超积累植物筛选及污染土壤植物修复过程研究
发布时间：2021-04-25 09:01
超积累植物是植物提取修复的核心,同时也是污染环境修复领域研究的热点与前沿。针对目前已发现的超积累植物数量与对重金属提取种类较少的现状,并根据修复实践的需求,本研究确立了以超积累植物的筛选为主要研究内容并就一些强化措施进行了初步探索,同时根据已报道的植物修复研究的阶段性成果,对污染土壤植物修复的基本概念、原理、方式、强化机制等相关的修复过程进行了系统总结,结果如下:（1）超积累植物应同时具有四个基本特征,即临界含量特征、转移特征、耐性特征和富集系数特征。（2）龙葵和球果蔊菜是Cd超积累植物,在Cd投加浓度为25mg/kg条件下,其茎和叶中Cd含量分别为103.80mg/kg和124.57mg/kg及107.70mg/kg和150.10mg/kg。植物体内积累的Cd主要分布在茎和叶中。这2种植物不具有同时超积累Pb、Cu或Zn的能力。（3）施加鸡粪后植物对Cd的提取率提高了35.7%～97.0%;采用开花期收获超积累植物的复种方式,植物提取率可以提高到1.43倍和1.75倍。（4）以杂草为筛选对象,将成为筛选超积累植物的一个突破口。（5）盆栽筛选试验具有可操作性强、易于实施等优点,是筛选超...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院沈阳应用生态研究所)辽宁省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
上篇 文献综述
第一章 植物修复技术的提出
1.1 植物修复的基本概念
1.2 植物修复的定义
1.3 植物修复基本类型
1.3.1 植物降解修复
1.3.2 根际圈生物降解修复
1.3.3 植物提取修复
1.3.4 植物挥发修复
1.3.5 植物稳定修复
1.4 植物修复的优势与特点
第二章 植物修复的基本原理
2.1 根际圈在污染土壤修复中的作用
2.1.1 植物根的生理生态作用
2.1.2 植物根分泌物及其作用
2.1.2.1 根分泌物的种类
2.1.2.2 根分泌的特性与机理
2.1.2.3 根分泌物的生态效应
2.1.2.4 根分泌物在植物修复中的作用
2.1.3 菌根真菌对根际圈内污染物的修复功能
2.1.3.1 内生菌根真菌
2.1.3.2 外生菌根真菌
2.1.4 根际圈细菌对污染物的修复功能
2.1.4.1 对重金属的吸附作用及机理
2.1.4.2 对有机污染物的降解作用及机理
2.1.5 根际圈其它生物对污染物的修复作用
2.2 吸收、积累与排泄的关系
2.3 植物修复的技术可行性分析
2.3.1 有机污染物质的可生物降解性
2.3.2 重金属污染物的水溶性分析
2.3.3 植物、微生物资源十分丰富
第三章 重金属污染土壤的植物修复
3.1 重金属污染特点
3.2 重金属对植物的伤害及机理
3.2.1 重金属对植物萌发和生长的影响
3.2.2 重金属对植物的生理伤害
3.3 植物对重金属的抗性机制
3.3.1 阻止重金属进入体内
3.3.2 将重金属排出体外
3.3.3 植物对重金属的活性钝化
3.3.4 抗氧化防卫系统的作用
3.3.5 植物生态型改变的适应性反应
3.4 重金属的植物挥发修复
3.5 重金属的植物稳定修复
3.6 重金属的植物提取修复
3.6.1 超积累植物的概念
3.6.2 超积累植物的修复机理
3.6.2.1 根际圈重金属的活化
3.6.2.2 超积累植物对重金属的吸收与运输
3.6.2.3 超积累植物对重金属的积累机制
3.6.3 超积累植物筛选方法
3.6.4 超积累植物性状改良的分子生物学研究
3.6.5 植物提取修复技术研究
第四章 有机污染物植物修复
4.1 有机污染物的植物降解机理
4.2 有机污染物植物修复研究进展
第五章 植物修复过程研究若干问题探讨
