【摘要】：伴隨全球經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,人類(lèi)生存環(huán)境污染不斷加重,威脅到人類(lèi)的健康,重金屬污染是人類(lèi)面對(duì)的主要污染問(wèn)題之一。植物修復(fù)具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),但是修復(fù)效率較低,周期太長(zhǎng)。因此,目前無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用。所以人工干預(yù)以提升修復(fù)效果顯得極為重要。已有研究表明,氮素能緩解重金屬對(duì)植株的毒害。因此,在進(jìn)行重金屬污染土壤的植物修復(fù)時(shí),合理施用氮肥能提高修復(fù)效率。但是氮素在植物對(duì)鎘的解毒過(guò)程中是怎樣起作用的?為探討這個(gè)問(wèn)題,本研究以白三葉草為材料,采用盆栽試驗(yàn),開(kāi)展了以下研究?jī)?nèi)容:(1)共設(shè)置6個(gè)不同濃度鎘處理:0 mg/kg、12.5 mg/kg、25 mg/kg、50 mg/kg、75 mg/kg、100 mg/kg,研究重金屬鎘對(duì)白三葉草生長(zhǎng)、生物量以及葉綠素含量的影響,并篩選造成植株受到毒害的鎘濃度(75 mg/kg);(2)共設(shè)置8個(gè)鎘脅迫下不同濃度氮處理:0mg/kg、1mg/kg、2mg/kg、4mg/kg、8mg/kg、12mg/kg、18mg/kg、24mg/kg,以及1組空白對(duì)照(不進(jìn)行鎘和氮處理),研究鎘脅迫下施加氮對(duì)白三葉草生長(zhǎng)的影響,并篩選能緩解植株鎘毒害的氮素濃度(18mg/kg);(3)共設(shè)置四個(gè)處理:0mg/kg Cd+0mg/kg N、75mg/kg Cd+0mg/kg N、0mg/kg Cd+18 mg/kg N以及75mg/kg Cd+18 mg/kg N,研究了Cd脅迫下增施氮肥對(duì)植株光合熒光特性、抗氧化酶的活性、Cd含量、GSH和PCs含量的影響。試驗(yàn)結(jié)果如下:(1)低濃度Cd(≤50mg/kg)處理不會(huì)對(duì)白三葉草的葉片形態(tài)造成顯著影響,并且能一定程度上促進(jìn)植株生長(zhǎng),其生長(zhǎng)量和葉綠素含量均隨著鎘處理濃度的提高而增加;當(dāng)Cd處理濃度為75mg/kg時(shí),植株生長(zhǎng)受到影響,其生長(zhǎng)量、生物量以及葉綠素含量降低至空白對(duì)照水平,甚至低于對(duì)照,說(shuō)明此時(shí)鎘對(duì)植株造成了重金屬脅迫;而100mg/kg濃度的鎘處理使得植株生長(zhǎng)受到嚴(yán)重影響,植株葉片嚴(yán)重褪綠,主根長(zhǎng)顯著低于空白對(duì)照,其余指標(biāo)與對(duì)照相比均降低,差異極顯著。說(shuō)明低濃度(≤50mg/kg)鎘處理能促進(jìn)白三葉草的生長(zhǎng)發(fā)育,而當(dāng)鎘處理濃度達(dá)到75mg/kg時(shí),植株受到鎘脅迫,植株正常生長(zhǎng)受到阻礙。因此,本人選取75mg/kg的鎘處理濃度進(jìn)行下一步的試驗(yàn),研究75mg/kg濃度鎘脅迫下,不同濃度外源氮對(duì)白三葉草生長(zhǎng)的影響。(2)在鎘脅迫(75mg/kg鎘處理)下,施加一定濃度(0-24mg/kg)外源氮能夠緩解白三葉草受到的生長(zhǎng)抑制。植株生長(zhǎng)量、生物量以及葉綠素含量均隨著氮處理濃度的增加而提高。低濃度(≤12mg/kg)氮處理后,植株葉片的鎘毒害癥狀仍然明顯,葉片嚴(yán)重褪綠或者有大量白色斑點(diǎn),植株生長(zhǎng)無(wú)法恢復(fù)到正常生長(zhǎng)(CK)水平。當(dāng)?shù)┘訚舛葹?8 mg/kg和24 mg/kg時(shí),植株生長(zhǎng)基本恢復(fù)正常,其生長(zhǎng)量、生物量以及葉綠素含量與對(duì)照(CK)相比無(wú)顯著差異,甚至優(yōu)于空白對(duì)照組。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用,本次試驗(yàn)選取相對(duì)較低用量(18 mg/kg)的有效氮素濃度,用于下一步的試驗(yàn),研究鎘脅迫下施加氮對(duì)白三葉草生長(zhǎng)生理的影響及其在植物緩解鎘毒害時(shí)發(fā)揮的作用。(3)單獨(dú)鎘處理(75mg/kg)顯著降低白三葉草的抗氧化酶(POD、SOD和CAT)的活性,與對(duì)照相比分別降低了31.71%、32.91%和41.59%。此外,鎘脅迫抑制了其光合熒光生理,影響光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心活性,使光合同化力下降,對(duì)其正常生長(zhǎng)造成影響。單獨(dú)氮處理能促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育,但是合成的谷胱甘肽(GSH)植物絡(luò)合素(PCs)含量與空白對(duì)照相比,無(wú)顯著差異。而鎘脅迫下施加氮能夠緩解重金屬鎘對(duì)植株生長(zhǎng)生理的抑制作用,促進(jìn)植株有效利用光能,提高植株對(duì)鎘的吸收能力,促進(jìn)植株對(duì)谷胱甘肽的合成,提高植物絡(luò)合素含量。說(shuō)明氮素在白三葉草的重金屬Cd解毒過(guò)程中發(fā)揮了重要作用,充足的氮供給不僅能夠保證植株正常生長(zhǎng),消除重金屬鎘造成的氧化脅迫,而且能夠合成螯合物質(zhì)對(duì)重金屬鎘進(jìn)行螯合,降低自由態(tài)鎘濃度,從而減少重金屬鎘對(duì)植物的毒害作用。
【圖文】：

