冬小麦对高量供锌的反应及铁、磷供应与锌中毒的关系

摘要

锌为动植物正常生长所必需，但土壤受到锌污染时，农作物及畜产品的产量和品质都会受到影响，最终危害人体健康。生长在锌污染土壤上的作物容易发生锌中毒，而铁、磷等营养元素对作物锌吸收的影响很大。小麦是我国大部分地区的主要粮食作物，有人认为合理使用磷、铁肥能缓解土壤锌污染对作物造成的毒害作用。因而，通过研究过量锌与小麦的生长状况及养分吸收的关系，尤其是过量锌在铁、磷的不同用量条件下对不同小麦基因型的生长状况及养分吸收的影响，具有十分重要理论和实践意义。本研究通过3个独立的水培试验，以期评价供试小麦基因型对高锌污染、尤其是缺铁与高锌、高磷与高锌两种双重胁迫条件下的耐性表现，为理论研究和生产实践提供依据。所得主要结论如下： (1)采用水培试验法，研究了不同供Zn量(0、0.5、10、40 mg/L，分别用Zn<,0>、Zn<,0.5>、Zn<,10>、Zn<,40>表示)对3种亲缘关系很远的半冬性小麦基因型郑麦9023、陕512、西农979幼苗生长发育、Zn吸收以及Fe，Mn吸收的影响，以期为筛选耐高锌的小麦基因型提供理论依据。结果表明，不供Zn时小麦幼苗未出现缺Zn症状；Zn<,0.5>对小麦的正常生长影响较小。3种基因型小麦的幼苗在过量供Zn(Zn<,10>、Zn<,40>)时均受到严重伤害：显著抑制了小麦分蘖、根系及地上部生长，叶片叶绿素SPAD值显著降低，小麦植株尤其是根部的耐性指数显著降低，施入的Zn的转运率显著降低，却极大提高了小麦植株尤其是根部的Zn含量和吸收量(但Zn<,10>时幼苗体内Zn含量和吸收量大于Zn<,40>，且Zn<,10>比Zn40更能在根部积累Zn)，Zn与Fe的吸收在根部似乎表现为互助作用，而地上部表现为拮抗作用；Zn与Mn之间表现出强烈的拮抗作用。过量供Zn时以西农979耐性指数最大，Zn转运率最高，植株体内的Fe、Mn含量均为最高。总之，供Zn量为通常配方的5～10倍时对小麦幼苗的生长尚无明显影响；100～200和400～800倍时则能对小麦幼苗造成严重伤害，三种供试小麦基因型中以西农979对过量Zn毒害的耐性为较强。 (2)为了揭示缺Fe与过量供Zn的双重胁迫对小麦幼苗生长的影响，本试验采用2个Fe用量(0，5 mg/L)与3种Zn供应水平(0，0.1，10 mg/L)相配合的完全方案，在温室中采用人工春化后的小麦幼苗进行了水培试验，以期找到在缺Fe和正常供Fe条件下较耐过量Zn毒害的小麦基因型。结果表明，缺Fe对小麦植株生长的影响远大于缺Zn和过量Zn的影响；缺Fe条件下，不论缺Zn或Zn过量，小麦幼苗的生长量均大幅度下降，分蘖受到抑制、叶片严重失绿，根系生长也受到明显抑制，根冠比升高，表明缺Fe对地上部生长的阻碍作用大于根部。无论是否供Fe，缺Zn对3种小麦基因型生长均未表现出明显的不利影响；但过量供Zn使幼苗各部分生长均受到明显抑制，尤其在缺Fe时，过量Zn对小麦植株的抑制效应尤为明显，并且对地上部的影响显著大于根系；而正常供Fe则明显缓解了过量Zn的抑制效应。在两种胁迫(缺Fe和过量Zn)并存时，3种小麦基因型中，陕512的生长受到的影响最大，表现出强烈的敏感性，而西农979对这种双重胁迫的耐性最好。 (3)缺Fe与过量供Zn对小麦幼苗生长双重胁迫试验的结果还表明：缺Fe条件下，3种基因型植株体内的Zn、Mn、Cu吸收量明显减少(由于缺Fe显著降低了小麦幼苗生长量)，但含量显著增加；同时提高了Zn的转运率，促进了Mn向地上部的运输。正常供Fe条件下，Zn、Mn、Cu的吸收量明显高于缺Fe条件。缺Zn条件下，植株Zn含量和吸收量均略微有所降低；Fe转运率有所升高，叶部Fe吸收量却大幅度增加；促进了植株对Mn的吸收；根部Cu吸收量增大，但向地上部的输送未受影响。过量供Zn条件下，虽然明显促进了植株对Zn的吸收，但Zn在根部大量积累，转运率大幅度下降，但也促进了Fe向叶片中的输送；在养分吸收方面，过量供Zn严重抑制Mn的吸收，促进Cu的吸收，但抑制Cu向地上部的运输。缺Fe且过量供Zn的条件下，幼苗各部位的耐性指数均显著降低，对植株造成的胁迫最为严重，缺Fe似乎加剧了过量Zn的毒害效应，而正常供Fe能显著改善植株对过量Zn毒害的耐受力。 (4)采用水培试验法，研究了不同P(0.12，0.4，3.0 mg/L)、Zn(0.1，10 mg/L)用量配比对3种小麦基因型幼苗生长和养分吸收的影响，以期找到在不同P用量下对过量Zn毒害效应具有较好耐性的小麦基因型。结果表明，过量供Zn条件下，幼苗各器官的Zn含量和吸收量均大幅度增加；使P在根系中大量累积，向地上部的转运受到抑制；Fe的情况与P类似；使幼苗各器官中的Cu含量和吸收量均大幅度增加，而抑制了Mn的吸收。与正常供P(0.4 mg/L)相比，低量供P(0.12 mg/L)时小麦生长并未受到明显影响，而高量供P(3.0 mg/L)则在一定程度上促进了小麦幼苗生长；同时高P能抑制过量供Zn对小麦幼苗地上部的毒害作用，这种效应在叶片上表现尤为明显。高P和低P均使根部的Zn含量和吸收量有所降低，地上部有所增加，但高P的降低作用更为明显；低P降低了幼苗体内的P、Cu、Mn、Fe含量和吸收量；高P并非使整株内的总P量相应提高，但大大促进了P、Fe向地上部的转运，但降低了植株体内的Cu、Mn含量和吸收量。3种小麦基因型中以陕512生长状况最好，在不同P、Zn用量配比下，其根部能吸收较多的P和Zn，向地上部转运较多的Cu、Mn、Zn；这表明陕512与另外两种小麦基因型相比，对高P、高Zn的共同胁迫具有更高的耐性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1土壤—植物系统中的Zn营养

