EDTA与生长调节剂强化植物修复Pb污染土壤

摘要

本文主要研究了EDTA和植物生长调节剂单独或联合作用对黑麦草Pb提取效率的影响，并通过研究Pb在黑麦草体内的亚细胞和化学形态分布，探讨不同处理对黑麦草Pb的解毒机制。通过向土壤中加入Pb(NO3)2，配制外源浓度分别为0 mg/kg、250 mg/kg、500 mg/kg和750 mg/kg的Pb污染土壤。2.5 mmol/kg EDTA直接添加到土壤中。浓度分别为1μM、10μM和100μM的DA-6或GA3直接喷洒到叶面。主要研究结果如下:
　　(1)向土壤中添加EDTA和/或叶喷植物生长调节剂都显著提高了SOD、POD和CAT的活性(P＜0.05)，并且除100μM GA3和/或EDTA处理外，各处理都使黑麦草根细胞膜透性和地上部分MDA含量显著降低(P＜0.05)，增强了植物的抗逆性，使黑麦草叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素a/叶绿素b显著提高(P＜0.05)，从而提高了植物的光合作用效率，显著提高了黑麦草地上部分生物量(P＜0.05);
　　(2)与对照相比，EDTA单独作用使黑麦草Pb的富集和转运系数分别提高了0.8～2.2倍和0.9～8.3倍，大大提高了黑麦草对Pb的富集能力，但其抑制了黑麦草的生长。DA-6单独或与EDTA联合作用不仅使植物地上部分的生物量比对照提高了24.0％～96.8％，而且显著提高了黑麦草体内Pb的浓度(P＜0.05)，其中以10μM DA-6+EDTA作用最显著，该处理下植物根部和地上部分Pb浓度分别比对照提高了2.2～3.4倍和8.0～24.1倍，Pb的富集和转运系数分别达到了3.2～4.1和0.23～1.12，每株提取量和提取效率达到了2.3μg～176.5μg和0.65％～2.2％。与对照相比，（1μM或10μM）GA3单独或与EDTA联合作用使黑麦草地上部分生物量和Pb浓度分别提高了9.2％～62.5％和15.0％～323.1％，并且显著提高了植物对Pb的富集和转运效率(P＜0.05)，使黑麦草对Pb的提取量和提取效率分别提高了0.4～12.8倍和0.5～14.5倍，其中以1μM GA3+EDTA处理效果最显著，该处理下，植物根部和地上部分Pb浓度分别比对照提高了1.6～3.8倍和5.6～14.8倍。相反地，叶喷100μM GA3显著抑制了黑麦草生长和Pb的富集(P＜0.05)，100μM GA3+EDTA虽然使植物生物量降低，但其使黑麦草根部和地上部分Pb浓度分别比对照提高了18.2％～124.8％和151.7％～415.4％，从而使植物对Pb的提取量和提取效率分别提高了0.8～3.4倍和0.9～2.5倍。
　　在本实验条件下，10μM DA-6+EDTA强化黑麦草修复Pb污染土壤的效果大于1μM GA3+EDTA。10μM DA-6+EDTA处理下黑麦草Pb的提取能力已与超富集植物相当，该方法适合运用于强化黑麦草修复重金属污染土壤;
　　(3) Pb在黑麦草地上部分亚细胞分布研究结果表明:细胞壁沉降和液泡区室化在黑麦草地上部分对Pb的解毒中起重要作用。单独添加DA-6或(1μM或10μM)GA3促进了黑麦草对Pb的细胞壁沉积和液泡区室化作用，显著降低了细胞器组分中Pb的浓度(P＜0.05)，从而有效缓解了Pb对植物细胞器的伤害，提高植物的抗性，显著提高了植物的生物量(P＜0.05)。相反地，100μM GA3与EDTA单独或联合作用显著提高了细胞器组分中Pb浓度，增强了Pb对黑麦草的毒害，从而显著抑制了植物的生长(P＜0.05);
　　(4) Pb在黑麦草地上部分化学形态分布研究结果表明:Pb主要以果胶酸盐、蛋白质结合态或呈吸着态(FNaCl)和难溶于水的重金属磷酸盐(FHAc)存在。在各种化学形态中，FE，Fw和FNaCl移动性较强，对植物的伤害也越大。叶喷DA-6或1μM GA3降低了Pb的可移动性降低，从而缓解了其对黑麦草的伤害;在DA-6或（1μM或10μM）GA3与EDTA共同作用下，Pb在FE，Fw和FNaCl中的比例增加，但小于EDTA单独作用下，表明DA-6或（1μM或10μM）GA3能够缓解EDTA和/或Pb对黑麦草的毒害，从而显著提高植物的生物量(P＜0.05)。100μM GA3单独或与EDTA联合作用都使植物体内Pb的可移动性大大提高，从而显著抑制了植物的生长(P＜0.05)。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 土壤重金属污染概况

