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能源植物荻对重金属铅镉的耐受性与富集效果研究

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土壤重金属污染日益严峻，利用能源植物对重金属污染土壤进行原位修复，可开发并修复重金属污染土壤，而且可获得能源植物带来的经济效益，因此，本文以能源植物荻为研究对象，探讨了单一铅胁迫和铅镉复合胁迫下荻的生理变化和重金属富集转运，以期揭示重金属对荻的毒害机制，评定其抗重金属胁迫的能力，并测定了重金属污染下的土壤酶活性及重金属形态，以衡量重金属对土壤生产力和生物学活性的影响以及对重金属生物有效性的影响，为重金属污染土壤种植能源植物荻的可行性提供理论依据。本文主要研究内容及结论如下： 1.重金属胁迫对荻叶片的生理影响 单一铅胁迫下，过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性随着铅浓度增加先增加后降低，均在铅浓度为800mg/kg时，达到最大值，分别较对照增加305.6%、14.9%，过氧化氢酶（CAT）活性变化不大，相对电导率（REC）、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素（a+b）含量均与铅浓度呈极显著正相关(P＜0.01)。铅镉复合胁迫下，以上测定的有关生理指标值均随着胁迫浓度增加而上升，均在Cd-50Pb-500mg/kg时达到最大值。叶绿素a/b在重金属胁迫条件下的值均低于对照。以上生理指标得出荻对铅的耐性高于1000mg/kg，对铅镉复合胁迫的耐性高于Cd-50Pb-500mg/kg。 2.重金属胁迫对土壤酶活性的影响 单一铅胁迫下，土壤过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性均随着铅浓度的增加呈上升趋势，均在铅为1000mg/kg时达到最大值，分别较对照增加15.6%、60.8%。铅镉复合胁迫下，土壤过氧化氢酶活性与铅浓度呈极显著正相关（P＜0.01），对镉浓度的响应不显著（P＞0.05）。土壤蔗糖酶活性对镉和铅镉交互作用的响应极显著（P＜0.01），其中铅镉交互作用起主导作用。 3.重金属胁迫对土壤中重金属形态的影响 单一铅和复合铅镉胁迫下，土壤中的铅的酸可提取态所占比均随着铅浓度增加而上升，而铅的残渣态所占比与铅浓度呈显著负相关(P＜0.05)。镉的酸可提取态与镉浓度显著正相关(P＜0.05)，镉的残渣态与镉浓度呈显著负相关性(P＜0.05)，在对照组中镉形态以残渣态为主；在铅镉处理下镉形态以酸可提取态为主。重金属胁迫下，铅、镉的结合强度系数均小于对照。 4.荻对重金属的富集转运 单一铅胁迫下，荻的叶、茎、根和根状茎中铅积累量均与土壤中铅浓度呈极显著正相关(P＜0.01)，均在Pb-1000mg/kg时达到最大值，分别是对照的10.1、3.7、6.1、5.2倍。荻各部位铅含量百分比：茎＜叶、根状茎＜根。回归分析知，土壤中铅的酸可提取态是荻的茎、叶和根的铅吸收量的主要贡献形态。 铅镉复合胁迫下，荻的叶、茎、根的铅含量随着铅浓度增加而上升；荻各部位铅吸收量均与土壤中铅的铁锰氧化物结合态含量呈显著正相关（P＜0.01）；荻各部位中，根的铅含量占比最大，均超过50%。荻的叶、茎、根和根状茎中镉含量随着镉浓度增加而上升，根中镉含量与土壤中铅浓度呈负相关，荻的根状茎对镉的吸收与土壤中镉的酸可提取态含量呈极显著正相关(P＜0.01)，荻的茎、叶和根中镉吸收量则与土壤中镉的铁锰氧化物结合态含量呈极显著正相关(P＜0.01)。对照处理下，荻各部位镉含量百分比：叶＜根状茎＜根＜茎，胁迫处理下，荻各部位镉含量百分比：叶＜根状茎＜茎＜根。 单一铅胁迫和铅镉复合胁迫下，荻地上、地下的铅富集系数均小于对照，且BCF地上＜BCF地下＜1；除了对照处理，铅镉复合处理下地上镉富集系数均低于地下镉富集系数，且地下镉富集系数随着镉浓度升高呈上升趋势，分别是对照的2.36、1.44、3.47、3.41、4.18、3.14倍。 单一铅胁迫下，转运系数：茎＜根状茎＜叶，且均小于1；铅镉复合处理下，根状茎对应的铅转运系数最大，其次是叶和茎，且均小于1；镉的转运系数均小于对照，茎对应的镉的转运系数最大。

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