凹土对重金属铜污染下辣椒苗生长的影响
目 录
1 引言 3
1.1 重金属铜性质与用途 3
1.2 重金属铜污染现状 3
1.3 凹土的性质以及在环境方面的应用 4
1.4 研究意义 4
2 材料与方法 4
2.1 供试材料 4
2.2 实验设计 4
2.3 测定内容 5
2.4 数据分析 6
3 结果与分析 6
3.1 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒生长特性的影响 7
3.2 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒叶绿素含量的影响 8
3.2 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒可溶性糖的影响 10
3.2 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒可溶性蛋白的影响 11
3.3 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒丙二醛含量的影响 13
3.4 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒根系活力的的影响 15
4 讨论 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 引言
随着设施农业的迅速发展以及化学肥料与农药等农用化学品的过量使用，越来越多的重金属离子被释放到农田土壤，已经成为在农田土壤中常见的有机污染物，严重影响土壤健康质量，且该类污染物可以通过植物吸收进入食物链，对农产品安全与人体健康带来潜在威胁。随着矿产资源的大量开发,农药、化肥的广泛使用以及城市污泥、污水的农用,重金属对土壤、水体的污染越来越严重 [1]。
某些重金属是植物生长的必需元素, 例如: Cu是某些氧化酶( 如多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶) 的成分, 可以影响氧化还原过程, 参与光合作用的电子传 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
递;当超过某一数值时, 都会对植物产生一定的毒害作用, 轻则植物体的代谢过程发生紊乱, 生长发育受阻, 重则导致植物死亡[2]。
重金属对植物的呼吸作用的影响显著，但随着作用时间的延长, 呼吸作用降低, 表现为抑制作用[3]。重金属对植物的核酸代谢产生显著的影响, 蚕豆根尖的DNA、RNA含量和DNase、Rnase 活性随溶液中Cd2+ 浓度的升高而降低, Cd也影响蚕豆根尖的细胞分裂, 延长细胞分裂的周期。张义贤[4]研究了8种重金属对大麦根尖细胞的遗传毒害, 认为他们都能抑制细胞分裂和染色体畸变, 导致出现染色体断裂、粘连、体细胞染色体不等交换、染色体环等畸变形式。Cd2+ 也对蚕豆DNA 合成和DNA 修复有影响, 且Cd2+ 浓度越高抑制作用越强。
脯氨酸是重要的渗透调节物质, 植物体内脯氨酸含量的增加是植物对逆境胁迫的一种适应性反应。研究表明, 小白菜根内游离脯氨酸的含量随培养液中Cd2+ 浓度的升高而增加[5]。
凹土又叫凹凸棒面粘土、凹凸棒石粘土、凹凸棒土等，是以凹凸棒石为主要成分的一种粘土矿物，其典型分子式为Mg5Si8O2(OH)2(OH2)4 4H2O是具有特殊纤维状晶体形态结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物，其具有独特的吸附、脱色、悬浮、触变、胶体、充填、流变性、热稳定性和抗盐性等物化性能。凹土呈白色、灰白色、青灰色、灰绿色或弱丝绢光泽，土质较好，质轻、性脆，吸水性较好，湿时有粘性和可塑性[6]。国内凹凸棒粘土矿主要分布于江苏盱眙、安徽嘉山、四川、山东、甘肃、山西、贵州、内蒙等地，是我国优势非金属矿之一。截至2008年底，通过各矿区勘查统计及资源潜力远景预测，盱眙地区凹土矿资源量为8.9亿吨，约占世界探明储量的50%，占中国探明储量的74%，是国内惟一具有开采价值的蕴藏地[7]。
目前，凹土已经应用到作物生产、工业处理、动物生产、水产养殖等诸多产业中。其中，在工业生产中主要用于污水处理方面，工业废水种类繁多，成分复杂，处理方法各异，而吸附法作为一种较为成熟且行之有效的方法，得到了广泛应用[8]。
本次实验通过添加4个浓度梯度的凹土于铜污染的土壤中，测定出辣椒苗在凹土添加前后的理化性质的差异。探讨凹土对于铜污染下辣椒苗的影响，旨在为凹土应用于铜污染土壤的修复提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 供试材料
土壤选择农田表层土壤（0-20 cm），于2015年11月采集。土壤采集后拣出动植物残体，砖石瓦块等杂物，晒半干并且成小颗粒或细土。
辣椒幼苗由淮安市蔬菜研究所提供。
凹土是淮安市盱眙县鸿庆凹土有限公司生产，纯度99%，研磨过70目(0.25mm)。
硫酸铜溶液包括五水硫酸铜和水配制成而成，无水硫酸铜购于淮安国药化学试剂有限公司。
2.2 实验设计
