辣椒与玉米间作对重金属吸收的影响及其机理的研究

发布时间：2016-06-27 21:23

第 1 章 绪论

由于 Cd 的半衰期较长，能够较长时间的累计在人体内，难以自然排出体外[24]，人体内累积的 Cd 会影响钙的正常代谢，易使人出现骨软化病和骨质疏松的症状[25]。王淑英等[26]经过对沈阳市的张士污灌区调查发现，其拥有长达 30 年的污灌历史，当地居民长期食用镉含量超标的大米，而导致尿中的 Cd 含量升高，风湿性关节炎、溃疡病、肾炎等疾病的平均死亡率皆高于对照组，癌症的平均死亡率也逐年增加。早在 1955~1927 年间日本就曾发生过历史上著名的“痛骨病”事件，导致痛骨病发生的主要原因是，地居民长期食用和饮用被 Cd 污染了的农作物和水源造成的。不仅如此，Cd 使相关酶的含量降低，从而严重影响机体的生殖功能[27]。Pb 对人体的影响十分严重，当儿童体内的 Pb 含量超标时，会严重影响其智力发育和生长发育。就算是成年人体内有极少量的 Pb 存在时，也会对人体的健康造成损害，即使与 Pb 污染的环境进行隔离，经过治疗使体内的血铅含量显著下降，也无法修复受损的组织和器官，Pb 对人体的伤害将是永久行的、无法修复的[28]。
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第 2 章 辣椒与玉米间作对重金属 Cd、Pb 吸收的影响

2.1 材料与方法

植物各部位的重金属含量的提取采用微波消解法：首先将天平预热 20 min，称取植物样品 0.2 g 放入已用硝酸侵泡过的消解管内，进行编号。然后向消解管内加入硝酸（6 mL）和过氧化氢（2 mL），其比例为 3:1。放入消解仪内消解约，待温度降到 60 ℃，取出消解罐。最后将消解罐放入赶酸仪进行赶酸，直至变粘稠，将消解罐取下，冷却后，加入 0.25 mLHNO3使粘稠物溶解，然后转至 25 mL 比色管中，定容至 25 mL。

2.2 结果与分析

图 2.2 显示了土壤中不同浓度重金属 Cd 在间作、非间作辣椒根、茎、叶、果实中的积累。由图 2.2-a）可知，土壤中重金属 Cd 的浓度 0.49 mg•kg-1，间作和非间作处理没有差别，辣椒根、叶中 Cd 含量高，间作与非间作辣椒根分别超过了土壤中 Cd 含量的 20.41 %、22.45 %，间作与非间作辣椒叶中 Cd 含量分别超过土壤中 Cd 含量的 16.33 %、20.41 %，并且间作辣椒根、叶中 Cd 的含量略低于非间作，但间作后未能使辣椒的根、叶与非间作之间的差异达到显著性。辣椒茎中重金属Cd 含量最低，间作与非间作辣椒中 Cd 的含量分别低于土壤中 Cd 含量的 30.61 %、20.41 %。辣椒果实中的 Cd 含量略高于其茎中的含量，间作和非间作低于土壤中Cd 含量的 16.33 %、14.29 %。

第 3 章 间作对重金属胁迫下辣椒的生长与光合特性的影响..........21

3.1 材料与方法...........21
3.2 结果与分析.............23
3.3 讨论...............34
3.4 小结.......................35
第 4 章 间作对重金属胁迫下辣椒土壤酶活性的影响........................37
4.1 材料与方法........37
4.2 结果与分析.....................39
4.3 讨论.........41
4.4 小结.......................................42
第 5 章 重金属 Cd 影响下间作辣椒土壤细菌群落结构............43
5.1 材料与方法...........43
5.2 结果与分析.....46
5.3 讨论................51
5.4 小结.......... 52

第 5 章 重金属 Cd 影响下间作辣椒土壤细菌群落结构

5.1 材料与方法

通过对 Cd 影响下间作辣椒根际土壤中的细菌群落结构进行研究，我们发现，重金属 Cd、间作对土壤环境的影响，土壤中的微生物群落结构发生了变化。在本实验中，我们采用了 PCR-DGGE 的方法进行研究。但没有得到含较多清晰条带的图谱，这种情况可能与本实验采用的方法有关。本实验在 PCR 扩增上采用的是一步扩增方法，而很多研究采用的是二步扩增方法[120，121]，获得了清晰的DGGE 图谱。本实验却不能获得含较多清晰条带的图谱，这其中与实验方法可能有关，也可能与样品中细菌多样性覆盖率较低有关，，郑春雨[122]采用 PCR 二步扩增方法，但是也没能够获得含较多清晰条带的图谱。

5.2 结果与分析

图 5.3 中 10 个处理分别为 Cd 影响下间作与非间作（对照）辣椒根际土壤总DNA 细菌 PCR 产物的 DGGE 图谱。每个处理中能够清晰辨别的条带数有 6~8 条。各个处理差异不明显。由于本实验只进行了一步 PCR 扩增，导致 DGGE 条带比较少。另外，DGGE图谱分析法也不能很好的比较各个处理中细菌群落组成与多样性特点，因此我们委托生工生物工程（上海）股份有限公司对部分处理进行了宏基因组 16sDNA 测序。（1）Cd 影响下间作与非间作辣椒处理的数据信息统计由表 5.1 可以看出，间作的序列读长多。原始的读长（Rav-num）：CKA4 为21679，TA4 为 25320；CKA0 为 18898，TA0 为 21487。QC 之后的读长（Clean-num）为 CKA4 为 21673，TA4 为 25311；CKA0 为 18894，TA0 为 21480。原始序列的平均长度为 453.2 ~ 455.4，QC 之后序列的平均长度为 414.8 ~ 417.1，序列的平均长度差别不大。

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第 6 章 结论与展望

本文通过根箱实验，研究在不同浓度的重金属 Cd、Pb 胁迫下，单作、间作辣椒对重金属积累的差异，探讨间作对辣椒重金属吸收、作物生长与光合特征、土壤酶活性与土壤微生物种群结构等的影响。本研究主要得出以下结论：（1）在重金属 Cd（0.5~16 mg•kg-1）、Pb（50~1600 mg•kg-1）胁迫下，辣椒根部对重金属的积累量大于茎、叶、果实。与玉米间作后，辣椒各部位 Cd、Pb 的浓度均低于非间作。间作辣椒土壤中可交换态及碳酸盐结合态的生物可利用性最高，非间作辣椒土壤中其含量略低，但差异不显著。（2）在重金属 Cd、Pb 胁迫下辣椒的株高、茎粗、叶片数等生长指标下降；根重、茎重、叶重、单果重、单株产量等生物量降低；叶绿素 a、叶绿素 b 以及叶片的净光合速率、气孔导度、胞间 CO2浓度、蒸腾速率等光合指标受到抑制，其抑制程度随着 Cd、Pb 浓度的升高而加强。与玉米间作后，重金属 Cd、Pb 对辣椒各项指标的抑制程度，都得到了缓解，但与同浓度的非间作处理比较，均未达到显著水平。

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参考文献（略）

本文编号：62438