泥炭土改良下铅锌矿渣对泡桐重金属富集特性的影响

作     者：张倩妮 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈永华

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：泡桐 重金属 泥炭土 富集 

摘      要：课题组在前期铅锌矿渣的植物和改良剂筛选试验中发现速生树种泡桐(Paulownia fortunei)对铅锌矿渣的重金属胁迫具有较好的耐性,泥炭土有很好的矿渣改良效果,但其耐性响应机制尚不清楚,本研究以泡桐幼苗为材料,以铅锌尾矿矿渣为基质,泥炭土为改良剂(对照:0,改良一:10%,改良二:20%,改良三:30%)进行室外盆栽试验,研究泡桐对铅锌矿渣最佳泥炭土施加量和重金属的富集特性。然后以最优泥炭土施加量为处理组、红壤和铅锌原矿渣为双对照组再次进行室外盆栽试验,重金属胁迫对泡桐的一系列生理影响进行分析和探讨,以期揭示其耐性机理。主要研究结果如下:一、泥炭土改良下泡桐对铅锌矿渣重金属的富集特性研究(1)Pb、Cu、Cd在泡桐中含量呈现根茎叶,迁移能力较差。泥炭土的施加可以显著降低泡桐体内重金属含量;同时提高泡桐的生物量,但改良组间差异不显著。泡桐对重金属富集系数和转移系数较小,泡桐对Pb的富集系数小于0.01,泡桐对Zn、Cu、Cd的富集系数分别在0.05～0.08、0.10～0.11、0.02～0.04范围内;泡桐对Pb、Zn、Cu、Cd的转运系数分别在0.10～0.30、0.30～0.45、0.35～0.50、0.10～0.20范围内;泡桐对Pb、Zn、Cu、Cd的转移量系数分别在0.10～0.45、0.40～0.50、0.45～0.55、0.10～0.20范围内,说明泡桐不属于超富集植物。泡桐转移量系数均总体上呈现改良组对照组的规律,但改良组间差异不显著。(2)根据泡桐各器官重金属的亚细胞分布,细胞壁组分和可溶性组分是Pb、Zn、Cu、Cd的主要分布位点,细胞壁组分中Pb、Zn、Cu、Cd含量分别占总量的16.4～80.6%、28.6～88.5%、55.7～82.2%、27.0～72.3%;可溶性组分中Pb、Zn、Cu、Cd含量分别占总量的17.7～82.3%、8.1～57.0%、10.4～33.5%、17.5～56.4%。相比对照,泥炭土的施加使得可溶性组分对Pb的固定作用增强,泡桐叶的细胞壁组分对Zn的固定作用增强,泡桐根的可溶性组分对Zn的固定能力增强。泥炭土的施加作用对Cu、Cd作用不明显。(3)以泡桐的生物量、泡桐各改良梯度下Pb、Zn、Cu、Cd的地上部积累量作为筛选指标,得到泥炭土最佳施加比例筛选指标的平均隶属函数值,比较得出最佳施加比例为10%。二、泥炭土改良下铅锌矿渣重金属胁迫对泡桐的影响研究(1)相比于红壤对照组,重金属胁迫抑制了泡桐的生长、根系的发展。降低了泡桐叶片叶绿素的含量,抑制其光合作用、蒸腾作用等正常生命活动,泥炭土的施加对重金属胁迫的抑制具有缓解作用。(2)随着重金属浓度的提高,泡桐叶片MDA含量呈上升趋势,在试验早期、中期,泡桐叶片T-SOD、CAT、POD活性具有先升高后降低的趋势,试验后期泡桐叶片T-SOD、CAT、POD活性呈升高趋势。(3)相比于红壤对照组,重金属胁迫使得泡桐根、茎、叶的微观结构发生变化,在高浓度重金属胁迫下,泡桐叶片细胞结构被破坏、细胞壁变形、细胞质膜出现多处断裂,泥炭土的施加可以有效缓解重金属胁迫对泡桐组织微观结构的影响。(4)泡桐体内糖类、纤维素、有机酸、金属硫蛋白、游离氨基酸等物质可以有效结合重金属离子,高浓度重金属胁迫下,泡桐体内糖类、纤维素、有机酸、金属硫蛋白、游离氨基酸等物质无法正常与重金属离子结合,造成这类物质在体内囤积。