冬小麥、油菜對(duì)砷污染反應(yīng)的比較研究.pdf

1、砷是自然界中的一種元素，廣泛存在于無(wú)機(jī)環(huán)境和有機(jī)物中。砷因自然作用或者人為活動(dòng)而進(jìn)入陸地以及水環(huán)境中。在我國(guó)的湖北、湖南、山西等地方一些土壤中因?yàn)槊禾咳紵约敖饘僖睙挼仍蛏榈暮枯^高，給糧食安全生產(chǎn)、人們生活和健康帶來(lái)了威脅。冬小麥和油菜是我國(guó)廣泛種植的大田作物，在砷污染地區(qū)有不同程度的種植。本文在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外砷對(duì)植物生物有效性研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)土壤培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)相結(jié)合，以冬小麥和油菜兩種作物為材料，應(yīng)用生理生化研究法并結(jié)合砷的

2、在線形態(tài)分離技術(shù)，深入研究了冬小麥和油菜兩種作物對(duì)砷的不同反應(yīng)。 主要研究結(jié)果如下： 1.研究了冬小麥、油菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量對(duì)砷污染的反應(yīng)。結(jié)果表明：當(dāng)砷濃度為30mg/L以上時(shí)，冬小麥根系和莖葉停止生長(zhǎng)，趨于死亡而油菜仍能生長(zhǎng)。30mg/L.砷處理時(shí)，冬小麥莖葉和根系生物量較對(duì)照分別降低了66.7％和78.3％；而相同濃度處理下，油菜的莖葉和根系生物量較對(duì)照卻分別降低了47.5％和27.8％，這說(shuō)明油菜較小麥對(duì)砷有較高耐

3、性。土培條件下，低濃度的砷促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，高濃度的砷抑制小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量。油菜對(duì)砷有較高的耐性，不同砷濃度處理沒有顯著影響油菜的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。兩種作物的可食用部分砷含量都沒有超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)，可以食用。比較油菜和小麥兩種作物對(duì)砷污染的不同反應(yīng)以及砷的累積情況，可知在土壤砷濃度小于60mg/kg時(shí)，油菜、小麥都適合種植；當(dāng)土壤砷濃度為80-100mg/kg時(shí)，適合種植油菜。 2.研究了冬小麥、油菜光合作用特性對(duì)砷污染的反應(yīng)。結(jié)果表明：較低

4、的砷水平顯著提高冬小麥、油菜葉片中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量。不同砷處理顯著降低了冬小麥葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)，影響小麥光合作用的主要因子是氣孔限制。不同的砷水平提高了油菜葉片的Pn、Gs、Ci和Tr，促進(jìn)了油菜的光合作用。這可能是砷顯著提高了葉片中葉綠素的含量，同時(shí)油菜對(duì)砷的吸收較少，砷的毒害作用小使葉片的光合作用能力升高。不同砷水平處理下，冬小麥、油菜光合作用的

5、不同反應(yīng)說(shuō)明砷對(duì)二者光合作用的影響機(jī)理不同，具體原因需進(jìn)一步研究。在不同的生育期，隨著土壤中砷濃度的增加，冬小麥的光合作用在低砷濃度處理時(shí)增加，高砷處理時(shí)顯著降低；而油菜光合作用受砷影響不顯著，證明油菜較小麥對(duì)砷有更高耐性。 3.研究了冬小麥、油菜養(yǎng)分吸收對(duì)砷污染的反應(yīng)。結(jié)果表明：砷主要累積在冬小麥和油菜的根系，轉(zhuǎn)移到地上部分的量比較少只有根系砷濃度的1％-5％。溶液Ca、Mg含量有不同程度提高。砷不同程度影響小麥、油菜根系中

6、Fe、Mn、Cu和Zn等含量。油菜吸收和轉(zhuǎn)移養(yǎng)分元素到莖葉中的能力要強(qiáng)于小麥，尤其油菜將P、Fe元素從根系轉(zhuǎn)移到莖葉的能力很強(qiáng)，這可能是油菜較小麥對(duì)砷有較高耐性的原因之一。兩種作物根系中Fe和P是營(yíng)養(yǎng)元素中最容易受到砷影響的兩種元素。 4.研究了砷污染下不同磷肥濃度對(duì)冬小麥、油菜生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：缺磷時(shí)，高砷處理對(duì)油菜的毒害程度要比小麥嚴(yán)重；施入適當(dāng)?shù)牧追屎?，油菜表現(xiàn)出對(duì)砷污染有較高的耐性，生長(zhǎng)和產(chǎn)量不容易受到影響，磷肥顯

7、著降低了砷對(duì)油菜毒害。砷污染下，小麥?zhǔn)芰椎挠绊懖淮?，磷肥的施用?duì)降低砷對(duì)小麥的毒害有一定作用，但效果不十分明顯。在200mg/kg砷污染的土壤中，適當(dāng)施用磷肥，對(duì)小麥和油菜的生長(zhǎng)有利，但是過(guò)高的磷肥會(huì)加重砷對(duì)小麥的毒害。在砷高度污染的土壤中，更適合種植油菜。 5.研究了冬小麥、油菜體內(nèi)砷含量和形態(tài)的變化。結(jié)果表明：冬小麥能夠積累較高濃度的砷在體內(nèi)。相較于冬小麥，油菜吸收累積砷的濃度要比冬小麥低。進(jìn)入植物體內(nèi)的砷，主要存在于冬小

8、麥和油菜的根系，轉(zhuǎn)移到地上部分的砷含量很低，為根系砷濃度的0.2％-1.5％。砷主要以無(wú)機(jī)三價(jià)態(tài)和五價(jià)態(tài)存在于冬小麥和油菜的根系和葉片中，且三價(jià)態(tài)的砷含量高于五價(jià)態(tài)砷的含量。隨著溶液中砷濃度的提高，三價(jià)態(tài)的砷含量顯著提高，而五價(jià)態(tài)砷含量變化不大。 6.研究了冬小麥、油菜酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)對(duì)砷污染的反應(yīng)。結(jié)果表明：砷脅迫下，兩種作物通過(guò)酶系統(tǒng)(SOD、CAT和POD)和非酶系統(tǒng)(Vc、-SH、GSH和PCs)的反應(yīng)抵抗或降低砷對(duì)作