圖 1 不同濃度鎘對(duì)白三葉草生物量的影響Fig. 1 Effects of different concentrations of cadmium on biomass of T. repens/( g·plant-1)注：圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著（P＜0.05），不同大寫(xiě)字母表示處理間差異極顯著（P＜0.01）。下同。Note：Datas in the figure are means±SE.Different lowercase letters indicate significant difference among the treatments （P < 0.05）; Differentcapital letters indicate extraordinarily significant difference among treatments （P < 0.01）.The same below.2.4 不同濃度鎘對(duì)白三葉草葉綠素含量的影響由圖 2 可知，當(dāng)?shù)蜐舛龋ā?0 mg/kg）鎘處理時(shí)，白三葉草的葉綠素 a、葉綠素 b和總?cè)~綠素含量均隨著鎘處理濃度的升高而增加，尤其當(dāng)鎘處理濃度為 25-50mg/kg時(shí)，葉綠素各指標(biāo)均極顯著高于空白對(duì)照，在 50mg/kg（A3）處理時(shí)達(dá)到最大值，分別比對(duì)照提高了 106%、77.14%和 96.70%。而當(dāng)鎘處理濃度高于 50mg/kg 時(shí)，葉綠素a、葉綠素 b 和總?cè)~綠素含量均顯著低于 A3 處理組（50mg/kg），甚至低于空白對(duì)照。由此說(shuō)明，低濃度鎘能提高白三葉草的葉綠素含量，而高濃度鎘則抑制植株葉綠素的

圖 2 不同濃度鎘對(duì)白三葉草葉綠素含量的影響Fig. 2 Effects of different concentrations of cadmium on chlorophyll content of T. repens3 討論對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，鎘不是其正常生長(zhǎng)所必需的元素。當(dāng)重金屬鎘在植物體內(nèi)積累到一定程度之后，，其生長(zhǎng)生理會(huì)受影響，表現(xiàn)出鎘毒害癥狀，甚至死亡。Cd 與植物生長(zhǎng)中關(guān)鍵酶、含 N 和（S）基團(tuán)及蛋白中心的巰基（-SH）結(jié)合，誘導(dǎo)體內(nèi)脂氧合酶（LOX）和還原性輔酶 II（NADPH）氧化酶（NOX）活性升高[13]。進(jìn)而導(dǎo)致硫代巴比妥酸反應(yīng)物（TBARS）過(guò)量堆積及生物大分子損傷，從而抑制生長(zhǎng)發(fā)育[14]。植物生長(zhǎng)與形態(tài)學(xué)的適應(yīng)特性通常是其適應(yīng)環(huán)境最基本機(jī)制。本試驗(yàn)結(jié)果表明，較低濃度（≤50mg/kg）重金屬鎘處理，能促進(jìn)白三葉草的生長(zhǎng)，提高地上部高、主根長(zhǎng)等生長(zhǎng)指標(biāo)，植株葉片形態(tài)基本正常；而較高濃度（75. 00mg/kg 和 100mg/kg）則顯著抑制植株生長(zhǎng)，降低生物量，造成葉片失綠甚至萎蔫。這種“低促高抑”現(xiàn)象與多數(shù)植物
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X173

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本文編號(hào)：2589081