四种植物净化农田废水的生理基础与分子机制研究
发布时间：2021-10-20 06:06
设施农业栽培周期短、种植结构单一、复种指数高,且追求高产高效益,在生产过程中往往过度施用氮肥。大量未被植物吸收的化肥不仅会引起土壤次生盐渍化影响生产而且还会引起河流、湖泊等水体的富营养化,产生严重的环境问题。人工湿地是一种新型的污水处理技术,与传统污水处理技术相比具有经济、易操作、高效、稳定、能耗少、无需化学试剂等优点,具有广阔的应用前景。目前对人工湿地的研究多侧重于湿地床基质的搭配、植物的选择、植物的去污效果等方面,而对湿地植物适应湿地环境的生理代谢以分子机制的研究较少。已有的研究表明湿地植物在污水的净化过程中起到重要的作用,但对基质和微生物的贡献及作用报道还不多,湿地植物吸收代谢农田废水的分子机理还未见报道。本研究用玉溪杞麓湖周围蔬菜种植区产生的农田废水处理美人蕉、旱伞竹、水葫芦和丹波大黑豆,通过分析农田废水处理美人蕉、旱伞竹、水葫芦和丹波大黑豆四种植物对废水成分的净化效果及代谢中间产物筛选优势植物,并模拟人工湿地的运行方式在实验室条件下比较人工湿地中的植物、基质和微生物净化农田废水的能力以及植物生理生化特性的变化并分析硝态氮吸收和代谢相关酶活性的变化和调控机制,研究湿地植物净化农...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
縮略词
第一章 绪论
1.1 农田废水产生的原因及影响
1.2 人工湿地发展现状及在治理污水中的应用
1.2.1 人工湿地的发展现状
1.2.2 人工湿地在治理污水中的应用
1.2.3 湿地植物在净化污水方面的应用
1.3 植物吸收硝态氮的机制
1.3.1 植物吸收硝态氮的生理基础
1.3.2 硝态氮吸收的分子机制
1.4 质膜H~+-ATPASE的研究进展
1.4.1 质膜H~+-ATPASE的结构
1.4.2 质膜H~+-ATPASE的功能
1.4.3 质膜H~+-ATPASE的调控机制
1.5 植物14-3-3蛋白的研究进展
1.5.1 14-3-3蛋白的分类
1.5.2 14-3-3蛋白的结构
1.5.3 植物14-3-3蛋白的功能
1.6 本研究的目的和意义
第二章 优势人工湿地植物的筛选
2.1 材料与方法
2.1.1 材料培养
2.1.2 植物材料处理
2.1.3 农田废水成分的测定
2.1.3.1 农田废水pH的测定
2.1.3.2 农田废水NO_3~-浓度的测定
2.1.3.3 农田废水PO_4~(3-)浓度的测定
2.1.4 四种植物净化农田废水的能力分析
2.1.4.1 植物鲜重增长率测定
2.1.4.2 处理期间农田废水中NO_3~-浓度测定
2.1.4.3 处理期间农田废水中PO_4~(3-)浓度测定
2.1.4.4 实验结束后四种植物各组织中NO_3~-浓度测定
2.1.4.5 实验结束后四种植物各组织中PO_4~(3-)浓度测定
2.1.5 废水处理前后植物体内物质含量变化测定
2.1.6 数据处理
2.2 结果与分析
2.2.1 农田废水成分分析
2.2.2 植物鲜重增长率的变化
2.2.3 四种植物净化废水中硝态氮的效率
2.2.4 四种植物净化废水中正磷酸根的效率
2.2.5 实验结束后四种植物各组织中NO_3~-含量的变化
2.2.6 实验结束后四种植物各器官PO_4~(3-)含量的变化
2.2.7 植物代谢废水成分的核磁分析
2.3 讨论
第三章 人工湿地系统对农田废水的净化能力分析
3.1 材料和方法
3.1.1 植物材料培养
3.1.2 植物材料处理
3.1.2.1 MIL系统的组成
3.1.2.2 MIL系统处理方式设计
3.1.3 MIL系统处理后农田废水主要成分的测定
3.1.4 MIL系统基质对农田废水硝态氮的吸收
3.1.5 MIL系统基质对农田废水正磷酸根的吸收
3.1.6 农田废水处理下相关生理指标的测定