1．2 土壤重金属污染来源

1．2．1 大气沉降

1．2．2 工业三废

1．2．3 污水灌溉

1．2．4 农药和化肥的施加

1．3 土壤重金属污染的危害

1．4 重金属污染土壤修复技术

1．4．1 物理修复方法

1．4．2 化学修复方法

1．4．3 生物修复方法

1．5 重金属污染土壤植物修复技术

1．5．1 植物修复技术分类

1．5．2 植物对重金属的耐性和解毒机制

1．5．3 影响植物修复效率的因素

1．6 植物提取的强化技术

1．6．1 施肥

1．6．2 表面活性剂

1．6．3 基因改良

1．6．4 化学螯合剂

1．6．5 植物生长调节剂

1．7 本研究的主要目的和内容

1．7．1 研究目的

1．7．2 研究内容

1．7．3 技术路线

第二章 EDTA与DA-6强化黑麦草修复Pb污染土壤及其解毒机制

2．1 实验材料

2．1．1 供试土壤

2．1．2 供试植物

2．1．3 实验试剂与仪器

2．2 实验方法

2．2．1 植物培养和处理设置

2．2．2 溶液配置

2．2．3 分析方法

2．2．4 指标计算公式

2．2．5 数据处理

2．3 结果与讨论

2．3．1 不同处理对黑麦草叶绿素含量的影响

2．3．2 不同处理对黑麦草生物量的影响

2．3．3 不同处理对黑麦草生理特性的影响

2．3．4 不同处理对黑麦草根部和地上部分Pb含量的影响

2．3．5 不同处理对黑麦草地上部分Pb富集与转运系数的影响

2．3．6 不同处理对黑麦草Pb提取效率的影响

2．3．7 不同处理对Pb在黑麦草地上部分亚细胞分布和化学形态的影响

2．4 本章小结

第三章 EDTA与GA3强化黑麦草修复Pb污染土壤及其解毒机制

3．1 实验材料

3．1．1 供试土壤

3．1．2 供试植物

3．1．3 实验试剂与仪器

3．2 实验方法

3．2．1 植物培养和处理设置

3．2．2 溶液配置

3．2．3 分析方法

3．2．4 指标计算公式

3．2．5 数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同处理对黑麦草叶绿素含量的影响

3．3．2 不同处理对黑麦草生物量的影响

2．3．3 不同处理对黑麦草生理特性的影响

3．3．4 不同处理对黑麦草根部和地上部分Pb含量的影响

3．3．5 不同处理对黑麦草Pb富集与转运系数的影响

3．3．6 不同处理对黑麦草Pb提取效率的影响

3．3．7 不同处理对Pb在黑麦草地上部分亚细胞分布和化学形态的影响

3．4 本章小结

第四章 全文总结

4．1 研究总结

4．2 创新点

4．3 展望

参考文献

科研成果

致谢

声明