环境工程毕业论文1

编号 本科生毕业设计 (论文 ) 题目： 铅 与酸雨 对大豆植株 生物量 的复合 影响 环境与土木工程 学院 环境工程 专业 学 号 1003080114 学生姓名 毛春 霞 指导教师 王丽红 副 教授 二 一 二 年 六 月 摘要 I 摘 要 本文采用水培法研究铅 (Pb)与酸雨 (AR)对大豆 (Glycine max)不同生育期生物量的复合影响。实验结果表明： (1) 单一 AR 或 Pb 处理后， 幼苗期 大豆各生物量指标 (叶片面积、 单位 叶鲜干重、茎鲜干重、根鲜干重 )均下降，伤害随 pH 值降低或 Pb 浓度增加而增大，具有明显的剂量 -效应关系。不同器官对 AR 或 Pb 的响应不同，呈现如下规律：根 茎 叶。 AR 或 Pb 对其它 生育期 (开花结荚期和 鼓粒期 )大豆的规律与 幼苗期 相似，降低程度呈现如下规律： 幼苗期 开花结荚期 鼓粒期 。 90 mgL-1 Pb 对开花结荚期大豆伤害最小。 (2) pH 3.0 AR 与 Pb 复合处理后， 幼苗期 大豆植株生物量最低，随着生育阶段向后推移，生长减缓，复合污染对大豆生物量的影响逐渐减小，尤其是 AR 与 35mgL-1Pb 复合处理组。 pH 3.5 与 Pb 处理后， 幼苗期 大豆植株，茎、根生物量减少程度低于其它处理组，且其长势较好，而这种优势在其它生育期不明显。 pH 4.5 与 150 mgL-1 Pb 复合处 理下， 幼苗期 大豆自我保护机制失效 。 与对照相比， 鼓粒期 大豆植株结荚数 明显下降。复合处理组大豆根生物量指标降低程度 茎 叶。复合处理组大豆生物量降低程度高于单一 AR 和 Pb处理组， 鼓粒期 差异相对较小 。 上述结果可为科学评价突发性 AR 与 Pb 污染对不同生育期植物的影响提供理论依据。 关键词： 酸雨；铅；生物量；产量；鲜 (干 )重 Abstract II ABSTRACT This paper is engaged in an experiment to explore the compound effects of the Lead (Pb) and acid rain (AR) on biomass of water cultured soybean (Glycine max) plants in different growing periods. The results showed that: (1) With the AR or Pb treatment, biomass indexes (leaf area, fresh and dry weight of leaf, stem and root) of soybean seedlings were all decreased, and the lower the pH of AR was or the higher the Pb concentration was, the more serious the damage was. Besides, the response of different organs to the AR or Pb treatment varied, the decrease degree order of biomass was: root stem leaf. It was similar that the damage orders of other growth stages (the beginning pod stage and the beginning seed stage) compared with that of the seedling stage, but the damage degree order was the seedling stagethe beginning pod stagethe beginning seed stage. In addition, during the beginning pod stage, the damage of 90 mgL-1 Pb treatment was the lowest. (2) In the pH3.0 + Pb groups, the biomass of soybean seedlings was lowest； as the soybean plants grew up, the growth rate of the soybean became slower, leading to the less effects of the combined pollution on soybean, especially in the pH3.0 + low 35 mgL-1 Pb group. The decrease degree of the biomass of soybean seedlings