豆科和禾本科间作体系中接种胶质类芽孢杆菌对植物重金属吸收特性的影响

摘要

人类社会的快速发展使得进入到土壤中的重金属越来越多，土壤重金属污染问题也日趋严重。土壤重金属污染能够给植物造成严重的威胁，破坏植物正常的生理功能，造成作物减产和粮食减收。土壤中的重金属还能够通过食物链的传递作用转移到人体内，给人类的生存健康带来危害，因此，研究重金属污染土壤的植物修复技术对人类的健康具有重大意义。本文以铅锌矿区污染土壤为研究对象，选用豆科植物紫花苜蓿（Medicago sativa L.）和禾本科植物黑麦草（Lolium perenne L.）间作体系，通过盆栽实验研究接种胶质类芽孢杆菌（Paenibacillus mucilaginosus ACCC10013）和种间不同根系分隔方式对植物生长和重金属吸收特性的影响。探讨了间作-接菌修复体系下植物对重金属胁迫的响应机制；揭示了不同根系分隔方式对植物重金属吸收特性的影响效果。主要研究结果如下： 1、在重金属胁迫下，间作能够改善苜蓿和黑麦草的生长发育，增加株高、根长、生物量，提高叶片中叶绿素的含量，增强植物对氮素的吸收，间作基础上接种胶质类芽孢杆菌能够进一步促进植物的生长。在中度污染条件下，间作能够使苜蓿地上部和地下部生物量显著增加29%和33%，接菌后使得间作体系下的苜蓿地上部和地下部的生物量显著增加了44%和38%。极度污染土壤上的植物受到重金属的抑制作用要显著大于种植在中度污染条件下的。间作能够显著降低苜蓿和黑麦草体内Pb和Cd的含量，在中度污染条件下间作处理对植物体内Pb和Cd的吸收的抑制效果要大于在极度污染条件下的。在中度污染条件下，间作处理使得苜蓿和黑麦草地上部的Pb含量分别显著下降了31%和22%，间作处理使得苜蓿和黑麦草地上部的Cd含量分别下降了33%和10%。苜蓿和黑麦草体内Pb和Cd的含量均是在间作-接菌修复处理下降到了最低值。种植在极度污染条件下的植物体内Pb、Cd的含量和提取量均要显著高于中度污染条件下的。 2、在中度污染条件下，间作能够显著地降低苜蓿体内的氧化损伤，使得苜蓿地上部、地下部的O.-2和H2O2含量分别显著下降了22%、17%和29%、24%。在极度污染条件下，间作基础上接菌能够降低苜蓿和黑麦草的氧化损伤，接菌后使得间作体系下的苜蓿和黑麦草地上部的MDA含量分别显著下降了25%和16%。苜蓿和黑麦草体内的氧化损伤均是在间作-接菌修复处理下达到最低值。在中度污染条件下，间作能够显著增加苜蓿和黑麦草体内的抗氧化酶活性，并且是在间作基础上接菌后达到了最大值。 3、随着根系阻隔效应的加剧，苜蓿和黑麦草的株高、根长和生物量呈下降趋势，与不分隔相比，滤网分隔使得苜蓿和黑麦草地上部的生物量分别显著下降了36%和28%。根系阻隔效应的加剧抑制了苜蓿和黑麦草叶绿素的合成和地下部氮素的吸收，滤网分隔处理使得苜蓿和黑麦草的叶绿素含量分别显著下降了18%和18%，与滤膜分隔相比，完全分隔使得苜蓿和黑麦草叶绿素的含量分别显著下降了16%和19%，滤网分隔处理使得苜蓿和黑麦草地下部的全氮含量分别下降了23%和16%。 4、随着植物种间根系阻隔效应的加剧，苜蓿和黑麦草体内Pb和Cd的含量呈增加趋势。与不分隔相比，完全分隔使得苜蓿地上部的Pb和Cd的含量分别显著增加了32%和77%。苜蓿和黑麦草体内的氧化胁迫随着根系阻隔效应的加剧而增加。苜蓿和黑麦草体内的抗氧化酶活性变化趋势也是随着根系阻隔效应的增加而降低，植物体内的SOD、POD、CAT均是随着根系阻隔效应的加剧而降低的。间作条件下植物的根系组成成分中，土壤溶液是改变黑麦草重金属吸收特性的主要因子。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2土壤重金属污染概况

1.2.1土壤中重金属的来源

1.2.2土壤重金属污染的现状

1.2.3土壤重金属污染的危害

1.3重金属对植物的毒害作用以及植物的耐受机制

1.3.1 重金属对植物的毒害作用

1.3.2 植物对重金属的耐性和解毒机制

1.4植物修复技术概况及其强化措施

1.4.1 植物修复技术的定义和分类

1.4.2 微生物-植物联合修复技术

1.4.3植物间作修复技术

1.5研究目的和意义

1.6研究内容和技术路线图

1.6.1研究内容

1.6.2技术路线图

第二章 材料和方法

2.1 试验材料

2.1.1 供试土壤

2.1.2 土壤污染等级划分

2.1.4 供试菌株

2.2 试验设置

2.3 测定方法

2.3.1 植物指标的测定方法

2.3.2 土壤指标的测定方法

2.4数据处理与分析

第三章 间作-接菌修复对重金属污染土壤植物修复效果研究

3.1前言

3.2结果和分析

3.2.1 植物生长性状的分析

3.2.2植物体内重金属积累情况

3.2.3植物氧化损伤系统的分析

3.2.4植物抗氧化酶系统的分析

3.2.5土壤理化性质的分析

3.2.6土壤酶活性的分析

3.2.7 土壤微生物量的分析

3.3讨论

3.3.1 间作和接菌处理对植物的影响

3.3.2 间作和接菌处理对植物重金属提抗性的影响

3.3.3 间作和接菌处理对土壤性质的影响

3.4小结

第四章 不同根系分隔下植物对重金属吸收的响应特征

4.1前言

4.2 结果与分析

4.2.1 根系分隔对植物生长的影响

4.2.2 根系分隔对植物重金属吸收的影响

4.2.3 根系分隔对植物氧化损伤和抗氧化酶系统的影响

4.2.4种间根系不同互作效应的权重

4.3 讨论

4.3.1植物生长和重金属吸收特征对根系分隔的响应

4.3.2植物氧化胁迫和抗氧化酶系统对根系分隔的响应

4.3.3植物重金属吸收特性对不同根系组分的响应

4.4 小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

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