Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物生长的影响及其吸附性能的研究

摘要

以抗旱、抗寒能力强，生物量大并且经济实用价值高的三种豆科植物沙打旺、紫花苜蓿、红三叶为研究材料，以Cu、Zn、Cd、Pb为胁迫因子，采用溶液培养研究了重金属对三种豆科植物种子萌发的影响，处理浓度分别为：Cu0,400,800,1200mg·L-1;Zn0,500.1000.1500mg·L-1;Cd0,1,10.20mg·L-1;Pb0,500.1000.1500mg·L-1。采用盆栽实验和加入外源重金属的方法研究了重金属对三种植物幼苗生理指标的影响、成熟期三种植物的生长情况以及植物对重金属的吸收富集特性。加入外源重金属添加量分别为Cu0,400,800,1200mg·kg-1土；Zn0,500,1000,1500mg·kg-1土；Cd0,1,10,20mg·kg-1土；Pb0,500,1000,1500mg·kg-1土。
　　 研究结果表明：不同重金属对植物的发芽率影响不同，Cu、Zn、Pb胁迫降低了种子的发芽指数，阻碍了种子的萌发进程，发芽率、发芽势、发芽指数与重金属浓度极显著负相关(P＜0.01)，随着处理浓度的增高而逐渐降低。Cd处理对种子发芽率未造成显著影响。Cu、Zn、Cd、Pb胁迫下，胚根、胚芽的伸长均受到抑制，其中胚根受抑制程度大于芽。随着重金属添加量的增大，叶绿素含量总体呈下降趋势，脯氨酸大量积累。SOD和CAT的活性总体出现先升高后下降的趋势。POD含量因植物和重金属种类的不同而不同，在一定范围内呈上升趋势。
　　 三种植物在较低金属添加量的处理下均能较好生长。Cu、Zn、Pb胁迫下，随着重金属添加量的增加，三种植物的株高、地上部分干重、根干重均显著下降，与重金属添加量呈显著负相关(P＜0.05)，Cd胁迫对三种植物的生长无显著影响。其中Cu对红三叶的生长影响最小；高添加量Zn处理对三种植物的生长都造成严重影响；Pb胁迫对紫花苜蓿的影响最大，对沙打旺和红三叶的影响较小。
　　 植物体内各器官重金属含量均随重金属添加量的升高而升高，在根系中的含量总体大于地上部分。不同植物对同种金属的富集能力不同，以根含量为标准，植物对Cu和Zn吸收富集能力：红三叶＞沙打旺＞紫花苜蓿；对Cd的吸收富集能力：红三叶＞紫花苜蓿＞沙打旺；对Pb的吸收富集能力：沙打旺＞红三叶＞紫花苜蓿。
　　 从积累量来看，三种植物对重金属的积累虽然达不到超积累植物的标准，但豆科植物具有生长迅速、生物量积累速度快等优点，其重金属迁移总量仍较大。其中紫花苜蓿的地上部分和根系Cu、Cd积累量均大于其他两种植物；沙打旺的地上部分和根系Pb积累量均大于其他两种植物。应用紫花苜蓿修复Cu、Cd污染土壤，沙打旺修复Pb污染土壤是可行的。三种豆科植物对Zn的积累量较小，均不宜作为Zn污染土壤的生物修复物种。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 重金属污染及其修复的国内外研究现状

1.1.1 重金属污染概述

1.1.2 重金属污染对植物的危害

1.1.3 植物对重金属污染的抗性机理

1.1.4 植物对重金属的吸收分布

1.1.5 重金属污染土壤的植物修复技术

1.2 靶标植物的选择

1.2.1 沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)简介

1.2.2 紫花苜蓿(Medicago Sativa L．)简介

1.2.3 红三叶(Trifolium Pratense L.)简介

1.3 研究目的与意义

第2章 实验材料与研究方法

2.1 实验材料、仪器

2.1.1 实验材料

2.1.2 主要实验仪器

2.2 实验梯度设计

2.2.1 发芽实验处理

2.2.2 盆栽实验处理

2.3 供试材料的培养方法

2.3.1 种子萌发实验方法

2.3.2 盆栽实验方法

2.4 测定的指标及其方法

2.4.1 发芽实验

2.4.2 植物生理活性的测定

2.4.3 植物生长指标的测定

2.4.4 植物样品中重金属含量的测定

2.5 数据处理与分析

第3章 Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物种子萌发的影响

3.1 Cu、Zn、Cd、Pb对植物发芽率、发芽势和发芽指数的影响

3.1.1 Cu胁迫对三种豆科植物发芽率、发芽势和发芽指数的影响

3.1.2 Zn胁迫对三种豆科植物发芽率、发芽势和发芽指数的影响

3.1.3 Cd胁迫对三种豆科植物发芽率、发芽势和发芽指数的影响

3.1.4 Pb胁迫对三种豆科植物发芽率、发芽势和发芽指数的影响

3.1.5 讨论

3.2 Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物胚根长、胚芽长的影响

3.2.1 不同浓度Cu污染对三种豆科植物胚根长、胚芽长的影响

3.2.2 不同浓度Zn胁迫对三种豆科植物胚根长、胚芽长的影响

3.2.3 不同浓度Cd胁迫对三种豆科植物胚根长、胚芽长的影响

3.2.4 不同浓度Pb胁迫对三种豆科植物胚根长、胚芽长的影响

3.2.5 讨论

3.3 小结

第4章 Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物幼苗生理指标的影响

4.1 Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物幼苗叶绿素含量的影响

4.1.1 Cu胁迫对三种豆科植物幼苗叶绿素含量的影响

4.1.2 Zn胁迫对三种豆科植物幼苗叶绿素含量的影响

4.1.3 Cd胁迫对三种豆科植物幼苗叶绿素含量的影响

4.1.4 Pb胁迫对三种豆科植物幼苗叶绿素含量的影响

4.1.5 讨论

4.2 Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物幼苗脯氨酸含量的影响

4.2.1 不同外源Cu、Zn、Cd、Pb添加量处理下三种豆科植物脯氨酸含量

4.2.2 讨论

4.3 Cu、Zn、Cd、Pb对三种豆科植物幼苗抗氧化酶SOD、CAT、POD的影响

4.3.1 Cu、Zn、Cd、Pb对抗氧化酶SOD、CAT、POD的影响

4.3.2 讨论

4.4 小结

第5章 Cu、Zn、Cd、Pb处理下植物的个体生长和富集能力

5.1 Cu、Zn、Cd、Pb对植物生长的影响

5.1.1 Cu对三种豆科植物生长的影响

5.1.2 Zn对三种豆科植物生长的影响

5.1.3 Cd对三种豆科植物生长的影响

5.1.4 Pb对三种豆科植物生长的影响

5.1.5 讨论

5.2 植物对Cu、Zn、Cd、Pb的吸收和分布

5.2.1 植物对重金属Cu的吸收和分布

5.2.2 植物对重金属Zn的吸收和分布

5.2.3 植物对重金属Cd的吸收和分布

5.2.4 植物对重金属Pb的吸收和分布

5.2.5 讨论

5.3 植物对Cu、Zn、Cd、Pb的积累量

5.3.1 植物对重金属Cu的积累量

5.3.2 植物对重金属Zn的积累量

5.3.3 植物对重金属Cd的积累量

5.3.4 植物对重金属Pb的积累量

5.3.5 讨论

5.4 小结

第6章 结论

参考文献

致谢

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