in the pH3.5 + Pb groups was lower than that in other groups, which was not obvious under other growth stages. In the pH4.5 + Pb (150 mgL-1) group, the soybean seedlings could not resist the high Pb pollution by its own self-protection. Compared with the control, the number of pods under the beginning seed stage was decreased obviously. Besides, in the AR + Pb groups, the decrease degree of soybean biomass was: rootstemleaf； moreover, compared with AR or Pb treatment, combined pollution caused more decrease of the soybean biomass, and the growth of soybean under the beginning seed stage was better. In this study, it provides a theoretical basis to scientifically evaluate the effects of the sudden acid rain (AR) and Pb pollution on soybean plants under three different growth stages. Keywords: Acid rain； Lead； output； biomass； fresh (dry) weight 目录 i 目 录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.1.1 酸雨的污染现状及其对植物的影响 . 1 1.1.2 土壤中铅的富集及其对农作物的影响 . 2 1.1.3 土壤中酸雨和铅复合现状 . 2 1.1.4 植物生物量与大豆 . 3 1.2 研究意义 . 3 1.3 研究目标和内容 . 3 1.3.1 研究目标 . 3 1.3.2 研究内容 . 3 第 2 章 实验材料和研究方法 . 5 2.1 实验材料 . 5 2.2 主要仪器与试剂 . 5 2.2.1 主要试剂 . 5 2.2.2 主要仪器 . 5 2.3 实验设计 . 5 2.3.1 实验材料培养 . 5 2.3.2 实验处理设置 . 6 2.4 指标测定方法 . 6 2.4.1 叶面积的测定 . 6 2.4.2 叶鲜、干重的测定 . 6 2.4.3 茎鲜、干重的测定 . 6 2.4.4 根鲜、干重的测定 . 6 2.4.5 产量的测定 . 7 第 3 章 结果与分析 . 9 3.1 铅与酸雨对幼苗期大豆生物量的复合影响 . 9 3.2 铅与酸雨对开花结荚期大豆生物量的复合影响 . 11 3.3 铅与酸雨对鼓粒期大豆生物量的影响 . 13 3.4 铅与酸雨对鼓粒期大豆产量的影响 . 15 3.5 鼓粒期产量与植物其他生物量指标的相关性 . 16 第 4 章 结论和展望 . 19 4.1 结论 . 19 目录 ii 4.2 不足与展望 . 20 4.2.1 不足 . 20 4.2.2 展望 . 20 参考文献 . 21 致 谢 . 23 附录 A： 作者在校期间发表的论文 . 25 附录 B：英文缩写与中文名称对照 . 26 附录 C：试验中所需溶液的配制 . 27 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 1 第 1 章 绪论 1.1 研究背景 1.1.1 酸雨的污染现状及其对 植 物的影响 酸雨又称酸沉降 ，分为 “湿沉降 ”与 “干沉降 ”两大类，前者 指 所 有气状污染物或粒状污染物随 降 雨、 雪、 雾或雹等降水形式沉降 到地面 的过程 ，后者 是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程 1。 通常人们将酸雨特 指 为 pH 小于 5.6 的大气降水 ，即湿沉降 2。 酸雨 被认为是 “空中死神 ”，是当今全球污染面积最广 、 危害最大的环境问题之一，也是引起全球关注的重要环境问题之一 。 中国继欧洲与北美后，已 成为 世界 第 三大酸雨区 1，酸雨区 面积约占国土总面积 40%以上 。随着工业化的进行，我国酸雨区面积逐渐扩大， 如重酸雨区 所占国土面积 由 2002 年的 4.9%增加到 2011 的 12.5% 3。 与此同时，酸雨发生频率与酸沉降 强度有加重趋势。