蓖麻对铅锌污染土壤的适应性及其机理研究

【摘要】蓖麻(RicinuscommunistL.)属大戟科(Euphorbiaceae)蓖麻属(Ricinus)一年生或多年生草本植物,其根系强大,抗逆性强,适应性广,是具有重要生态经济价值的工业油料植物。本研究以蓖麻为盆栽试验材料,采用不同体积比的铅锌尾矿渣、泥炭土、有机菌肥及黄土作为生长基质,对蓖麻的种子萌发、幼苗生长、生理生化指标及不同生长时期4种重金属元素的积累特性进行了观测分析,探讨蓖麻对铅锌污染土壤的适应与耐受机理,以期为蓖麻修复铅、锌等其它重金属污染土壤的潜力提供依据。主要研究结果如下：(1)基质中一定浓度的铅锌矿渣对蓖麻种子的萌发率、发芽势、成活率及营养生长发育具有促进作用。基质中矿渣为60%(Pb、Zn浓度分别低于1255.37、1428.00mg.kg-1)时,种子的发芽率、发芽势、幼苗成活率及营养生长势均增加,并高于对照组。全矿渣基质中,Pb.Zn浓度高达2339.60mg.kg-1和2143.75mg.kg-1对蓖麻的生长发育产生抑制作用,且高浓度Pb、Zn抑制蓖麻的生殖生长,导致蓖麻结实少或不结实。(2)基质中不同浓度的铅锌矿渣对绿素含量、叶绿体结构及光合生理产生不同影响。基质中低浓度Pb、Zn可提高植株叶片叶绿素含量,且叶绿体结构正常；高浓度Pb、Zn基质(如全矿渣基质)中植株叶绿素含量显著下降,叶绿体数量减少,结构畸形,基粒中类囊体片层趋于溶解,内部结构混沌,淀粉粒数量极少,部分叶绿体解体。一定浓度Pb、Zn对蓖麻的净光合速率有促进作用。随着基质中矿渣掺和比例的下降,净光合速率先增大后逐渐降低,4种基质(B、C、D、E)的净光合速率均值(Pn)分别较对照组G高出11.37%、18.43%、32.94%、21.96%；各基质中植株的蒸腾速率的差异不显著(P>0.05),Pb、Zn元素对蓖麻植株蒸腾速率有一定的促进作用。(3)不同Pb、Zn含量基质对蓖麻叶片抗氧化酶活性产生不同的影响。基质中一定浓度范围的Pb、Zn对叶片抗氧化酶系统的酶活性有促进作用,SOD、POD及CAT活性呈“低促高抑”现象,矿渣含量高于80%(即Pb、Zn浓度分别高于1364.17、2121.00mg.kg-1)时,随着矿渣含量的增加,酶活性逐渐下降,但仍维持在较高水平,说明蓖麻对Pb、Zn有一定的耐性和适应性。同果,MDA含量同样也随Pb、Zn浓度(矿渣含量80%为分界)的升高先上升后下降,在处理组D(矿渣含量80%)处降到最低。(4)不同Pb、Zn含量基质中植株总N、P、K、Ca和Mg的含量存在较显著的差异。全矿渣基质A中植株各器官N、Mg含量低于对照基质中植株,其它基质的植株各器官N、Mg元素含量均高对照；P、K在植株中的吸收累积量与基质中Pb、Zn含量呈正相关,不同基质中植株P、K累积量均大于对照植株的含量；植株中钙累积量在全矿渣基质中达到最大0.36g/kg,随着Pb、Zn.含量的下降,促进作用随之下降,即蓖麻吸收积累的钙含量降低。(5)在不同Pb、Zn含量基质中蓖麻对Pb、Zn、Cu、Cd的积累转移存在差异。在不同Pb、Zn含量基质中,4种重金属在蓖麻生殖生长阶段的不同器官中的含量迁移分配律为根>茎>叶>果,Pb、Zn等重金属在植物体内的迁移量具有一定差异。生长后期,100%矿渣基质中蓖麻的重金属毒害愈加显著,叶片现黑斑,植株矮小,后逐渐死亡。随着重金属浓度的增加,蓖麻中转运系数呈减小趋势。蓖麻在重金属基质的生长发育、生理生化特性及其对重金属的累积和迁移特性表明：蓖麻不属于Pb、Zn的超累积植物,但对铅锌耐性较强,生长速度快,生物量大,可作为铅锌污染土壤修复的油料植物。
【作者】易心钰；
【导师】蒋丽娟；
【作者基本信息】中南林业科技大学，植物学，2014，硕士
【关键词】蓖麻；重金属；种子萌发；营养生长；生殖生长；生理特性；吸收积累；

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