5.1 植物修复强化机制问题
5.1.1 修复植物的性能强化
5.1.1.1 作物育种技术的利用
5.1.1.2 化学制剂的施用
5.1.1.3 微生物制剂的使用
5.1.2 修复植物的技术强化
5.1.2.1 注重污染土壤的翻耕和整平
5.1.2 2 充分利用修复植物的水肥需求规律
5.1.2.3 采取必要措施缩短修复周期
5.1.2.4 利用种子包衣技术促进修复植物种子早生快发
5.1.2.5 注意病虫害的防治
5.1.2.6 修复植物的搭配种植
5.1.2.7 污染土壤中重金属的活化
5.2 植物修复的生物量处理方式
5.3 植物修复局限性及尚待解决的问题
下篇 实验研究
第六章 选题依据与研究内容
6.1 本研究的目的和意义
6.2 主要研究内容
6.2.1 超积累植物筛选对象的确定
6.2.2 重金属元素的选择
6.2.3 试验方法及研究内容
第七章 杂草中具重金属超积累特征植物盆栽筛选研究
7.1 材料与方法
7.1.1 试验场地的环境条件与参试植物种
7.1.2 试验处理
7.1.3 盆栽试验与植物生长期管理
7.1.4 样品分析及数据统计
7.2 结果与分析
7.2.1 植物对重金属耐性及积累能力强弱的划分标准
7.2.2 对复合污染耐性较弱且具有超积累特征的植物
7.2.3 耐性较强且具有超积累特征的植物
7.2.4 耐性较弱但地上部富集系数大于1 的植物
7.2.5 对Cd单一污染耐性较强的非超积累植物
7.2.6 耐性较强的非超积累植物
7.2.7 耐性较弱的非超积累植物
7.3 讨论与结论
7.3.1 超积累植物的基本特征
7.3.2 结论
第八章 铅锌矿区具重金属超积累特征植物的研究
8.1 材料与方法
8.1.1 铅锌矿概况
8.1.2 杂草植物及土壤样品的采集
8.1.3 样品分析及数据统计
8.2 结果与分析
8.2.1 坑口周围土壤重金属污染特点
8.2.2 植物对重金属的积累特性
8.2.3 植物地上部重金属含量与土壤中重金属浓度的关系
8.3 小结
第九章 龙葵和球果蔊菜对重金属超积累特征的确认研究
9.1 超积累特征植物的盆栽浓度梯度试验
9.1.1 材料与方法
9.1.2 结果与分析
9.1.2.1 植物对Cd污染的耐性特点
9.1.2.2 植物对Cd的积累特性
9.2 高浓度污染小区超积累特征植物研究
9.2.1 材料与方法
9.2.1.1 试验地点及参试植物种
9.2.1.2 小区土壤处理
9.2.1.3 植物的田间管理
9.2.1.4 样品分析及数据统计
9.2.2 结果与分析
9.2.2.1 植物对Cd污染的耐性比较
9.2.2.2 植物对Cd的积累特性
9.3 铅锌矿区采样分析方法重点筛选超积累植物
9.3.1 材料与方法
9.3.2 结果与分析
9.4 污灌区重金属超积累特征植物研究
9.4.1 材料与方法
9.4.1.1 沈阳张士灌区概况
9.4.1.2 杂草植物及土壤样品采集
9.4.1.3 样品分析及数据统计
9.4.2 结果与分析
9.4.2.1 张士灌区土壤Cd污染特点
9.4.2.2 植物对Cd的积累特性
9.4.2.3 植物地上部Cd含量与土壤中Cd浓度的关系
9.5 小结
第十章 超积累特征植物的施肥强化研究
10.1 材料与方法
10.1.1 盆栽试验与参试植物种
10.1.2 样品分析与数据统计
10.2 结果与分析
10.2.1 盆栽土壤的基本理化性质
10.2.2 鸡粪对土壤中Cd有效性的影响
10.2.3 鸡粪对提高植物对Cd耐性的作用
10.2.4 鸡粪对提高植物提取Cd的效率分析
10.3 小结
第十一章 超积累特征植物的生物量强化调控研究
11.1 材料与方法
11.1.1 盆栽试验与参试植物种
11.1.2 样品分析与数据统计
11.2 结果与分析
11.2.1 植物地上部干物质分配特点
11.2.2 开花期植物地上部Cd积累特性
11.3 小结