据最新数据显示 4： 1993-2007 年各酸雨区酸雨频率和强酸雨频率达最高值，且全年均酸雨日数和酸雨量与总降水量的比值逐年上升。虽然我国已采取措施，曾意欲到 2010 年底减少 10%的二氧化硫排放总量，但是这些 措施 并未完全抑制酸雨发生。 酸沉降区域密布着广大的农业和森林生态系统 。 当酸雨达到一定程强度时 ，直接影响农作物的正常生长 。 一般来说，不同 pH 值酸雨对农作物产量的影响不同 。 pH 值越低，对作物产量的影响也就越大 。 在同一 pH 值酸雨条件下 ， 不同作物响应 也 不同 5。 有关资料报道，不同品种蔬菜对酸雨 的敏感程度不同 。 pH 为 3.5 的高酸性 酸雨 ，对酸敏感的番茄、芹菜、豇豆和黄瓜产量下降 20%；中等敏感性的生菜、四季豆和辣椒产量下降 10%20%；抗性较强的青椒、甘蓝、小白菜、菠菜和胡萝卜产量下降低于 10%5。 酸雨 亦 能引 发 蔬菜叶面黄斑 、 作物生长 良莠不齐、 抗病能力下降 和 产量下降 。 也 有 研究发现 ，酸雨能够造成细胞结构受损 、 植物生长延缓直至死亡 6,7,8。 酸雨可引发土壤酸化，我国酸化土壤主要分布于南方 14 个省区，约占耕地面积的 21%。日益严重的酸化问题已成为制约我国农业生产的重要因素之一。因此， 酸雨对植物危 害 可分为 “自上而下 ”的直接危害和 “自下而上 ”的间接危害 。 直接危害是指酸雨降落到植被冠层表面造成的危害，包括对叶片角质层的腐蚀、叶片细胞的酸化以及通过对冠层叶片的冲刷、淋洗和置换作用造成营养元素淋洗流失，影响叶片光合作用，甚至破坏叶片结构造成可见伤害，对森林植被生产力和寿命造成危害 9。其急性伤害机理包括有离子、质子及自由基效应 10。细胞内电解质 (包含大量植物所需的营养离子 )大量外渗，造成植物营养障碍，细胞电化学平衡破坏，代谢紊乱，从而影响植物的生长发育，使生物量明显下降 11,12。 间接危害是指酸沉 降 导致或 增 大 土壤酸 化，造成盐基阳离子淋溶和有毒金属离子 活化 (能被植物吸收 )， 且随着土壤酸化程度加剧，活性金属离子在土壤溶液中越来越占据重要地位， 进而影响土壤肥力和植被生产力，并使植被根系减少，抵抗干旱等气象灾害能力下降，容易遭受病虫害等 9；改变根际微生物种群结构与数量，影响微生物硝化、氨化作用等；改变土江南大学学士学位论文 2 壤氮素水平和养分循环，抑制植物生长。 1.1.2 土壤中铅 的富集及其对农作物的影响 重金属因其特殊的性质，被广泛应用于冶金、电镀、塑料、燃料等工业 13。长时间和大面积使用重金属已造成重金属元素在土壤表 层持留与积累， 进而危害农作物 14，并通过食物链进入人体， 形成潜在的环境安全隐患 13。重金属污染也因此成为全世界瞩目的环境问题。 尤其是近两年，我国连续爆发重金属污染事件，敲响了重金属污染治理的警钟，而且解决长期积累和遗留的重金属污染问题，已经迫在眉睫。 2010 年，国家下拨 10 亿专项资金提速重金属污染治理。同年，我国国务院环境部特此研究编制了重金属污染综合防治规划 (2010 2015 年 )，按程序报经国务院批准后组织实施，并提议将重金属污染防治列入 “十二五 ”计划中。 铅 (Pb)在环境中具有长期持久性， 又对许多生命组织有很强毒性 。人体 Pb 过量 积累 会导致人体的神经系统、造血系统、消化系统以及生殖系统混乱，尤其对儿童的危害最大 15。人体 Pb 中毒后会出现高度神经机能障碍，严重中毒时，引起血管壁抗力降低，发生动脉内膜炎、血管痉挛和小动脉硬化，还可造成死胎、早产、畸胎以及婴儿精神呆滞等病症。因而 Pb 被公认为对人类最具威胁的有毒重金属之一。 植物可迅速从土壤中吸收 Pb，从而抑制其发育，降低产量和品质 16.17,18。 张好岩等人 19研究表明，低浓度 Pb2+ (100 mg kg-1)胁迫下，过氧化物酶活性升 高，对膜起保护作用； Pb2+浓度 300 mg kg-1 时，随着铅胁迫浓度的增加， 过氧化物酶 活性逐渐降低，清除 H2O2 的能力降低，增加膜脂过氧化程度，导致膜结构受损， 最终使得植株生长缓慢，生物量低 。杜连彩等人 20认为由于 Pb2+通过韧皮部向地上部的运输十分困难， 导致 地上部受 Pb2+胁迫的危害比根系小。水稻地上部分 Pb2+中毒症状为株高、单株叶面积、总干物重、单茎总粒数、结实率降低。陈怀满等 21认为受Pb2+影响后，水稻 成熟期推迟，空秕率增加，含 Pb2+量增加，从而降低产量和品质。 土壤铅污染 对植物影响 的 研究已 然 成为重金属污染的主要 研究 方向之一 22。 1.1.3 土壤中酸雨和铅复合现状 目前 ，我国 酸雨区主要集中在长江以南，包括四川、云南的东部，浙江、福建、江西、湖南、重庆的大部分地区以及长江、珠江三角洲地区 23，这些地区又是 重金属 铅的 污染区24。 事实上， 进入土壤的外源铅很快被土壤胶体吸附固定成为束缚态铅，在自然条件下很难发生迁移。 