适宜于青藏高原种植的耐镉牧草品种筛选

发布时间：2020-06-12 09:01

【摘要】：青藏高原素有“世界屋脊”和“地球第三极”之称,是我国乃至亚洲的“江河源”、气候变化的“感应器”和生物多样性保护的重要区域。青藏高原矿产资源丰富,是我国重要的有色金属、贵金属矿床集中分布区之一。近年来,随着青藏高原经济发展的需求,矿产资源大规模开发,开采、加工、使用、废弃等过程使大量镉、铅等重金属残留至土壤,造成重金属污染。由于青藏高原脆弱的生态系统抗干扰能力低,土地一旦遭到污染和破坏,将很难在短期内恢复。同时,已有大量研究证明,重金属也可以伴随细颗粒通过大气长距离传输迁移至远离污染源的地区。因此,青藏高原重金属污染土壤的修复治理工作迫在眉睫。植物修复技术因具有高效低耗、方法简便、保持水土和美化环境等优点。但植物修复技术也有自身的局限性,对于环境条件不适合超富集植物生长的污染场地无法使用植物修复技术,这就限制了植物修复技术的应用。目前,镉污染土壤的生物修复主要集中在镉超积累植物的研究,但镉超积累植物生长缓慢、生物量小,不适宜在青藏高原地区生长。因此,选择适宜于青藏高原镉污染土壤生长的植物种类对重金属土壤修复具有重要意义。基于此,本研究选择根系发达、分枝多、生物量大、耐频繁刈割、适宜于青藏高原地区生长的禾本科青稞(Hordeum vulgare L.var.nude Hook.F.)和豆科紫花苜蓿(Medicago sativa L.)等修复植物材料,研究不同禾本科和豆科植物种子外源镉的耐受性,外源镉处理条件下不同pH对潜在重金属镉修复植物青稞和紫花苜蓿的影响,以及外源镉处理条件下草酸对潜在重金属镉修复植物青稞和紫花苜蓿W3的影响。主要研究结果如下:1)对25份供试植物(11份不同品种青稞、2份不同品种垂穗披碱草、12份不同品种紫花苜蓿)种子而言,低质量浓度的镉(≤10 mg/L)对其萌发指标如发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数具有促进效应,当镉浓度为5 mg/L时,促进作用最显著(P0.05)。随着镉浓度的提高,镉对种子产生毒害胁迫,萌发指标显著降低(P0.05)。综合而言,青稞品种昆仑14号、门农1号、门源亮兰,紫花苜蓿品种WL525H2(9)、WL903、WL243H2共6份植物材料的种子萌发能力、幼苗生长状况和耐镉能力较高,可作为潜在的重金属镉修复植物材料。2)外施镉对25份供试植物种子幼苗生长的抑制效应比对种子萌发产生的抑制效应更显著,即种子幼苗的生长状况往往比种子的萌发情况更能体现镉的毒性大小,尤其胚芽和胚根长度的变化是一个重要的指标,可指示植物受到重金属毒害的大小。当镉浓度≥30 mg/L时对植株幼苗生长抑制严重,其根长、芽长、根鲜重、芽鲜重均显著降低。另外,外施重金属镉对根系的抑制效应大于胚芽,当镉浓度为40 mg/L甚至更高时,严重抑制植物幼苗胚根的生长。3)未施加镉和低浓度镉(5 mg/L)处理下,pH对潜在重金属镉修复植物禾本科青稞品种昆仑14号和豆科紫花苜蓿品种WL525H2(9)的各项萌发指标及幼苗生长指标的影响不显著(P0.05),但在高浓度镉(≥30 mg/L)处理条件下,碱性环境(pH=9)能够缓解镉胁迫对潜在重金属镉修复植物禾本科青稞品种昆仑14号和豆科紫花苜蓿品种WL525H2(9)的毒害作用,显著促进其种子萌发指标及幼苗生长指标(P0.05)。4)未施加镉和低浓度镉(5 mg/L)处理下,不同浓度的有机酸(草酸)对潜在重金属镉修复植物禾本科青稞品种昆仑14号和豆科紫花苜蓿品种WL525H2(9)的各项萌发指标及幼苗生长指标的影响不显著(P0.05),但在高浓度镉(≥30 mg/L)处理条件下,施加6 mmol/L的草酸后镉胁迫对潜在重金属镉修复植物禾本科青稞品种昆仑14号和豆科紫花苜蓿品种WL525H2(9)的毒害作用显著小于未施加草酸和施加2 mmol/L的草酸处理,显著促进植物种子萌发指标及幼苗生长指标(P0.05)。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S54

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