镉胁迫对烤烟生理生化特性及光谱特征的影响

摘要

本试验于2012年在河南南阳金叶园科研示范基地内进行。通过盆栽试验，选用云烟87为试验材料，研究了不同土壤浓度镉(Cd)胁迫对烤烟生理特性、化学成分及其光谱特征的影响。本文主要研究结果如下:
　　1.Cd胁迫对烤烟生理特性的影响
　　随着Cd浓度的增大，伸根期和旺长期色素含量呈先增后降的趋势，采收期时则逐渐降低;高浓度Cd胁迫条件下(Cd＞10mg·kg-1)，各生育时期色素含量都显著低于对照。Cd胁迫下叶绿素a/b在三个生育时期表现出不同的变化趋势。各生育时期总叶绿素含量（叶绿素a+b）与叶片中Cd含量都呈极显著负相关，是烤烟Cd胁迫的理想生理指标。生理指标敏感性总体表现为:总叶绿素（叶绿素a+b)＞丙二醛＞类胡萝卜素＞可溶性糖＞脯氨酸。
　　2.Cd胁迫对烤烟内重金属Cd积累特征及烤后烟叶常规化学成分、矿质元素的影响
　　随着Cd胁迫浓度的增大，烟株各部位Cd显著高于对照;从营养器官来看，伸根期中、低浓度Cd胁迫(Cd≤10 mg·kg-1)和旺长期各Cd胁迫条件下的Cd含量表现为:叶＞根＞茎，伸根期高浓度Cd胁迫（Cd＞10mg·kg-1）和采收期Cd胁迫条件下的Cd含量表现为:根＞叶＞茎;从叶部位来看，烤烟叶片中Cd含量:下部叶＞中部叶＞上部叶。从生育时期来看，烟叶Cd含量都是在旺长期达到最高值。
　　随着Cd胁迫浓度的增大，烤后烟叶中总糖、烟碱、钾、氯的百分含量呈现出先增后降的趋势，还原糖、总氮、钾氯比呈直线下降的趋势。按照Cd胁迫对矿质元素的效应划分，可以归纳为两类，一类是促进效应:Mn、Fe;另一类是抑制效应:P、B、Zn、Mg、Cu、Ca。随着Cd浓度的增大，Cd胁迫对化学成分的不利影响逐渐增大，并打破了烟叶内部矿质营养平衡，不利于优质烟叶的形成。
　　3.Cd胁迫下烤烟叶片光谱特征
　　本试验在综合考虑了敏感波段(551nm，672nm，760nm)下构建了归一化污染指数(CNDPI)，随着Cd胁迫浓度的增大，CNDPI呈现逐渐增大的趋势，且随着生育期的推进，CNDPI逐渐增大。通过分析烟叶高光谱反射率及其复合归一化污染指数数据，实现了利用光谱数据区分烟叶Cd污染有无的定性目标。随着Cd胁迫浓度的增大，各生育时期的可见光区域反射率变化程度(A1)和“红边”蓝移强度(S)呈增大的趋势，与Cd胁迫浓度呈正相关，近红外光区域反射率变化程度(A2)则呈逐渐降低的趋势，与Cd胁迫浓度呈负相关。通过建立烟叶Cd含量与光谱特征因子A1、A2、S的线性回归方程，Cd含量与A1、A2、S之间复相关系数较大，模型拟合效果理想。

目录

声明

致谢

摘要

1 文献综述

1．1 烤烟中重金属Cd的来源和危害

1．1．1 重金属Cd的来源

1．1．2 重金属Cd对人体的危害

1．2 镉在植物体内的吸收、积累和分布情况

1．2．1 植物体吸收镉的方式

1．2．2 镉在植物体内的积累

1．2．3 镉在植物体内的分布

1．3 镉胁迫对植物逆境生理指标的影响

1．3．1 对色素含量的影响

1．3．2 对烟叶显微和超微结构的影响

1．3．3 对丙二醛，可溶性糖和游离脯氨酸含量的影响

1．4 镉胁迫对植物化学品质的影响

1．4．1 镉胁迫对烟叶常规化学成分的影响

1．4．2 镉胁迫对植物矿质元素的影响

1．5 环境污染中的植物光谱效应

1．5．1 健康植物的光谱特征

1．5．2 污染物胁迫下的植物光谱特征

1．5．3 利用高光谱监测农作物受重金属污染胁迫的研究现状

2 引言

3 材料与方法

3．1 试验材料

3．2 试验方法

3．2．1 试验设计

3．2．2 操作过程

3．3 测定项目与方法

3．3．1 鲜样中色素、丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量的测定

3．3．2 镉含量的测定

3．3．3 常规化学成分的测定

3．3．4 矿质元素的测定

3．3．5 光谱的测定

3．4 数据分析与处理

4 结果与分析

4．1 Cd胁迫对烤烟Cd吸收和分布的影响

4．1．1 Cd迫对烤烟各生育时期根茎叶中重金属含量的影响

4．1．2 对烤后烟叶中Cd含量的影响

4．2 Cd胁迫对烤烟生理特性的影响

4．2．1 Cd胁迫对烤烟色素含量的影响

4．2．2 Cd胁迫对烤烟丙二醛含量的影响

4．2．3 Cd胁迫对烤烟可溶性糖含量的影响

4．2．4 Cd迫对烤烟游离脯氨酸含量的影响

4．2．5 叶片中Cd含量与各生理指标相关性

4．3 Cd胁迫对烤烟烟叶品质的影响

4．3．1 Cd胁迫对烤后烟叶常规化学成分的影响

4．3．2 Cd胁迫对烤后烟叶矿质元素的影响

4．4 Cd胁迫烤烟叶片光谱特征分析

5 讨论与结论

5．1 Cd胁迫对烤烟中重金属Cd吸收和分布的影响

5．2 Cd胁迫对烤烟各项生理指标的影响

5．3 Cd胁迫对烤烟质量品质的评价

5．3．1 Cd胁迫对烤后烟叶常规化学成分的影响

5．3．2 Cd胁迫对烤后烟叶矿质元素的影响

5．4 Cd胁迫下烤烟叶片光谱特征分析

参考文献