3.1.7 MIL系统可培养微生物的净化能力分析
3.1.8 数据处理
3.2 结果
3.2.1 MIL系统处理后农田废水中硝态氮浓度的变化
3.2.2 MIL系统处理后农田废水中正磷酸盐浓度的变化
3.2.3 MIL系统基质对农田废水硝态氮的吸收能力分析
3.2.4 MIL系统基质对农田废水正磷酸盐的吸收能力分析
3.2.5 MIL系统农田废水对美人蕉生理特性的影响
3.2.6 MIL系统可培养微生物净化废水的能力分析
3.3 讨论
3.3.1 MIL系统基质成分净化农田废水效果的分析
3.3.2 MIL系统农田废水环境对植物生理水平的影响
3.3.3 MIL系统微生物对农田废水的净化效果分析
第四章 美人蕉吸收代谢农田废水中硝态氮的机理分析
4.1 材料与方法
4.1.1 美人蕉的培养
4.1.2 农田废水处理下美人蕉体内质膜H~+-ATPase活性的测定
4.1.3 农田废水处理下美人蕉体内质膜H~+-泵活性的测定
4.1.4 美人蕉对最适硝态氮浓度农田废水的筛选
4.1.5 激活剂氯化镁预处理美人蕉最适浓度的筛选
4.1.6 美人蕉的处理
4.1.7 激活剂氯化镁预处理后美人蕉对硝态氮吸收效率的测定
4.1.8 激活剂氯化镁预处理后美人蕉质膜H~+-ATPase活性的测定
4.1.9 激活剂氯化镁预处理后美人蕉质膜氢泵活性的测定
4.1.10 免疫共沉淀
4.1.11 抑制剂VA预处理后美人蕉最适浓度的筛选
4.1.12 抑制剂VA预处理后美人蕉硝酸盐吸收效率的测定
4.1.13 抑制剂VA预处理后美人蕉硝质膜H~+-ATPase活性的测定
4.1.14 抑制剂VA预处理后美人蕉质膜氢泵活性的测定
4.1.15 农田废水处理前后美人蕉硝酸还原酶活性的测定
4.1.16 农田废水处理前后美人蕉谷氨酰胺合成酶活性的测定
4.1.17 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 美人蕉吸收硝酸盐相关酶活性测定
4.2.1.1 农田废水处理对美人蕉质膜H~+-ATPase活性影响
4.2.1.2 农田废水处理对美人蕉H~+-泵活性影响
4.2.2 氯化镁的应用对美人蕉吸收硝酸盐的作用分析
4.2.2.1 氯化镁的应用对美人蕉植株吸收硝酸盐效率的影响
4.2.2.2 氯化镁预处理对美人蕉质膜H~+-ATPase活性和氢泵活性的影响
4.2.2.3 氯化镁预处理对美人蕉根中质膜H~+-ATPase与14-3-3蛋白互作水平的影响
4.2.3 VA的应用对美人蕉吸收硝酸盐的作用分析
4.2.3.1 VA的应用对美人蕉植株吸收硝酸盐效率的影响
4.2.3.2 氯化镁预处理对美人蕉质膜H~+-ATPase活性和氢泵活性的影响
4.2.4 农田废水处理对美人蕉硝酸还原味活性的影响
4.2.5 农田废水处理对美人谷氣酷胺合成贿活性的影响
4.3 讨论
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工湿地系统研究技术展望[J]. 赵昕悦,杨基春,邱珊,焉志远,马放. 东北师大学报(自然科学版). 2013(02)
[2]水葫芦污水治理及资源化利用研究进展[J]. 王云英,周洪文,彭慧,纪兰. 江苏农业科学. 2012(07)
[3]人工湿地研究进展[J]. 段素明,黄先飞,胡继伟,林陶,王义,罗晋. 贵州农业科学. 2012(03)
[4]水生植物对污染水体氮磷的净化效果研究[J]. 方焰星,何池全,梁霞,金海,马志飞,詹跃武,张亚克,张绚璇. 水生态学杂志. 2010(06)
[5]谈人工湿地的类型及其功能[J]. 董连祥,于晨. 林业勘查设计. 2010(01)
[6]不同氮效率水稻生育后期氮素积累转运特征[J]. 叶利庭,宋文静,吕华军,栗艳霞,沈其荣,张亚丽. 土壤学报. 2010(02)
[7]美人蕉人工湿地对城市生活污水的净化研究[J]. 曹优明. 环境科学与技术. 2009(07)
