3 讨论

6.4 小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 研究创新点

7.3 研究展望

参考文献

缩略语词汇表

致谢

攻读学位期间的研究成果