第十二章 主要结论与建议
12.1 龙葵和球果蔊菜是Cd超积累植物
12.2 几点粗浅认识
12.2.1 植物根际圈是污染土壤中特殊的生态修复单元
12.2.2 超积累植物一般应具有四个基本特征
12.2.3 以杂草为研究对象将成为超积累植物筛选的一个突破口
12.2.4 室外盆栽筛选试验是筛选超积植物值得尝试的一种方法
12.2.5 未污染区也可能存在超积累植物
12.2.6 与现代农业高新技术相结合是植物修复污染土壤大规模应用的一条捷径
12.2.7 植物修复后生物量处理思路
12.3 建议
参考文献
博士期间发表、待发表文章及专利和专著章节
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]重金属污染土壤植物修复基本原理及强化措施探讨[J]. 魏树和,周启星. 生态学杂志. 2004(01)
[2]植物络合素及其合酶在重金属抗性中的功能研究进展[J]. 冯保民,麻密. 应用与环境生物学报. 2003(06)
[3]石油降解菌的筛选及其降解能力的研究[J]. 卢显妍,尹华,彭辉,张娜. 环境污染治理技术与设备. 2003(12)
[4]紫云英（Astragalus siniucus L.）对重金属胁迫的响应[J]. 倪才英,陈英旭,骆永明,田光明. 中国环境科学. 2003(05)
[5]超富集植物治理重金属污染土壤研究进展[J]. 刘小梅,吴启堂,李秉滔. 农业环境科学学报. 2003(05)
[6]宝山堇菜（Viola baoshanensis）——一种新的镉超富集植物[J]. 刘威,束文圣,蓝崇钰. 科学通报. 2003(19)
[7]重金属污染土壤的植物修复技术[J]. 邢前国,潘伟斌,张太平. 生态科学. 2003(03)
[8]土壤-植物系统中磷对重金属生物有效性的影响机制[J]. 陈世宝,朱永官,杨俊诚. 环境污染治理技术与设备. 2003(08)
[9]重金属污染土壤的电动修复技术研究进展[J]. 周东美,邓昌芬. 农业环境科学学报. 2003(04)
[10]多环芳烃污染土壤的植物与微生物修复研究进展[J]. 程国玲,李培军,王凤友,周启星,台培东,韩桂云,张海荣. 环境污染治理技术与设备. 2003(06)
博士论文
[1]典型香薷属植物对铜的耐性和吸收特性及污染土壤植物修复机理研究[D]. 姜理英.浙江大学 2003
本文编号：3159107
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院沈阳应用生态研究所)辽宁省
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【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
上篇 文献综述
第一章 植物修复技术的提出
1.1 植物修复的基本概念
1.2 植物修复的定义
1.3 植物修复基本类型
1.3.1 植物降解修复
1.3.2 根际圈生物降解修复
1.3.3 植物提取修复
1.3.4 植物挥发修复
1.3.5 植物稳定修复
1.4 植物修复的优势与特点
第二章 植物修复的基本原理
2.1 根际圈在污染土壤修复中的作用
2.1.1 植物根的生理生态作用
2.1.2 植物根分泌物及其作用
2.1.2.1 根分泌物的种类
2.1.2.2 根分泌的特性与机理
2.1.2.3 根分泌物的生态效应
2.1.2.4 根分泌物在植物修复中的作用
2.1.3 菌根真菌对根际圈内污染物的修复功能
2.1.3.1 内生菌根真菌
2.1.3.2 外生菌根真菌
2.1.4 根际圈细菌对污染物的修复功能
2.1.4.1 对重金属的吸附作用及机理
2.1.4.2 对有机污染物的降解作用及机理
2.1.5 根际圈其它生物对污染物的修复作用