1.1.1土壤中的锌

1.1.2植物中的锌

1.1.3人体内的锌

1.2重金属污染研究进展

1.2.1重金属污染对植物的伤害效应

1.2.2重金属污染对植物的伤害机理

1.3重金属Zn过量造成污染的植物效应

1.3.1重金属Zn的性质及其污染途径

1.3.2土壤Zn污染的植物效应

1.4重金属元素Zn与Fe、P营养元素的交互效应

1.4.1重金属元素磷与锌

1.4.2重金属与铁营养元素的相互作用

1.5植物重金属锌营养研究展望

第二章不同供Zn量对3种小麦基因型幼苗生长和养分吸收的影响

2.1材料与方法

2.1.1试验设计

2.1.2试验过程

2.1.3测定项目及方法

2.2结果与分析

2.1.1不同锌水平对小麦幼苗生长的影响

2.1.2不同供Zn量对不同基因型小麦Zn吸收的影响

2.1.3供Zn对小麦Fe、Mn吸收的影响

2.3 讨论

第三章不同Fe、Zn用量对3种基因型小麦生长发育的影响

3.1材料与方法

3.1.1试验设计

3.1.2试验过程

3.1.3测定项目及方法

3.2结果与分析

3.2.1不同Fe、Zn处理对3种基因型小麦地上部分各生长指标的影响

3.2.2不同Fe、Zn处理对3种基因型小麦根部各生长指标的影响

3.3讨论

第四章不同Fe、Zn用量对3种小麦基因型养分吸收的影响

4.1材料与方法

4.1.1试验设计与试验过程

4.1.2测定项目及方法

4.2结果与分析

4.2.1不同Fe、Zn处理对3种基因型小麦Zn吸收的影响

4.2.2不同Fe、Zn处理对3种基因型小麦Fe吸收的影响

4.2.3不同Fe、Zn处理对3种基因型小麦Mn吸收的影响

4.2.4不同Fe、Zn处理对3种基因型小麦Cu吸收的影响

4.2.5三种小麦基因型幼苗对Zn的耐性特性

4.2.6不同Fe、Zn用量条件下3种基因型小麦幼苗的Fe、Zn转运率

4.3讨论

第五章不同P、Zn供应量对3种小麦基因型幼苗生长和养分吸收的影响

5.1材料与方法

5.1.1试验设计

5.1.2试验过程

5.1.3测定项目及方法

5.2结果与分析

5.2.1不同P、Zn用量对小麦幼苗生长的影响

5.2.2不同P、Zn用量对小麦幼苗Zn吸收的影响

5.2.3不同P、Zn用量对小麦幼苗P吸收的影响

5.2.4 P、Zn用量对小麦幼苗Cu、Mn、Fe吸收的影响

5.3讨论

参考文献

致谢

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