[8]植物硝酸还原酶功能的研究进展[J]. 田华,段美洋,王兰. 中国农学通报. 2009(10)
[9]修复富营养化水体的潜流湿地中微生物生物量特征[J]. 付融冰,朱宜平,杨海真,顾国维. 环境科学. 2008(10)
[10]水葫芦净化富营养化水体有机物的研究[J]. 高运强,王荣富. 安徽农学通报. 2008(11)
硕士论文
[1]应用水生植物去除水中氮、磷及重金属的研究[D]. 周宁晖.南京理工大学 2012
本文编号：3446387
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
縮略词
第一章 绪论
1.1 农田废水产生的原因及影响
1.2 人工湿地发展现状及在治理污水中的应用
1.2.1 人工湿地的发展现状
1.2.2 人工湿地在治理污水中的应用
1.2.3 湿地植物在净化污水方面的应用
1.3 植物吸收硝态氮的机制
1.3.1 植物吸收硝态氮的生理基础
1.3.2 硝态氮吸收的分子机制
1.4 质膜H~+-ATPASE的研究进展
1.4.1 质膜H~+-ATPASE的结构
1.4.2 质膜H~+-ATPASE的功能
1.4.3 质膜H~+-ATPASE的调控机制
1.5 植物14-3-3蛋白的研究进展
1.5.1 14-3-3蛋白的分类
1.5.2 14-3-3蛋白的结构
1.5.3 植物14-3-3蛋白的功能
1.6 本研究的目的和意义
第二章 优势人工湿地植物的筛选
2.1 材料与方法
2.1.1 材料培养
2.1.2 植物材料处理
2.1.3 农田废水成分的测定
2.1.3.1 农田废水pH的测定
2.1.3.2 农田废水NO_3~-浓度的测定
2.1.3.3 农田废水PO_4~(3-)浓度的测定
2.1.4 四种植物净化农田废水的能力分析
2.1.4.1 植物鲜重增长率测定
2.1.4.2 处理期间农田废水中NO_3~-浓度测定
2.1.4.3 处理期间农田废水中PO_4~(3-)浓度测定
2.1.4.4 实验结束后四种植物各组织中NO_3~-浓度测定
2.1.4.5 实验结束后四种植物各组织中PO_4~(3-)浓度测定
2.1.5 废水处理前后植物体内物质含量变化测定
2.1.6 数据处理
2.2 结果与分析
2.2.1 农田废水成分分析
2.2.2 植物鲜重增长率的变化
2.2.3 四种植物净化废水中硝态氮的效率
2.2.4 四种植物净化废水中正磷酸根的效率
2.2.5 实验结束后四种植物各组织中NO_3~-含量的变化
2.2.6 实验结束后四种植物各器官PO_4~(3-)含量的变化
2.2.7 植物代谢废水成分的核磁分析
2.3 讨论
第三章 人工湿地系统对农田废水的净化能力分析
3.1 材料和方法
3.1.1 植物材料培养
3.1.2 植物材料处理
3.1.2.1 MIL系统的组成
3.1.2.2 MIL系统处理方式设计
3.1.3 MIL系统处理后农田废水主要成分的测定
3.1.4 MIL系统基质对农田废水硝态氮的吸收
3.1.5 MIL系统基质对农田废水正磷酸根的吸收
3.1.6 农田废水处理下相关生理指标的测定
3.1.7 MIL系统可培养微生物的净化能力分析
3.1.8 数据处理
3.2 结果
3.2.1 MIL系统处理后农田废水中硝态氮浓度的变化
3.2.2 MIL系统处理后农田废水中正磷酸盐浓度的变化
3.2.3 MIL系统基质对农田废水硝态氮的吸收能力分析
3.2.4 MIL系统基质对农田废水正磷酸盐的吸收能力分析
3.2.5 MIL系统农田废水对美人蕉生理特性的影响
3.2.6 MIL系统可培养微生物净化废水的能力分析
3.3 讨论
3.3.1 MIL系统基质成分净化农田废水效果的分析
3.3.2 MIL系统农田废水环境对植物生理水平的影响
3.3.3 MIL系统微生物对农田废水的净化效果分析