据已有研究可得， 土 /水系统 pH 值是影响铅等重金属迁移转化和生物有效性的重要因素 25,26。酸雨长期作用会导致土壤酸化，土壤 pH 值降低 ，土壤中的铅离子淋溶加强，赋存 状态改变，解吸量升高，生物可利用性增加 27,28,29。 特别当降雨 pH 值低于 3.5时，土壤中铅形态发生转化，极大地提高了铅转移性；且铅污染越严重的土壤，强酸雨淋洗对其的影响越大，铅溶出的比例也越高 30。因此， 从现实角度来看，酸雨和重金属污染存在空间上的叠加、作用对象 (植物 )上的趋同和影响时间上的相交。 由此产生的重要问题是：酸雨和铅胁迫对植物产生怎样的复合效应？酸雨是否会加重铅对植物的危害？铅污染是否会加重酸雨对植物的危害？上述问题既是科学界关注的焦点，也是我国农业环境安全必须考虑的现实问题。 然而，国 内外有关酸雨胁迫及铅污染对植物生态生理影响的复合作铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 3 用却鲜见报道。 1.1.4 植物生物量 与大豆 植物生物量 变化是体现植物生长发育状况的直接依据 。 有研究表明，地下部和地上部生物量与产量显著相关，且随生长进程，相关系数逐渐增加，在 鼓粒期 相关系数最大 31。 大豆具有较强的抗旱、耐贫瘠等特点，常作为矿区复垦土壤的主要种植作物，特别是近年来采用大豆复垦的面积持续增加。 1.2 研究意义 以大豆幼苗为试材， 以生物量为研究目标，选取影响大豆植株生物量的 叶片面积，叶干重、叶鲜重、茎干重、茎鲜重、根干重、根鲜重、豆荚数、 豆荚鲜重 为实验参数，研究不同浓度铅 与 不同 pH 值酸雨 对三个生育期大豆生物量的复合影响，以期从物质积累角度说明 铅 与 酸雨 对植物生长发育的影响，为科学评价 Pb2+和酸雨污染的环境风险等提供理论依据。 1.3 研究目标和内容 1.3.1 研究目标 通过测定大豆植株三个生育期的叶片面积及 其 鲜干重、茎鲜干重、根鲜干重、豆荚数及 其 鲜重等指标来探讨 铅 与 酸雨 对大豆生物量的 复合 影响 。 1.3.2 研究内容 以重要 粮油兼用作物 大豆为试材 ， 研究铅和酸雨对大豆植株 生物量 的 复合 影响 。主要内容如下： (1) 铅和酸雨对大豆植株 幼苗期 叶 片面积及 其 鲜干重、茎鲜干重、根鲜干重的 复合 影响 ； (2) 铅和酸雨对大豆植株开花结荚期叶片面积及 其 鲜干重、茎鲜干重、根鲜干重的 复合 影响 ； (3) 铅和酸雨对大豆植株鼓粒期叶片面积及鲜干重、茎鲜干重、根鲜干重、豆荚数及其 鲜重的 复合 影响 。 江南大学学士学位论文 4 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 5 第 2 章 实验材料和研究方法 2.1 实验材料 大豆 (Glycine max)“中黄 25”种子 。 2.2 主要仪器与试剂 2.2.1 主要 试剂 表 2-1 实验所用 主要试剂 试剂 级别 生产厂 家 石英砂 分析纯 国药集团化学有限公司 去离子水 分析纯 中国医药 (集团 )上海化学试剂公司 醋酸铅 分析纯 国药集团化学有限公司 浓盐酸 分析纯 国药集团化学有限公司 硝酸钙 分析纯 国药集团化学有限公司 硝酸钾 分析纯 国药集团化学有限公司 硫酸镁 分析纯 国药集团化学有限公司 磷酸二氢钾 分析纯 国药集团化学有限公司 硼酸 分析纯 国药集团化学有限公司 硫酸锰 分析纯 国药集团化学有限公司 硫酸铜 硫酸锌 钼酸 EDTA 硫酸亚铁 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 国药集团化学有限公司 国药集团化学有限公司 国药集团化学有限公司 国药集团化学有限公司 国药集团化学有限公司 2.2.2 主要 仪器 表 2-1 实验所用 主要仪器 仪器名称 生产厂家 EL20 pH 计 梅特勒 托利多仪器 (上海 )有限公司 EL303电子天平 梅特勒 -托利多仪器（上海）有限公司 干燥 /培养两用箱 上海齐欣科学仪器有限公司 CI-203手持式便携激光叶面积仪 SPX-250B-G型光照培养箱 美国 CID公司 上海博迅实业有限公司医疗设备厂 2.3 实验设计 2.3.1 实验材料培养 挑选籽粒饱满、完整无损、大小均匀的大豆 (Glycine max)“中黄 25”种子 ， 用 0.1% HgCl2消毒 5 min，去离子水冲洗 4 次后置于铺有 3 层纱布的培养皿中 (=12 cm)，于恒温培养箱(251.0 oC)中萌发。 待胚根长至 2 cm 移入塑料方盒 (320 mm215 mm100 mm)中，去离子水培养，每盒 15株，每日换水 1 次。 