2.2 吸收、积累与排泄的关系
2.3 植物修复的技术可行性分析
2.3.1 有机污染物质的可生物降解性
2.3.2 重金属污染物的水溶性分析
2.3.3 植物、微生物资源十分丰富
第三章 重金属污染土壤的植物修复
3.1 重金属污染特点
3.2 重金属对植物的伤害及机理
3.2.1 重金属对植物萌发和生长的影响
3.2.2 重金属对植物的生理伤害
3.3 植物对重金属的抗性机制
3.3.1 阻止重金属进入体内
3.3.2 将重金属排出体外
3.3.3 植物对重金属的活性钝化
3.3.4 抗氧化防卫系统的作用
3.3.5 植物生态型改变的适应性反应
3.4 重金属的植物挥发修复
3.5 重金属的植物稳定修复
3.6 重金属的植物提取修复
3.6.1 超积累植物的概念
3.6.2 超积累植物的修复机理
3.6.2.1 根际圈重金属的活化
3.6.2.2 超积累植物对重金属的吸收与运输
3.6.2.3 超积累植物对重金属的积累机制
3.6.3 超积累植物筛选方法
3.6.4 超积累植物性状改良的分子生物学研究
3.6.5 植物提取修复技术研究
第四章 有机污染物植物修复
4.1 有机污染物的植物降解机理
4.2 有机污染物植物修复研究进展
第五章 植物修复过程研究若干问题探讨
5.1 植物修复强化机制问题
5.1.1 修复植物的性能强化
5.1.1.1 作物育种技术的利用
5.1.1.2 化学制剂的施用
5.1.1.3 微生物制剂的使用
5.1.2 修复植物的技术强化
5.1.2.1 注重污染土壤的翻耕和整平
5.1.2 2 充分利用修复植物的水肥需求规律
5.1.2.3 采取必要措施缩短修复周期
5.1.2.4 利用种子包衣技术促进修复植物种子早生快发
5.1.2.5 注意病虫害的防治
5.1.2.6 修复植物的搭配种植
5.1.2.7 污染土壤中重金属的活化
5.2 植物修复的生物量处理方式
5.3 植物修复局限性及尚待解决的问题
下篇 实验研究
第六章 选题依据与研究内容
6.1 本研究的目的和意义
6.2 主要研究内容
6.2.1 超积累植物筛选对象的确定
6.2.2 重金属元素的选择
6.2.3 试验方法及研究内容
第七章 杂草中具重金属超积累特征植物盆栽筛选研究
7.1 材料与方法
7.1.1 试验场地的环境条件与参试植物种
7.1.2 试验处理
7.1.3 盆栽试验与植物生长期管理
7.1.4 样品分析及数据统计
7.2 结果与分析
7.2.1 植物对重金属耐性及积累能力强弱的划分标准
7.2.2 对复合污染耐性较弱且具有超积累特征的植物
7.2.3 耐性较强且具有超积累特征的植物
7.2.4 耐性较弱但地上部富集系数大于1 的植物
7.2.5 对Cd单一污染耐性较强的非超积累植物
7.2.6 耐性较强的非超积累植物
7.2.7 耐性较弱的非超积累植物
7.3 讨论与结论
7.3.1 超积累植物的基本特征
7.3.2 结论
第八章 铅锌矿区具重金属超积累特征植物的研究
8.1 材料与方法
8.1.1 铅锌矿概况
8.1.2 杂草植物及土壤样品的采集
8.1.3 样品分析及数据统计
8.2 结果与分析
8.2.1 坑口周围土壤重金属污染特点
8.2.2 植物对重金属的积累特性
8.2.3 植物地上部重金属含量与土壤中重金属浓度的关系
8.3 小结
第九章 龙葵和球果蔊菜对重金属超积累特征的确认研究
9.1 超积累特征植物的盆栽浓度梯度试验
9.1.1 材料与方法
9.1.2 结果与分析
9.1.2.1 植物对Cd污染的耐性特点
9.1.2.2 植物对Cd的积累特性
9.2 高浓度污染小区超积累特征植物研究
9.2.1 材料与方法
9.2.1.1 试验地点及参试植物种
9.2.1.2 小区土壤处理
9.2.1.3 植物的田间管理
9.2.1.4 样品分析及数据统计
9.2.2 结果与分析
9.2.2.1 植物对Cd污染的耐性比较
