玉米和大豆在重金屬污染條件下的生態(tài)毒理學(xué)研究.pdf

1、微量的重金屬在地球上到處可見,然而,采礦業(yè)和地方集約型農(nóng)業(yè)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)引起了有毒重金屬積累。目前所用的污染地區(qū)的恢復(fù)技術(shù)不但經(jīng)濟上昂貴,而且往往非環(huán)境友好。利用植物來轉(zhuǎn)移、固定或降解土壤污染物的植物修復(fù)技術(shù)是一種很有前途的技術(shù),它有幾個傳統(tǒng)凈化方法沒有的優(yōu)點。世界范圍內(nèi)種植的玉米和大豆不但是食物的主要來源,而且是生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的理想原料。而在中國,生物質(zhì)燃料將是除煤外的主要能源。此論文闡述了玉米(Zea mays L.)(沈單2號)

2、和大豆(Glycine max L.)在水培條件下對鎘(Cd)、鋅(Zn)和鉛(Pb)的吸收富集作用,以及在不同Zn鹽脅迫下玉米和大豆對Zn的競爭吸收能力;研究了大豆在螯合劑誘導(dǎo)作用下對復(fù)合污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的植物提取作用。
　　用水培實驗研究了在8個Cd濃度梯度(0,12.5,25,50,100,200,400,800μmol Cd l-1)脅迫下,玉米不同組織部位的生長狀況、對Cd的吸收富集作用及生理指標(biāo)(葉綠素

3、和脯氨酸)的變化。玉米在50μmol Cd l?1濃度脅迫下生長21天后,地上部和地下部Cd含量最大,分別為389.5和505.5 mg kg?1干重;而玉米地上部和地下部最大Cd富集量分別為105.2和126.4μg pot?1。根據(jù)目前普遍接受的Cd超積累植物地上部Cd含量為0.01％(w/w)的標(biāo)準(zhǔn),“沈單2號”可被認(rèn)為是一種Cd超積累植物。在800μmol Cd l?1濃度脅迫下,玉米葉片中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量

4、最低,分別為33.03,50.67和83.70 mg100g-1鮮重,分別比對照處理降低了38.9%,46.0%和42.9%。隨著外部Cd濃度的增加,玉米葉片中脯氨酸含量亦逐漸增加。
　　用水培實驗研究了在Cd/Zn復(fù)合濃度(Cd濃度依次為0,25,50,100,400μmol l-1;Zn濃度依次為100,1000μmol l-1)脅迫下,玉米的生長狀況、對Cd和Zn的吸收富集作用及Cd和Zn之間的相互作用。在兩個Zn處理濃度下

5、,玉米地上部和地下部的干物質(zhì)量都隨Cd濃度的增加而降低。在Cd/Zn復(fù)合濃度為400/100μmol l-1時,玉米地上部和地下部Cd含量均達(dá)到最大值,分別為454和775 mg kg-1干重。在Zn處理濃度為1000μmol l-1的條件下,隨著Cd處理濃度由0μmol l-1增加到400μmol l-1,玉米地上部和地下部Zn含量分別降低了66.9%和84.8%。在高(1000μmol l-1)、低(100μmol l-1)兩個Zn

6、濃度處理下,Cd對玉米地上部和地下部Zn含量有抑制作用。在較低Cd濃度處理下,營養(yǎng)液中Zn含量對玉米不同組織部位Cd含量有促進作用;而在較高Cd濃度處理下,營養(yǎng)液中Zn含量對玉米不同組織部位Cd含量有抑制作用,但這種作用有時不顯著(P<0.05)。
　　用水培實驗研究了在8個Cd濃度梯度(0,12.5,25,50,100,200,400,800μmol Cd l-1),Cd/Zn復(fù)合濃度及Cd/Pb復(fù)合濃度脅迫下,大豆對重金屬的富

7、集作用。研究發(fā)現(xiàn),根據(jù)Zn超積累植物(10000 mg kg-1地上部干重)、Cd超積累植物(100 mg kg-1地上部干重)和Pb超積累植物(1000 mg kg-1地上部干重)的標(biāo)準(zhǔn),Glycine max L.不是超積累植物,但對重金屬有一定富集作用。Cd和Zn之間存在拮抗作用,在高(1000μmol l-1)、低(100μmol l-1)兩個Zn濃度及相對高的Cd濃度(>25μmol l-1)處理下,營養(yǎng)液中Cd或Zn濃度的增

8、加會抑制大豆組織中Zn或Cd含量的增加。在所有Cd/Pb復(fù)合濃度處理中, Cd和Pb之間都存在拮抗作用。
　　用土培盆栽實驗研究了在7種不同Zn有效性土壤中,玉米和大豆的生長狀況及競爭富集Zn的能力。在所有處理中,玉米地上部Zn含量都高于大豆,其差異隨不同處理條件而不同,在硫酸鋅(50 mg Zn kg-1土壤)處理中差異最大。在混種實驗中,除了Zn粒(500 mg Zn kg-1土壤)和Zn粒(50 mg Zn kg-1土壤)兩

9、個處理大豆地上部Zn含量高于玉米外,其他處理玉米地上部Zn含量高于大豆。大田條件下,同單一種植的大豆相比,與玉米套種的大豆地上部可積累更多的Zn。
　　研究了乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺(TEA)和檸檬酸對復(fù)合污染土壤中重金屬可提取性的影響,及對大豆吸收富集重金屬的影響。結(jié)果顯示,在增加大豆體內(nèi)Cu含量方面乙二胺四乙酸比其他兩種螯合劑有效。施加5 mmol EDTA kg-1土壤這一處理顯著增加了大豆地上部和地下部的Cu含量