待 第 2 枚真叶出现 后 ，改用 1/2 Hoagland 营养液 ， 室温 255 oC 培养，江南大学学士学位论文 6 日光照 12 h(光强 8 klx)，早晚通气各 1 次，并用去离子水维持 溶液体积 不变 ，每 3 d 换 1次营养液， 培养至第三片复叶刚展开时胁迫处理 16 盒，为 幼苗期 处理组 ； 培养 至植株开花结荚，荚长 1 cm 左右时胁迫处理 16 盒，为开花结荚期 处理组 ； 培养 至豆荚开始鼓粒时胁迫处理 16 盒，为 鼓粒期 处理组 。 2.3.2 实验处理设置 实验设置为： 对照组 (CK)， 铅处理 组 (Pb)， 酸雨 处理组 (AR)， 复合处理组 (Pb+AR)。 结合中国环境土壤质量 标准 32及土壤中可溶性铅约为 20%，一级 土壤中 Pb 浓度 35 mg/Kg (自然背景值，总含铅量 )，二级 土壤中 Pb 浓度 250-350 mg/Kg (总 含铅量 )，三级 土壤中 Pb 浓度 500 mg/Kg (总含铅量 )；兼 酸雨危害现状 (pH 3.5-5.0)33， 不同强度酸雨与不同剂量铅浓度 采用正交试验设 置。 Pb 溶液 浓度梯度设置为 35 mg/L、 90 mg/L 和 150 mg/L，直接加入营养液 中 。酸雨 pH 梯度设置为 pH 3.0、 pH 3.5 和 pH 4.5。 单一 Pb 处理组溶液： 用三合乙酸铅药剂配制成 Pb1 (35 mg/L)、 Pb2 (90 mg/L)、 Pb3 (150 mg/L)的 Pb(CH3COOH)2 溶液 (母液及溶液的配置均用去离子水为溶剂 )。 单一酸雨 处理组溶液： 配制 pH 1 的酸雨母液 ， 然后 将其稀释 成 AR1 (pH=3.0)、 AR2 (pH=3.5)和 AR3 (pH=4.5)的酸雨溶液。 复合处理组溶液：单一 Pb 处理组溶液用酸雨母液调 pH 值 至 3.0、 3.5 和 4.5。 用配好的混合液浸泡大豆植株根部，持续处理 7 d，于 第 8 d，分别测定大豆植株叶片面积及其鲜干重、茎鲜干重 及 根鲜干重 、豆荚数及其鲜重 (鼓粒期 )。 试验设置为： CK、 Pb1 (35 mg/L)、 Pb2 (90 mg/L)、 Pb3 (150 mg/L)、 AR1 (pH=3.0)、AR2 (pH=3.5)、 AR3 (pH=4.5)、 Pb1+AR1、 Pb1+AR2、 Pb1+AR3、 Pb2+AR1、 Pb2+AR2、 Pb2+AR3、Pb3+AR1、 Pb3+AR2、 Pb3+AR3。以上处理均 3 次重复。 2.4 指标测定方法 2.4.1 叶面积的测定 取 3 株植株 ， 用 CI-203 激光叶面积仪叶面积测定仪 (4901 NW Camas Meadows Dr, Camas WA USA)测定茎上的每个叶片面积。 2.4.2 叶鲜、干重的测定 参照文献 34，测定叶 鲜、干重 。 将测完叶面积的叶片全部摘下，用电子天平称得 3 株叶片的鲜重。鲜重 /总叶面积 =单位面积叶鲜重 之后将叶片置于 80oC 烘 箱内经 48h 烘干 ，称其干重。 干重 /总叶面积 =单位面积叶干重 2.4.3 茎鲜、干重的测定 参照文献 34，测定茎 鲜、干重 。 取摘完叶片的茎 ，用电子天平称得 3 株茎的 鲜重。 之后将茎 置于 80oC 烘箱内经 48h 烘干 ，称其干重。 2.4.4 根鲜、干重的测定 参照文献 34，测定根 鲜、干重 。 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 7 先将根剪下，用吸水纸吸干其上水分，用电子天平称得 3 株根系的 鲜重。 之后将根系置于 80oC 烘箱内经 48h 烘干 ，称其干重。 2.4.5 产量 的测定 取 鼓粒期 每个处理组所有的豆荚，记录总豆荚数，之后用电子天平称得其鲜重。 江南大学学士学位论文 8 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 9 第 3 章 结果与分析 3.1 铅 与 酸雨 对 幼苗期 大豆生物量的 复合 影响 表 3-1 和 3-2 显示 不同 pH 值 酸雨 AR (AR1/pH=3.0、 AR2/pH=3.5、 AR3/pH=4.5)与 不同浓度 Pb (Pb1/35 mgL-1、 Pb2/90 mgL-1、 Pb3/150 mgL-1)对 幼苗期 大豆茎与 根鲜重、茎与根干重、总叶面积、单位 面积叶鲜 (干 )重的复合影响。 结果显示 如下 ： 与 CK 相比 ， 单一 pH4.5 AR 处理 时， 叶面积基本不变，叶鲜 (干 )重 、茎 鲜 (干 )重 及根鲜 (干 )重 明显 降低 ，且它们的降度幅度分别为 10.26% (5.13%)、 10.26% (-7.35%)和 14.29% (17.34%)。 pH3.5 时，叶鲜 (干 )重基本不变，叶面积、茎鲜重、根鲜 (干 )重分别下降 33.26%、5.15%、 51.52 (22.18%)，茎干重升高 8.66%。 上述结果表明， pH4.5 和 pH 3.5 AR 胁迫下，根生物量降 低程度高于叶片 、茎 干物质累积 (干重 )下降程度， 推测此 与 AR 根施有关。 