狗牙根、苇状羊茅和百喜草对Cu及Cu-Zn复合污染的耐性和积累性研究

摘要

植物修复是国际上近年兴起的一门污染环境修复技术，它是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系，清除环境中污染物的一门环境污染治理技术。植物修复技术能否成功实施的关键是如何筛选生物量大、对环境污染物富集能力强的积累植物和超积累植物。禾本科植物种类多，分布范围广，且多数植物具有较高的生物量。因此，有可能从禾本科植物中筛选出积累植物和超积累植物。本论文以广泛生长于铜矿区的禾本科植物狗牙根、苇状羊茅和百喜草为试验材料，运用砂培、土培等方法，研究它们对重金属吸收和积累性以及Cu、Zn胁迫条件下它们的生理生化特征，初步探讨它们在无机污染物污染土壤植物修复中的应用潜力。获得的主要研究结论如下： 1．狗牙根、苇状羊茅和百喜草对Cu具有较强的耐性和蓄积能力。在染Cu环境中它们能正常生长。砂培条件下，这些植物能在7mg·L-1Cu处理的营养液中生长并蓄积Cu。苇状羊茅根部含Cu量明显高于狗牙根和百喜草，前者平均含Cu量为4765.06±484.28mg·kg-1，后两者分别为1749.23±154.95 mg·kg-1、590.26±57.21 mg·kg-1；茎叶部含Cu量也以苇状羊茅较高，平均为214.04±16.31mg·kg-1，百喜草和狗牙根较低，分别为34.59±4.94mg·kg-1、27.59±5.32 mg·kg-1。土培试验也证实，狗牙根和百喜草具有蓄积Cu的能力，当它们生长于50 mg·kg-1的染Cu土壤70天时，它们的根部可分别蓄积101.16±10.26、132.13±73.46mg·kg-1Cu，茎叶部可分别蓄积22.09±1.06、29.72±17.38mg·kg-1Cu。上述结果表明，三种禾本科植物均可作为植物修复铜污染土壤的先锋物种。 2．狗牙根和百喜草可生长于Cu、Zn复合污染环境中并能蓄积一定量的Cu、Zn。虽然砂培Cu、Zn复合污染条件下狗牙根和百喜草根和茎叶部生物量明显低于Cu、Zn单一污染和对照，它们仍能正常生长于这种复合污染环境条件下，并表现出一定的蓄Cu、 Zn能力。复合污染条件下，植物吸收Cu、Zn过程中Cu、Zn之间交互作用明显，狗牙根对Cu、Zn的吸收表现为相互抑制，百喜草器官中Cu、Zn含量分别比单独染Cu、单独染Zn时低，染Cu抑制百喜草对Zn的吸收，染Zn抑制百喜草对Cu的吸收。 3．Cu、Zn污染可影响狗牙根和百喜草某些生理生化特征。砂培单独染Cu处理后，百喜草叶绿素含量明显降低，叶绿素确值显著增大，MDA的积累加快，SOD、POD活性增强，CAT活性出现短暂升高，但随着处理时间的增加CAT活性又呈现出下降的趋势。土培单独染Cu处理后狗牙根和百喜草生理生化特征的变化趋势与砂培单独染Cu处理基本一致。砂培Cu、Zn复合污染对狗牙根和百喜草生理生化特征的影响较单一污染时显著：复合污染时百喜草叶绿素含量、CAT活性明显低于单一污染，MDA含量、SOD、POD活性也较单一污染明显升高；与单一污染相比，复合污染也使狗牙根POD活性明显升高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1土壤Cu污染研究现状

1.2传统污染土壤修复技术概述

1.2.1工程措施

1.2.2化学措施

1.2.3农艺措施

1.3重金属污染土壤的植物修复技术的研究进展

1.3.1超积累植物的概念和特征

1.3.2植物修复的定义及类型

1.3.3超积累植物的国内外研究进展

1.3.4植物修复的技术优势

1.3.5植物修复需要解决的问题

1.4三种禾本科植物的研究进展

1.4.1苇状羊茅的研究进展

1.4.2狗牙根的研究进展

1.4.3百喜草的研究进展

1.5研究的意义和目的

1.6研究的内容和创新性

1.6.1研究的内容

1.6.2研究的创新性

第二章实验目的、材料与方法

2.1实验目的

2.2实验材料和来源

2.3实验方法

2.3.1种子萌发实验

2.3.2砂培试验

2.3.3土培试验

2.3.4.Cu、Zn复合污染试验

2.3.5各项生理指标测定

2.3.6生物量和Cu、Zn含量测定

第三章三种禾本科植物对铜的耐性和积累研究

3.1 Cu处理对狗牙根、苇状羊茅和百喜草发芽率和根长的影响

3.2砂培条件下染Cu处理对狗牙根、苇状羊茅和百喜草生物量的影响

3.3砂培条件下狗牙根、苇状羊茅和百喜草对Cu的吸收和积累

3.4土培条件下Cu处理对狗牙根和百喜草生物量和蓄Cu量的影响

3.5讨论

第四章狗牙根和百喜草对铜锌复合污染物的吸收研究

4.1铜、锌复合污染对狗牙根和百喜草生物量的影响

4.2铜、锌复合污染对狗牙根和百喜草蓄积铜、锌的影响

4.3讨论

5.1铜、锌胁迫对狗牙根和百喜草叶片光合色素的影响

5.2铜、锌胁迫对狗牙根和百喜草叶细胞MDA含量的影响

5.3铜、锌胁迫对狗牙根和百喜草SOD活性的影响

5.4铜、锌胁迫对狗牙根和百喜草POD活性的影响

5.5铜、锌胁迫对狗牙根和百喜草CAT活性的影响

5.6讨论

第六章结论与未来研究工作展望

参考文献

致谢

研究生在校期间的研究成果