论文部分内容阅读
铅(Pb)和镉(Cd)是土壤中重要的污染物质,随着工农业的发展和人口数量的增加,土壤重金属污染日益严重,对人类健康和农业生产构成了严重危险。人们已采取了各种方法来降低重金属污染带来的危害。在众多的方法中,植物修复技术以其成本低、不破坏土壤组成、重金属可循环再利用以及美化环境、能获得经济利益等优点而成为国内外研究的热点,其中利用高生物量植物对重金属污染土壤进行修复是植物修复的主要研究方向之一。本研究通过土培盆栽试验,研究了紫皮甘蔗(Saccharumofficenarum L.,品种为义红果蔗)在Pb、Cd单一污染及其Pb和Cd复合污染下的生理生化指标的变化,探索了植株各部分对Pb、Cd的吸收、分配和积累差异的规律。本试验还研究了栽培过程中淋洗表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和茶皂甙对甘蔗吸收分配Cd的影响。以期明确甘蔗对Pb、Cd胁迫的生理生化反应和逆境伤害,为甘蔗能否成为修复重金属污染土壤的有效植物,甘蔗的安全性评价提供理论依据,探索治理重金属污染土壤的新途径。试验结果表明:1、不同浓度的Pb、Cd污染都会影响甘蔗的生长。Pb单一污染对甘蔗有低促高抑的作用,当土壤中Pb添加浓度为250mg/kg时,甘蔗的茎径、茎节长和甘茎产量都达到最大值,分别较对照提高了9.63%、9.02%和13.47%。而Cd单一污染下,甘蔗的茎径、茎节长和甘蔗产量均随着土壤中Cd浓度的增加而下降。2、甘蔗在不同浓度的Pb、Cd污染条件下表现出不同的生理响应。在Pb单一污染条件下,叶片细胞膜透性与土壤中Pb添加浓度呈线性相关,相关系数为0.999;叶片中叶绿素a、叶绿素b与土壤中Pb添加浓度呈一阶指数衰减关系,相关系数分别为0.999、0.999;叶片中蛋白质含量、过氧化氢酶活力(CAT)和蔗茎中可溶性糖含量均随着土壤中Pb浓度的升高呈先增高后降低的趋势,临界点的Pb浓度为250mg/kg左右。在Cd单一污染条件下,叶片细胞膜透性与土壤中Cd添加浓度呈S函数关系,相关系数为0.999。叶片中叶绿素a、叶绿素b、过氧化氢酶(CAT)活力及蔗茎中可溶性糖含量与土壤中Cd添加浓度呈一阶指数衰减关系,相关系数分别为0.998、0.999、0.997和0.996。3、Pb和Cd复合污染试验表明,同浓度处理下,不同重金属对甘蔗生长影响的顺序依次为:Cd>Pb+Cd>Pb;Pb在不同处理的甘蔗中的总吸收量:单元素>两元素,而Cd为:两元素>单元素;Pb、Cd元素在不同处理的土壤-甘蔗体系中迁移的难易程度为:两元素处理>单元素处理。4、甘蔗对Pb、Cd的吸收能力与吸收特性不同。Pb在甘蔗各部分的分布规律为:根>叶>茎,而Cd则为:根>茎>叶;在土壤Pb添加浓度100-1000mg/kg之间,甘蔗对Pb的富集系数和迁移系数都小于1,甘蔗地上部分对Pb的最大吸收量达到3.15mg/株。而在土壤Cd添加浓度为100-1000mg/kg之间,甘蔗对Cd的吸收能力较强,其富集系数大于或接近于1,但其迁移系数都小于1,其地上部分对Cd的吸收量最大达到6.53mg/株。各处理甘蔗蔗汁中的Pb含量随着土壤中Pb(100-1000mg/kg)浓度的增大而降低,但均高于对照,超过国家食品卫生标准的规定。5、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和茶皂甙都能提高甘蔗各部分富集Cd的浓度,相比较而言,茶皂甙更能提高甘蔗各部分对Cd的吸收,根、茎、叶中Cd含量较对照分别提高了96.91%、156.80%,30.08%。6、在Pb单一污染条件下,甘蔗对土壤中Pb的最大吸收量达到429g/ha,而在Cd单一污染条件下,甘蔗对土壤中Cd的最大吸收量达到889g/ha,具有修复土壤Pb和Cd污染的潜力。