pH3.0时， 叶因完全脱落而 使得 单位面积 鲜 (干 )重 无数据 ，茎和根鲜 (干 )重明显降低 ，结果表明，大量 H+运输至茎 和 叶，导致整株植物生物量下降 ，尤其叶片因伤害严重而完全脱落 。 表 3-1 Pb 与 AR 对 幼苗期 大豆植株 单位面积叶鲜 (干 )重及叶面积 的影响 处理组 VLM (g/m2/株 ) SLM (g/m2 /株 ) 叶面积 (cm2/株 ) CK 112.595.63e (100.00) 32.891.64d (100.00) 56.252.81a (100.00) pH4.5 101.045.05f (89.74) 31.201.56ef (94.87) 56.082.80a (99.70) pH3.5 115.435.77de (102.52) 32.681.63de (99.35) 37.541.88de (66.74) pH3.0 / / / Pb 35 122.196.11c (108.52) 33.601.68cd (102.16) 29.461.47f (52.38) Pb 90 126.096.30c (111.99) 28.461.42g (86.52) 47.322.37c (84.13) Pb 150 120.496.02cd (107.01) 31.131.56ef (94.64) 29.881.49f (53.12) pH4.5+Pb35 96.614.83f (85.81) 30.841.54f (93.77) 35.881.79e (63.79) pH4.5+Pb90 136.436.82b (121.17) 39.221.96b (119.26) 39.091.95d (69.50) pH4.5+Pb150 / / / pH3.5+Pb35 124.876.24c (110.91) 32.671.63de (99.33) 52.852.64b (93.96) pH3.5+Pb90 137.926.90b (122.50) 35.181.76c (106.95) 47.852.39c (85.07) pH3.5+Pb150 172.328.62a (153.05) 44.232.21a (134.48) 29.021.45f (51.58) pH3.0+Pb35 / / / pH3.0+Pb90 / / / pH3.0+Pb150 / / / 注： 表中数据为平均值 标准差 ；不同字母表示同列中各处理间差异显著 (P0.05)；括号中 数值 为相对值 ；VLM表示单位面积叶鲜重 ,SLM表示单位面积叶干重 ,Pb35 代表 35 mg/L的 Pb处理 ,“/”代表无数据。 江南大学学士学位论文 10 与 CK 相比，单一 Pb 处理组， 除 单位面积 叶 鲜重 增加 7%-12%， Pb35 组 单位面积 叶干重 与对照 组相近 (未达到差异显著 )外， 其余各处理组 单位面积叶干重 均下降，降低幅度约 为 6%-50%。 叶面积呈现降低趋势，且 与单位面积 叶干重 相比， 叶面积 降低 较严重 。与 CK 相比，茎和根鲜干 (重 )均降低，其中 茎与根鲜重降幅分别 为： Pb2 (29.49%) Pb3 (30.77%) Pb1 (35.90%)和 Pb1 (35.50%) Pb2 (41.13%) Pb3 (48.92%)； 茎与根干重降幅分别为 Pb2 (12.34%) Pb1 (16.80%) Pb3 (17.85%)和 Pb1 (41.13%) Pb2 (43.55%) Pb3 (51.21%)。 从上述结果 可以看出，单一 Pb 胁迫对根生物量 的 减少 程度 大于茎，可能与 Pb从根向叶 的 迁移 规律有关， Pb 在 根部积累 最多，因而产生的伤害也最大。此外， 对 于根的 伤害影响存在明显的剂量 -效应关系，随着 Pb 浓度 增大，伤害作用增强。 表 3-2 Pb 与 AR 对 幼苗期 大豆植株 茎和根鲜 (干 )重 的影响 处理组 茎鲜重 (g10-1/株 ) 茎干重 (g10-1/株 ) 根鲜重 (g/株 ) 根干重 (g10-1/株 ) CK 13.000.65a (100.00) 1.270.06b (100.00) 2.310.12a (100.00) 2.480.12a (100.00) pH4.5 11.670.58c (89.74) 1.360.07a (107.35) 1.980.10b (85.71) 2.050.10b (82.66) pH3.5 12.330.62b (94.87) 1.380.07a (108.40) 1.790.09c (77.49) 1.930.10b (77.82) pH3.0 10.000.50d (76.92) 1.100.06cde (86.35) 1.720.09cde (74.46) 1.490.07cd (60.08) Pb 35 8.330.42f (64.10) 1.060.05de (83.20) 1.49g0.07h (64.50) 1.460.07d (58.87) Pb 90 9.170.46e (70.51) 1.110.06cd (87.66) 1.360.07ij (58.87) 1.400.07de (56.45) Pb 150 9.000.45e (69.23) 1.040.05ef (82.15) 1.180.06k (51.08) 1.210.06f (48.79) pH4.5+Pb35 6.500.33h (50.00) 1.150.06c (90.29) 1.350.07ij (58.44) 1.220.06f (49.19) pH4.5+Pb90 7.670.38g (58.97) 1.060.05de (83.73) 1.770.09cd (76.62) 1.610.08c (64.92) pH4.5+Pb150 5.500.28i (42.31) 0.970.05g (76.64) 1.570.08fg (67.97) 1.320.07ef (53.23) pH3.5+Pb35 9.330.47e (71.79) 0.980.05fg (77.17) 1.670.08def (72.29) 1.630.08c (65.73) pH3.5+Pb90 9.170.46e (70.51) 1.110.06cd (87.66) 1.430.07hi (61.90) 1.410.07de (56.85) pH3.5+Pb150 9.330.47e (71.79) 1.110.06cd (87.66) 1.650.08ef (71.43) 1.510.08cd (60.89) pH3.0+Pb35 6.830.34h (52.56) 0.800.04h (62.73) 1.600.08fg (69.26) 1.270.06f (51.21) pH3.0+Pb90 7.670.38g (58.97) 1.040.05ef (81.89) 1.270.06jk (54.98) 1.030.05g (41.53) pH3.0+Pb150 5.330.27i (41.03) 0.820.04h (64.83) 1.630.08ef (70.56) 1.000.05g (40.32) 注： 表中数据为平均值 标准差 ；不同字母表示同列中各处理间差异显著 (P0.05)；括号中 数值 为相对值 ； Pb35 代表 35 mg/L 的 Pb 处理 ,“/”代表无数据。 pH4.5 与 Pb 复合处理下， Pb90 时 单位面积 叶鲜 (干 )重 增加， Pb35 时略有减少， Pb150时叶子完全凋落 。结果表明， pH=4.5 时，中等浓度 Pb 处理后， 幼苗期 大豆植株 保护机制运行较好，而高浓度 Pb 处理后， 幼苗期 大豆植株 保护机制失效 。 此外，茎鲜重降幅 (50%、41.03%、 57.69%)远大于干重 降幅 (9.71%、 16.27%、 23.36%)，猜 测该处理 组 植株严重脱铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 11 水， 也可能 与其自我调节机制有关。 pH3.0 与 Pb 复合处理下， 除 Pb90 (Pb150)处理组 单位面积叶鲜重 、 单位面积叶干重和 叶面积 因叶片脱落而未检测到 数据 ， 其它 指标 均降低，且 降幅 为 30%-60%，说明此时植株生物量低，根瘦小，茎枯黄，叶子几乎完全凋落， 且降低程度高于单一 AR 和 Pb 处理组。 可能与低 pH 值 AR 促进大豆植株对 Pb 吸收与迁移有关 。 pH3.5+Pb 处理组叶鲜 (干 )重升高，其它复合处理组各指标均降低，且降低程度 高于单一 AR 处理组。与 pH4.5 和 3.0 相比， pH3.5 与 Pb 处理组叶鲜 (干 )重升高最明显，叶面积最大，茎根鲜 (干 )重降低程度最小。可见，此时植株茎、根生物量减少程度低于其它处理组，且其长势较好，猜测此时植物自我保护机制运行最好。 3.2 铅 与 酸雨 对开花结荚期大豆生物量的 复合 影响 表 3-3 和 表 3-4 呈现 不同 pH 值 酸雨 AR (AR1/pH=3.0、 AR2/pH=3.5、 AR3/pH=4.5)与 不同浓度 Pb (Pb1/35 mgL-1、 Pb2/90 mgL-1、 Pb3/150 mgL-1)对开花结荚期大豆植株茎与根鲜重、茎与根干重、总叶面积、单位 面积叶鲜 (干 )重的复合影响。 