重金属铜离子分为100mg/kg与200mg/kg两种，凹土浓度设置为0、10g/kg、20g/kg、30g/kg、40g/kg五个梯度。将不同浓度的凹土加入含有不同浓度的铜离子污染土壤中，一共8个处理（包括3个对照）。
实验处理如下：
CK：土 4kg/盆
处理1：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg
处理2：土 4kg/ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 10g/kg
处理3：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 20g/kg
处理4：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 30g/kg
处理5：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 40g/kg
处理6：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg
处理7：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 10g/kg
处理8：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 20g/kg
处理9：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 30g/kg
处理10：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 40g/kg
将上述配好的土样装盆（约占花盆体积的2/3）放置一周左右，置于温室中。然后将辣椒苗种植在以上11种不同浓度处理过的污染土壤中，一共10个处理（包括1个对照），每个处理做3次重复，每个盆种植辣椒苗6株，共33盆。每2-3天对辣椒苗进行观察与照料，每隔15天测量指标，重复3次。
本次实验开始于2015年11月5日，所有指标第一次测完在2015年11月20日。第二次测量在2015年11月26日，测试结束日期为2015年12月7日。第三次测定日期在2015年11月25日，对辣椒苗形态指标进行了测定。元旦过后，2016年1月4日进行了生理特性的测定。整个实验结束于2016年1月10日。
2.3 测定内容
2.3.1 形态指标
包括株高（茎基部至植株最高点的垂直距离），根长（茎基部至根部最低点的垂直距离），根系体积（排水法），茎粗（为第一叶痕茎基部的粗度，用游标卡尺测量），叶片数（直接数数），鲜重（直接称量），干重（将鲜重的叶片包于报纸中放入烘箱内烘干的重量）。
2.3.2 生理指标
1 引言 3
1.1 重金属铜性质与用途 3
1.2 重金属铜污染现状 3
1.3 凹土的性质以及在环境方面的应用 4
1.4 研究意义 4
2 材料与方法 4
2.1 供试材料 4
2.2 实验设计 4
2.3 测定内容 5
2.4 数据分析 6
3 结果与分析 6
3.1 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒生长特性的影响 7
3.2 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒叶绿素含量的影响 8
3.2 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒可溶性糖的影响 10
3.2 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒可溶性蛋白的影响 11
3.3 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒丙二醛含量的影响 13
3.4 凹土对重金属铜污染土壤中辣椒根系活力的的影响 15
4 讨论 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 引言
随着设施农业的迅速发展以及化学肥料与农药等农用化学品的过量使用，越来越多的重金属离子被释放到农田土壤，已经成为在农田土壤中常见的有机污染物，严重影响土壤健康质量，且该类污染物可以通过植物吸收进入食物链，对农产品安全与人体健康带来潜在威胁。随着矿产资源的大量开发,农药、化肥的广泛使用以及城市污泥、污水的农用,重金属对土壤、水体的污染越来越严重 [1]。
某些重金属是植物生长的必需元素, 例如: Cu是某些氧化酶( 如多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶) 的成分, 可以影响氧化还原过程, 参与光合作用的电子传 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
递;当超过某一数值时, 都会对植物产生一定的毒害作用, 轻则植物体的代谢过程发生紊乱, 生长发育受阻, 重则导致植物死亡[2]。
