重金属对土壤-烟草系统生态效应的影响

摘要

本论文采用盆栽试验方法，研究了单元素污染条件下烟草对土壤中重金属的吸收、耐性、积累及其相互影响。试验结果表明，当土壤中加入不同浓度比例的铅时(0-2500mg/kg)，铅对作物的生长发育有较明显的毒害效应，烟草对土壤中的铅具有较强的吸收性，并可残留在作物的各个部位，其中根系的吸收性最强，是茎部、叶部的2-5倍；叶部有较强的吸收，潜在地增加了香烟中环境激素铅的含量。而重金属锰则对作物的生长发育有较明显的刺激作用或毒害效应，烟草对土壤中的Mn具有很强的耐性和累积能力。当土壤中Mn处理浓度为1500 mg/kg时，虽然烟草生物量与对照相比有所降低，但植株仍能生长。随着生长介质中Mn浓度的升高，烟草叶、茎和根的Mn含量逐渐增加。当Mn处理浓度为2500 mg/kg时，烟草仍能完成整个生命周期，烟草地上部分锰积累量达到最大值13501.36 mg/kg。当Mn浓度大于1500 mg/kg时，烟草吸收的锰有76.6％-88.1％被转移到地上部分。说明烟草适合较高程度Mn污染土壤的修复。 其次，通过盆栽实验研究了复合污染对烟草生长的影响，以及重金属复合污染物在土壤-烟草系统中迁移、累积规律。试验结果表明，铅与锰复合污染可影响烟草的生长发育，在土壤中铅浓度(500 mg/kg)不变的情况下，随着土壤中锰浓度的提高，烟草株高、根长、根系和茎叶的干重不断减少，当土壤中锰浓度达到2500 mg/kg时，烟草的株高、根长和烟草的产量减少分别达到极显著水平(p<0.01)。铅与锰复合污染也影响烟草对铅和锰的吸收与积累，当土壤中铅浓度不变时，随着土壤中锰浓度的增加，烟草各部分中铅含量和锰含量都在不断的提高。此外，锰可促进烟草对铅的吸收与积累。同时元素交互作用特别是Cd、Pb两元素复合作用也能显著影响烟草的正常生长发育，株高比对照减少了17.70 cm，达到极显著性水平(p<0.01)，烟草减产38.44％，而五元复合污染对烟草的生长影响很小。元素交互作用时，Pb元素的存在促进了烟草对Cd元素的吸收，而Cd元素却抑制了烟草对Pb元素的吸收；Cd、Pb元素大部分集中于烟草的茎叶，尤其是Cd元素比Pb元素更易向地上部迁移。

目录

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声明

第一章绪论

1.1土壤环境中重金属污染的来源与分布

1.1.1大气中重金属的沉降

1.1.2农药、化肥和塑料薄膜的使用

1.1.3污水灌溉

1.1.4污泥施肥

1.1.5含重金属废弃物的堆积

1.1.6金属矿山酸性废水的排放

1.2重金属污染土壤的现有治理技术

1.2.1工程治理

1.2.2化学治理

1.2.3农业治理

1.2.4生物治理

1.3重金属污染土壤的植物修复技术

1.3.1植物修复的原理和分类

1.3.2植物修复的强化措施

1.3.3植物修复技术评估

1.4重金属污染生态学研究现状

1.4.1重金属在生物体内的行为特征仍然是当前研究的主流

1.4.2复合污染以及根际微环境污染生态研究受到前所未有的关注

1.4.3与食品安全、生物安全和生态安全的联系更加紧密

1.5重金属污染生态学存在的主要问题

1.5.1生物对重金属污染的某些适应机理尚处于推测阶段

1.5.2复合污染研究是热点但同时也是难点

1.5.3重金属污染的治理方法研究仍然是一个世界性难题

1.5.4重金属分析测定方法和技术有待实现新的突破

第二章研究背景、研究思路和研究内容

2.1研究背景

2.2研究思路

2.3研究内容

第三章烟草对土壤中环境激素铅的吸收及其相互影响的研究

3.1材料和方法

3.1.1仪器与试剂

3.1.2材料和试验设计

3.1.3盆栽试验

3.2结果与讨论

3.2.1铅对烟草生长的影响

3.2.2 Pb的积累与毒性

3.2.3对香烟中铅含量的影响

3.2.4土壤—烟草体系中铅污染的防治

3.3结论

第四章烟草对重金属锰的吸收、积累及其相互影响

4.1材料与方法

4.1.1试验材料

4.1.2试验设计

4.1.3盆栽试验

4.1.4测试分析和统计方法

4.2结果与讨论

4.2.1锰对烟草生长的影响

4.2.2 Mn的积累与毒性

4.3结论

第五章土壤中铅锰复合污染对烟草生长及其吸收铅和锰的影响

5.1材料与方法

5.1.1试验材料

5.1.2试验设计

5.1.3盆栽试验

5.1.4测试分析和统计方法

5.2结果与讨论

5.2.1铅与锰复合污染对烟草株高和根长的影响

5.2.2铅与锰复合污染对烟草产量的影响

5.2.3铅与锰复合污染对烟草吸收积累锰、铅的影响

5.3结论

第六章铅镉复合污染在土壤-烟草系统中生态效应的研究

6.1材料与方法

6.1.1试验材料

6.1.2试验设计

6.1.3盆栽试验

6.1.4测试分析和统计方法

6.2结果与讨论

6.2.1重金属污染处理对烟草生长发育的影响

6.2.2不同处理对烟草吸收积累镉、铅的影响

6.2.3不同元素间的交互作用对烟草吸收重金属的影响

第七章全文总结

7.1研究结论

7.1.1土壤单一元素重金属污染

7.1.2土壤复合污染

7.1.3土壤—烟草体系中重金属污染的防治

7.2研究创新点

7.3研究展望

7.3.1生物对重金属污染适应的分子机理研究

7.3.2重金属污染治理方法与技术的创新性研究

7.3.3重金属复合污染条件下环境标准制定的科学化研究

7.3.4重金属污染下全球生物的进化趋势预测研究

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文