镉低积累小白菜食品安全的农艺调控机制

发布时间：2018-03-08 03:14

本文选题：镉　切入点：小白菜　出处：《浙江大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：镉污染通过食物链对人类造成的危害是一个严重的世界性健康问题。生长在Cd污染土壤上的作物吸收Cd,并通过食物链危害人类健康。生长在Cd污染土壤上的小白菜可食部具有很高的Cd积累能力,这造成了很大的潜在性健康风险。因此,使用土壤改良剂是一种降低小白菜可食部Cd积累的有效途径,可以直接降低Cd的移动性,从而减少Cd对人类健康造成的危害。本研究使用的Cd低积累和Cd高积累品种小白菜品种均来自于之前的筛选和鉴定试验。本研究使用了基本理化性质不同的多种中国典型土壤。研究目的:1)重金属低积累高产高品质小白菜品种的筛选及鉴定,2)研究不同Cd浓度对Cd低积累和Cd高积累小白菜品种的Cd生物有效性,3)研究不同土壤改良剂对降低小白菜Cd吸收和提高食品安全的作用。1、试验研究了生长在Cd污染淋溶土上的Cd低积累品种香港四季中脚黑叶白菜(XGSJ)和Cd高积累品种长梗白菜(CGBC)的Cd生物有效性,通过模拟植物材料对人体消化道的刺激,评价Cd的生物有效性。土壤中Cd的植物有效性采用连续提取法测定,植物收获后分析总Cd含量和生物有效性,并评估其对人类健康的危害。试验设置了6个Cd处理浓度(0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 mg kg-1)。研究发现,Cd处理浓度与土壤Cd浓度以及小白菜地上部Cd积累量呈线性关系,而低积累品种(XGSJ)地上部对Cd的积累量相对较低。研究发现Cd在胃期的吸收量要多过肠期。此外,Cd在第二阶段的有效性绝大部分取决于其在第一阶段的移动性。2、Cd是不利于植物生长的非生物胁迫之一,其不仅影响作物产量以及生长参数,人体食用含Cd的作物之后还会危害健康。本研究为揭示Cd低积累小白菜和Cd高积累小白菜品种在不同Cd浓度处理下的生长参数,测定了氨基酸组分和超微结构的变化,并比较了两个小白菜品种Cd积累能力的差异。与对照相比,增加Cd浓度会显著降低两个品种小白菜的生长速率、生物量、叶片气体交换量以及氨基酸浓度。采用电子显微镜观察发现,高浓度Cd对叶片细胞超微结构的影响与细胞功能损伤相关,例如:细胞壁不规则、细胞膜和叶绿体结构受损,这就会对光合作用产生消极影响,显著抑制植物的生长。能量色散微x射线光谱观察发现两个品种小白菜的叶片细胞微孔结构中都有Cd渗出物,说明两个品种小白菜对Cd胁迫都有着积极的响应,这一发现有助于揭示不同品种小白菜的Cd耐受机制,以及这一物种对生物胁迫和非生物胁迫的响应机制。3、土壤中的Cd污染通过植物可食部位进入食物链是人体健康的一大威胁。本文采用盆栽试验研究了胡敏酸对不同Cd浓度不同类型土壤上生长的不同品种小白菜Cd积累能力的影响,试验结果表明胡敏酸能够显著增加酸性土壤和中性土壤的pH值和阳离子交换量,并显著降低Cd对小白菜的生物有效性。添加胡敏酸后,中性土壤上Cd低积累和Cd高积累品种小白菜地上部Cd含量分别降低7-34%和19-35%,酸性土壤上分别降低22-34%和11-26%。但是,在碱性土壤上的试验则对小白菜地上部Cd含量没有影响。施用胡敏酸后,中性土壤和酸性土壤生长的两个小白菜品种地上部生物量均有增加。因此,Cd低积累小白菜品种与施用胡敏酸相结合将会是一种有效的植物提取方法,并且可以降低食用生长在中性以及酸性土壤的小白菜所产生的健康风险。4、生物炭是一种用于Cd低积累作物品种以避免吸收Cd从而确保食品安全的生态友好型材料,本研究添加了 5种以不同废弃物为原料的生物炭研究其对有益金属微量元素的移动性、中性土壤生长的两个小白菜品种Cd生物有效性及积累量的影响。研究发现物种生物炭都能显著提高两种小白菜的地上部干重,而CM和TGW对地上部干重的影响作用更为显著,这可能是由于其石灰效应以及促进了土壤养分的供给所致。施用TGW和CM两种生物炭与其他生物炭相比,降低了两种小白菜地上部的干重。5、有机改良剂是一种减轻重金属污染土壤的金属毒害行之有效的方法。本研究旨在评估牛粪(CM)及其制成的生物炭(CMB)作为土壤有机改良剂对酸性土壤生长的Cd低积累小白菜(Aijiaoheiye 333)和Cd高积累小白菜(Zhouyeheiyoudonger)的Cd有效性及积累量的影响。研究发现,酸性红壤上施用CM以及CMB可以提高土壤pH值,降低Cd的植物有效性。随着CMB使用率的增加,Cd低积累小白菜Aijiaoheiye 333和Cd高积累小白菜Zhouyeheiyoudonger的Cd积累量都显著性降低。
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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S634.3

【参考文献】