9.2.2.2 植物对Cd的积累特性
9.3 铅锌矿区采样分析方法重点筛选超积累植物
9.3.1 材料与方法
9.3.2 结果与分析
9.4 污灌区重金属超积累特征植物研究
9.4.1 材料与方法
9.4.1.1 沈阳张士灌区概况
9.4.1.2 杂草植物及土壤样品采集
9.4.1.3 样品分析及数据统计
9.4.2 结果与分析
9.4.2.1 张士灌区土壤Cd污染特点
9.4.2.2 植物对Cd的积累特性
9.4.2.3 植物地上部Cd含量与土壤中Cd浓度的关系
9.5 小结
第十章 超积累特征植物的施肥强化研究
10.1 材料与方法
10.1.1 盆栽试验与参试植物种
10.1.2 样品分析与数据统计
10.2 结果与分析
10.2.1 盆栽土壤的基本理化性质
10.2.2 鸡粪对土壤中Cd有效性的影响
10.2.3 鸡粪对提高植物对Cd耐性的作用
10.2.4 鸡粪对提高植物提取Cd的效率分析
10.3 小结
第十一章 超积累特征植物的生物量强化调控研究
11.1 材料与方法
11.1.1 盆栽试验与参试植物种
11.1.2 样品分析与数据统计
11.2 结果与分析
11.2.1 植物地上部干物质分配特点
11.2.2 开花期植物地上部Cd积累特性
11.3 小结
第十二章 主要结论与建议
12.1 龙葵和球果蔊菜是Cd超积累植物
12.2 几点粗浅认识
12.2.1 植物根际圈是污染土壤中特殊的生态修复单元
12.2.2 超积累植物一般应具有四个基本特征
12.2.3 以杂草为研究对象将成为超积累植物筛选的一个突破口
12.2.4 室外盆栽筛选试验是筛选超积植物值得尝试的一种方法
12.2.5 未污染区也可能存在超积累植物
12.2.6 与现代农业高新技术相结合是植物修复污染土壤大规模应用的一条捷径
12.2.7 植物修复后生物量处理思路
12.3 建议
参考文献
博士期间发表、待发表文章及专利和专著章节
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]重金属污染土壤植物修复基本原理及强化措施探讨[J]. 魏树和,周启星. 生态学杂志. 2004(01)
[2]植物络合素及其合酶在重金属抗性中的功能研究进展[J]. 冯保民,麻密. 应用与环境生物学报. 2003(06)
[3]石油降解菌的筛选及其降解能力的研究[J]. 卢显妍,尹华,彭辉,张娜. 环境污染治理技术与设备. 2003(12)
[4]紫云英（Astragalus siniucus L.）对重金属胁迫的响应[J]. 倪才英,陈英旭,骆永明,田光明. 中国环境科学. 2003(05)
[5]超富集植物治理重金属污染土壤研究进展[J]. 刘小梅,吴启堂,李秉滔. 农业环境科学学报. 2003(05)
[6]宝山堇菜（Viola baoshanensis）——一种新的镉超富集植物[J]. 刘威,束文圣,蓝崇钰. 科学通报. 2003(19)
[7]重金属污染土壤的植物修复技术[J]. 邢前国,潘伟斌,张太平. 生态科学. 2003(03)
[8]土壤-植物系统中磷对重金属生物有效性的影响机制[J]. 陈世宝,朱永官,杨俊诚. 环境污染治理技术与设备. 2003(08)
[9]重金属污染土壤的电动修复技术研究进展[J]. 周东美,邓昌芬. 农业环境科学学报. 2003(04)
[10]多环芳烃污染土壤的植物与微生物修复研究进展[J]. 程国玲,李培军,王凤友,周启星,台培东,韩桂云,张海荣. 环境污染治理技术与设备. 2003(06)
博士论文
[1]典型香薷属植物对铜的耐性和吸收特性及污染土壤植物修复机理研究[D]. 姜理英.浙江大学 2003
本文编号：3159107
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3159107.html