第四章 美人蕉吸收代谢农田废水中硝态氮的机理分析
4.1 材料与方法
4.1.1 美人蕉的培养
4.1.2 农田废水处理下美人蕉体内质膜H~+-ATPase活性的测定
4.1.3 农田废水处理下美人蕉体内质膜H~+-泵活性的测定
4.1.4 美人蕉对最适硝态氮浓度农田废水的筛选
4.1.5 激活剂氯化镁预处理美人蕉最适浓度的筛选
4.1.6 美人蕉的处理
4.1.7 激活剂氯化镁预处理后美人蕉对硝态氮吸收效率的测定
4.1.8 激活剂氯化镁预处理后美人蕉质膜H~+-ATPase活性的测定
4.1.9 激活剂氯化镁预处理后美人蕉质膜氢泵活性的测定
4.1.10 免疫共沉淀
4.1.11 抑制剂VA预处理后美人蕉最适浓度的筛选
4.1.12 抑制剂VA预处理后美人蕉硝酸盐吸收效率的测定
4.1.13 抑制剂VA预处理后美人蕉硝质膜H~+-ATPase活性的测定
4.1.14 抑制剂VA预处理后美人蕉质膜氢泵活性的测定
4.1.15 农田废水处理前后美人蕉硝酸还原酶活性的测定
4.1.16 农田废水处理前后美人蕉谷氨酰胺合成酶活性的测定
4.1.17 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 美人蕉吸收硝酸盐相关酶活性测定
4.2.1.1 农田废水处理对美人蕉质膜H~+-ATPase活性影响
4.2.1.2 农田废水处理对美人蕉H~+-泵活性影响
4.2.2 氯化镁的应用对美人蕉吸收硝酸盐的作用分析
4.2.2.1 氯化镁的应用对美人蕉植株吸收硝酸盐效率的影响
4.2.2.2 氯化镁预处理对美人蕉质膜H~+-ATPase活性和氢泵活性的影响
4.2.2.3 氯化镁预处理对美人蕉根中质膜H~+-ATPase与14-3-3蛋白互作水平的影响
4.2.3 VA的应用对美人蕉吸收硝酸盐的作用分析
4.2.3.1 VA的应用对美人蕉植株吸收硝酸盐效率的影响
4.2.3.2 氯化镁预处理对美人蕉质膜H~+-ATPase活性和氢泵活性的影响
4.2.4 农田废水处理对美人蕉硝酸还原味活性的影响
4.2.5 农田废水处理对美人谷氣酷胺合成贿活性的影响
4.3 讨论
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工湿地系统研究技术展望[J]. 赵昕悦,杨基春,邱珊,焉志远,马放. 东北师大学报(自然科学版). 2013(02)
[2]水葫芦污水治理及资源化利用研究进展[J]. 王云英,周洪文,彭慧,纪兰. 江苏农业科学. 2012(07)
[3]人工湿地研究进展[J]. 段素明,黄先飞,胡继伟,林陶,王义,罗晋. 贵州农业科学. 2012(03)
[4]水生植物对污染水体氮磷的净化效果研究[J]. 方焰星,何池全,梁霞,金海,马志飞,詹跃武,张亚克,张绚璇. 水生态学杂志. 2010(06)
[5]谈人工湿地的类型及其功能[J]. 董连祥,于晨. 林业勘查设计. 2010(01)
[6]不同氮效率水稻生育后期氮素积累转运特征[J]. 叶利庭,宋文静,吕华军,栗艳霞,沈其荣,张亚丽. 土壤学报. 2010(02)
[7]美人蕉人工湿地对城市生活污水的净化研究[J]. 曹优明. 环境科学与技术. 2009(07)
[8]植物硝酸还原酶功能的研究进展[J]. 田华,段美洋,王兰. 中国农学通报. 2009(10)
[9]修复富营养化水体的潜流湿地中微生物生物量特征[J]. 付融冰,朱宜平,杨海真,顾国维. 环境科学. 2008(10)
[10]水葫芦净化富营养化水体有机物的研究[J]. 高运强,王荣富. 安徽农学通报. 2008(11)
硕士论文
[1]应用水生植物去除水中氮、磷及重金属的研究[D]. 周宁晖.南京理工大学 2012
本文编号：3446387
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