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Cr、As胁迫下土壤—小麦系统对不同土壤质地的响应及生物有效性评价

作　者: 刘会娟
导　师: 邵云
学　校: 河南师范大学
专　业: 植物学
关键词: 土壤-小麦系统土壤质地 Cr As 胁迫生物有效性
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本试验于2009～2010年在河南师范大学网室进行，选用冬小麦品种矮抗58作为试验材料，通过盆栽试验方法，研究不同质地土壤上Cr、As胁迫对小麦生长生理的影响，以期为小麦生产实践中不同质地Cr、As污染土壤上降低Cr、As生物有效性、建立重金属消减技术提供一定的理论支撑。通过对小麦生理指标、形态指标、产量性状、土壤中Cr、As不同结合态含量以及籽粒重金属含量的研究，得出如下结论：（1）3种质地土壤上，砂土上小麦植株各形态和生理性状受到的抑制效应较为明显。当Cr浓度≥300mg/kg、As浓度≥45mg/kg时，小麦株高、根长、根活、分蘖、分生根数、各器官干物质量及小麦产量性状等指标表现出明显的重金属胁迫效应，主要体现在株高、根长、分蘖和分生根数低于对照，各器官干物质量、产量等显著降低。3种质地土壤条件下，黏土和壤土上各生育期干物质量和成熟期小麦产量受胁迫程度较低，孕穗期干物质量下降比例最大。（2）在不同浓度Cr、As胁迫下，苗期脲酶活性较高，孕穗期较低，随着Cr、As胁迫浓度的升高脲酶活性降低或呈现“先升高后降低”的变化；3种质地土壤上，随着Cr、As胁迫浓度的增大，黏土和壤土上脲酶活性较高，砂土上较低，脲酶活性的变化较好地体现了土壤Cr、As污染状况；土壤过氧化氢酶活性在各个生育期之间相差不大，随着Cr、As胁迫浓度的增大，过氧化氢酶活性甚至出现低于对照的现象，且在砂土上下降幅度最大。在不同的生育期，成熟期阳离子交换量较大，播前和苗期较小；3种土壤上的阳离子交换量在不同浓度Cr、As胁迫条件下均表现为“先升高后降低”的趋势，且黏土>壤土>砂土。（3）植株各器官的Cr、As积累量随着Cr、As处理浓度的升高而升高或者呈现先升高后下降的趋势，且与植株Cr、As总积累量之间达到了显著或极显著正相关。对于Cr胁迫来说，在砂土中，苗期与孕穗期、灌浆期和成熟期之间的Cr积累量均达到了极显著性差异（P<0.01），且苗期<成熟期<孕穗期<灌浆期；不同生育期土壤中可交换态含量与植株各器官Cr含量间均达到了显著或极显著正相关（P<0.05）。对于As胁迫来说，叶As积累量与茎As积累量在孕穗期达到了极显著差异（P<0.01），而在灌浆期和成熟期，叶As积累量与茎As积累量和籽粒中As积累量也达到了极显著差异（P<0.01）。（4）不同质地土壤的Cr、As含量（x）与成熟期籽粒Cr、As含量（y）之间符合对数函数关系，Cr的籽粒富集系数为砂土>壤土>黏土，As的籽粒富集系数为砂土>黏土>壤土，且在不同浓度Cr、As胁迫下，As的籽粒富集系数要大于Cr的富集系数。（5）5种重金属结合态中残余态和铁锰氧化物结合态的含量较高，各种结合态随着Cr、As处理浓度的升高而升高。三种质地土壤上，黏土上Cr可交换态含量较低，壤土上As可交换态含量较低；在同一土壤质地条件下，As的可交换态和碳酸盐结合态含量要远远高于Cr相应的含量。因此，Cr在黏土上的生物有效性较低，黏土对Cr的缓解效果较好；As在壤土上的生物有效性较低，壤土对As的缓解效果较好；同一土壤上As的生物有效性较高，Cr较低，As的毒害作用大于Cr。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
1 引言  10-21
  1.1 研究背景  10
  1.2 研究现状  10-19
    1.2.1 重金属污染现状  10-11
    1.2.2 重金属的赋存形态  11-13
    1.2.3 土壤中重金属生物有效性的影响因素  13-15
    1.2.4 重金属污染对土壤-作物系统的影响  15-18
    1.2.5 不同土壤质地对作物生长的影响  18-19
  1.3 本研究的目的和意义  19-20
  1.4 技术路线  20-21
2 材料与方法  21-25
  2.1 供试材料  21
    2.1.1 供试土壤  21
    2.1.2 重金属试剂  21
  2.2 试验设计  21-22
  2.3 测定方法  22-24
    2.3.1 土壤理化性状的测定  22-23
    2.3.2 土壤生物活性及重金属化学形态的测定  23-24
    2.3.3 小麦植株形态生理生化指标的测定  24
    2.3.4 产量测定  24
  2.4 统计分析  24-25
3 结果与分析  25-59
  3.1 不同质地土壤上 Cr、As 胁迫下小麦生物效应的研究  25-38
    3.1.1 Cr、As 对株高的影响  25-27
    3.1.2 Cr、As 对根长的影响  27-28
    3.1.3 Cr、As 对根系活力的影响  28-30
    3.1.4 Cr、As 对分蘖的影响  30-31
    3.1.5 Cr、As 对分生根数的影响  31-33
    3.1.6 Cr、As 对干物质量的影响  33-36
    3.1.7 Cr、As 对产量性状的影响  36-38
  3.2 不同质地土壤对 Cr、As 胁迫下土壤酶活性的影响  38-42
    3.2.1 Cr、As 对脲酶活性的影响  38-40
    3.2.2 Cr、As 对过氧化氢酶活性的影响  40-42
  3.3 不同质地土壤对 Cr、As 胁迫下阳离子交换量的影响  42-43
    3.3.1 Cr 对阳离子交换量的影响  42-43
    3.3.2 As 对阳离子交换量的影响  43
  3.4 不同质地土壤上 Cr、As 化学形态及其生物有效性的评价  43-59
    3.4.1 不同质地土壤中 Cr、As 化学形态的比较  43-47
    3.4.2 不同质地土壤上小麦植株各器官 Cr、As 含量的动态变化  47-48
    3.4.3 Cr、As 籽粒富集系数的变化  48-52
    3.4.4 不同土壤中小麦不同器官 Cr、As 吸收积累量的研究  52-55
    3.4.5 土壤中化学形态与植株中 Cr、As 积累量的相关性评价  55-59
4 讨论与结论  59-65
  4.1 讨论  59-63
    4.1.1 Cr、As 胁迫下不同质地土壤中 Cr、As 生物有效性评价  59-60
    4.1.2 Cr、As 胁迫下不同质地土壤中土壤-小麦系统响应的分析  60-62
    4.1.3 小麦各器官 Cr、As 吸收积累的差异分析  62-63
  4.2 结论  63-65
参考文献  65-74
致谢  74-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-77

Cr、As胁迫下土壤—小麦系统对不同土壤质地的响应及生物有效性评价

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