重金属对植物的呼吸作用的影响显著，但随着作用时间的延长, 呼吸作用降低, 表现为抑制作用[3]。重金属对植物的核酸代谢产生显著的影响, 蚕豆根尖的DNA、RNA含量和DNase、Rnase 活性随溶液中Cd2+ 浓度的升高而降低, Cd也影响蚕豆根尖的细胞分裂, 延长细胞分裂的周期。张义贤[4]研究了8种重金属对大麦根尖细胞的遗传毒害, 认为他们都能抑制细胞分裂和染色体畸变, 导致出现染色体断裂、粘连、体细胞染色体不等交换、染色体环等畸变形式。Cd2+ 也对蚕豆DNA 合成和DNA 修复有影响, 且Cd2+ 浓度越高抑制作用越强。
脯氨酸是重要的渗透调节物质, 植物体内脯氨酸含量的增加是植物对逆境胁迫的一种适应性反应。研究表明, 小白菜根内游离脯氨酸的含量随培养液中Cd2+ 浓度的升高而增加[5]。
凹土又叫凹凸棒面粘土、凹凸棒石粘土、凹凸棒土等，是以凹凸棒石为主要成分的一种粘土矿物，其典型分子式为Mg5Si8O2(OH)2(OH2)4 4H2O是具有特殊纤维状晶体形态结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物，其具有独特的吸附、脱色、悬浮、触变、胶体、充填、流变性、热稳定性和抗盐性等物化性能。凹土呈白色、灰白色、青灰色、灰绿色或弱丝绢光泽，土质较好，质轻、性脆，吸水性较好，湿时有粘性和可塑性[6]。国内凹凸棒粘土矿主要分布于江苏盱眙、安徽嘉山、四川、山东、甘肃、山西、贵州、内蒙等地，是我国优势非金属矿之一。截至2008年底，通过各矿区勘查统计及资源潜力远景预测，盱眙地区凹土矿资源量为8.9亿吨，约占世界探明储量的50%，占中国探明储量的74%，是国内惟一具有开采价值的蕴藏地[7]。
目前，凹土已经应用到作物生产、工业处理、动物生产、水产养殖等诸多产业中。其中，在工业生产中主要用于污水处理方面，工业废水种类繁多，成分复杂，处理方法各异，而吸附法作为一种较为成熟且行之有效的方法，得到了广泛应用[8]。
本次实验通过添加4个浓度梯度的凹土于铜污染的土壤中，测定出辣椒苗在凹土添加前后的理化性质的差异。探讨凹土对于铜污染下辣椒苗的影响，旨在为凹土应用于铜污染土壤的修复提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 供试材料
土壤选择农田表层土壤（0-20 cm），于2015年11月采集。土壤采集后拣出动植物残体，砖石瓦块等杂物，晒半干并且成小颗粒或细土。
辣椒幼苗由淮安市蔬菜研究所提供。
凹土是淮安市盱眙县鸿庆凹土有限公司生产，纯度99%，研磨过70目(0.25mm)。
硫酸铜溶液包括五水硫酸铜和水配制成而成，无水硫酸铜购于淮安国药化学试剂有限公司。
2.2 实验设计
重金属铜离子分为100mg/kg与200mg/kg两种，凹土浓度设置为0、10g/kg、20g/kg、30g/kg、40g/kg五个梯度。将不同浓度的凹土加入含有不同浓度的铜离子污染土壤中，一共8个处理（包括3个对照）。
实验处理如下：
CK：土 4kg/盆
处理1：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg
处理2：土 4kg/ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 10g/kg
处理3：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 20g/kg
处理4：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 30g/kg
处理5：土 4kg/盆+CuSO45H2O 100mg/kg+凹土 40g/kg
处理6：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg
处理7：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 10g/kg
处理8：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 20g/kg
处理9：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 30g/kg
处理10：土 4kg/盆+CuSO45H2O 200mg/kg+凹土 40g/kg
将上述配好的土样装盆（约占花盆体积的2/3）放置一周左右，置于温室中。然后将辣椒苗种植在以上11种不同浓度处理过的污染土壤中，一共10个处理（包括1个对照），每个处理做3次重复，每个盆种植辣椒苗6株，共33盆。每2-3天对辣椒苗进行观察与照料，每隔15天测量指标，重复3次。
本次实验开始于2015年11月5日，所有指标第一次测完在2015年11月20日。第二次测量在2015年11月26日，测试结束日期为2015年12月7日。第三次测定日期在2015年11月25日，对辣椒苗形态指标进行了测定。元旦过后，2016年1月4日进行了生理特性的测定。整个实验结束于2016年1月10日。
2.3 测定内容
2.3.1 形态指标
包括株高（茎基部至植株最高点的垂直距离），根长（茎基部至根部最低点的垂直距离），根系体积（排水法），茎粗（为第一叶痕茎基部的粗度，用游标卡尺测量），叶片数（直接数数），鲜重（直接称量），干重（将鲜重的叶片包于报纸中放入烘箱内烘干的重量）。
2.3.2 生理指标
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