论文部分内容阅读
本研究采用盆栽和水培试验的方法，分别以小麦、玉米和水稻为供试作物，通过控制土壤或水培营养液中铜和硫水平，分别探讨了铜胁迫下硫素对作物叶片中MDA含量、SPAD值、植物生物量的影响；采用土壤中添加氧化铁或人工制备根系铁膜的方法，比较了水稻和玉米植株中MDA含量、SPAD值、植物生物量、根系导水率和根系表明铁含量等指标的变化；采用添加铬矿渣的模拟铬污染土样，探讨了模拟“人工湿地处理系统”的厌氧污染物净化方法和铬（VI）的去除效率，比较了不同处理方法处理后的土样对小麦生长的影响。研究取得了以下主要结果：1.硫营养对Cu胁迫下玉米生长的影响（1）在玉米生长的苗期和拔节期，模拟土壤铜污染（浓度为400mg/kg土）的处理对植株的生物量具有明显的抑制作用；当配施硫肥后，玉米植株生物量较之铜污染处理有显著的增加，表明硫营养对于减缓重金属铜对在玉米植株生物量的影响具有一定的促进作用。（2）通过对不同处理叶绿素值（SPAD）的测定发现，硫作为一种植物必须的营养素施加到土壤时，能明显提高玉米植株叶绿素的含量。当土壤中施加400mg/kg土浓度的铜时，玉米植株叶片的SPAD值明显比空白处理下降。而施加浓度为50mg/kg土浓度的硫元素后，胁迫作用减缓。随着玉米的生长硫的这种削弱铜对玉米植株叶绿素胁迫的作用发挥越来越明显。（3）在试验初期土壤中施加400mg/kg的铜使玉米植株的MDA含量增大，表现出铜胁迫可增加玉米叶片中膜质的过氧化程度；当土壤中施加50mg/kg的硫元素时，叶片中MDA的含量有所降低，说明硫对缓解铜胁迫具有一定的作用。2.硫营养对玉米叶片中ATP硫酸化酶（ATPS）活性的影响在土壤增加硫营养后，可表现出硫营养对ATPS活性的负调控。但是，当土壤中存在重金属铜胁迫时，施硫能够明显提高玉米植株中ATPS活性，表明在重金属胁迫下，硫营养对ATPS活性显示出正调控。在不同的土壤类型中，硫营养的作用表现有一定差异，在陕北的砂性土壤（黄绵土）中硫营养的作用比关中较粘性土壤明显。3.氧化铁及人工铁膜在作物抵御铜污染中的作用（1）在模拟铜污染的土壤中添加氧化铁，其水稻植株中SPAD值均有明显的增加，表明氧化铁的加入对于维持植株中叶绿素含量具有积极作用，但增加土壤中氧化铁的含量对于水稻幼苗生物量也会产生一定的不利影响，引起植株中MDA含量轻微增加。（2）通过人工制备根系铁膜的水培试验发现，在梯度增加铜污染浓度的条件下，尽管铜胁迫可导致SPAD值的降低及MDA含量增加，但对于连续96小时胁迫、铜浓度由1-15mg/L增加的情况下，植株中SPAD值及MDA含量的变化并不明显，表明人工制备的根系铁膜可以增加水稻根系对铜污染的耐受性，有利于维持较高的叶绿素水平和降低MDA含量（3）通过根系导水率的测定发现，人工制备的根系铁膜对于Cu2+胁迫下的水稻根系导水率具有明显促进作用，可以维持与对照处理相似的水平，而无铁膜处理的根系导水率则明显降低，表明铁膜能够通过改变根系导水率减少Cu2+胁迫的伤害。4.模拟人工湿地处理对土壤铬污染的消除作用（1）采用淹水处理方法，通过厌氧处理10d和20d后的含Cr(VI)污染的土壤中，Cr(VI)由加入时的200mg/kg降低为0.5mg/kg以下，净化率均可达到99.7%以上。加入氢氧化铁对Cr(VI)的还原有一定的促进作用。添加氢氧化铁处理的Cr(VI)净化率显著大于相应的不加氢氧化铁处理。（2）对经过处理后的土壤进行生物试验发现，小麦的生物量显著大于没有处理的含铬土壤，添加氢氧化铁的处理比未加铁处理也有所提高，表明淹水处理方法对于有效降低土壤中铬污染具有重要的作用。