实验结 果显示 如下 ： 表 3-3 Pb 与 AR 对开花结荚期大豆植株 单位面积叶鲜 (干 )重及叶面积 的影响 处理组 VLM (g/m2/株 ) SLM (g/m2/株 ) 叶面积 (cm2/株 ) CK 45.022.25e (100.00) 12.090.06d (100.00) 94.034.70a (100.00) pH4.5 47.542.38d (105.60) 13.510.68c (111.73) 75.023.75bc (79.78) pH3.5 53.362.67c (118.53) 14.700.74b (121.62) 56.222.81e (59.79) pH3.0 55.872.79b (124.09) 13.710.69c (113.41) 51.312.57f (54.57) Pb 35 44.992.25e (99.93) 10.030.50f (82.93) 77.803.89b (82.74) Pb 90 43.892.19ef (97.49) 9.970.50f (82.45) 89.624.48a (95.31) Pb 150 44.692.23e (99.28) 10.260.51f (84.83) 70.853.54c (75.35) pH4.5+Pb35 38.371.92h (85.24) 11.460.57e (94.78) 62.543.13d (66.51) pH4.5+Pb90 41.792.09fg (92.82) 11.290.56e (93.42) 56.072.80e (59.63) pH4.5+Pb150 39.641.98gh (88.04) 12.220.61d (101.08) 50.462.52fg (53.66) pH3.5+Pb35 44.182.21e (98.14) 11.450.57e (94.73) 57.342.87e (60.98) pH3.5+Pb90 52.642.63c (116.94) 14.460.72b (119.60) 47.492.37fg (50.50) pH3.5+Pb150 45.682.28de (101.47) 13.710.69c (113.41) 46.192.31g (49.12) pH3.0+Pb35 73.363.67a (162.96) 18.340.92a (151.70) 39.982.00h (42.52) pH3.0+Pb90 / / / pH3.0+Pb150 / / / 注： 表中数据为平均值 标准差 ；不同字母表示同列中各处理间差异显著 (P0.05)；括号中 数值 为相对值 ；VLM表示单位面积叶鲜重 ,SLM表示单位面积叶干重 ,Pb35 代表 35 mg/L的 Pb处理 ,“/”代表无数据。 江南大学学士学位论文 12 单一 AR 处理组，叶面积随 pH 下降而减少，导致单位叶鲜 (干 )重上升，与 幼苗期 单一 AR 对叶片生长的影响 相反，猜测此时大豆叶 片 物质积累已经完成，受 AR 影响小，但 过低 pH 的 AR 可 导致 细胞死亡，叶子枯黄后直接脱落 。 茎鲜 (干 )重和根鲜 (干 )重 均 随pH 下降而减少，茎 降 幅 为 7.99%(11.97%)、 24.72%(13.07%)、 27.23%(27.89%)，根 降幅 为51.06%(29%)、 45.55%(40.50%)、 52.12%(49.00%)，显然， AR 胁迫下，根生物量降低程度高于茎干物质累积 (干重 )下降程度， 此 与 AR 根施且此时根处于 旺盛 生长期有关。 与 CK 相比，单一 Pb 处理组，虽 叶面积减少较多，但单位面积叶干重降低程度小，说明单一 Pb 污染对此时的大豆生长影响不大。 与 CK 相比，茎和根鲜干 (重 )均降低，其中 茎与根鲜重降幅分别为： Pb2 (9.24%) Pb1 (14.26%) Pb3 (24.30%)和 Pb2 (12.50%) Pb3 (28.81%) Pb1 (32.20%)，茎与根干重降幅分别为 Pb2 (3.79%) Pb1 (9.96%) Pb3 (26.30%)和 Pb2 (22.25%) Pb3 (34.00%) Pb1 (34.75%)。 由此 可以看出，单一 Pb 胁迫对根生物量影响大于茎，可能与 Pb 从根向叶迁移 的 规律有关， Pb 在根部积累 最多，因而产生的伤害也最大。此外， Pb 浓度为 90mg/L 时 ，对植物生物量的 伤害最小，猜测此时植株对 Pb污染 具有最好的 抗性 有关 。 表 3-4 Pb 与 AR 对开花结荚期大豆植株 茎和根鲜 (干 )重 的影响 处理组 茎鲜重 (g10-1/株 ) 茎干重 (g10-1/株 ) 根鲜重 (g/株 ) 根干重 (g10-1/株 ) CK 7.970.40a (100.00) 2.570.13a (100.00) 4.720.24a (100.00) 4.000.20a (100.00) pH4.5 7.330.37b (92.01) 2.260.11b (88.03) 2.310.12fg (48.94) 2.840.14c (71.00) pH3.5 6.000.30d (75.28) 2.230.11b (86.93) 2.570.13e (54.45) 2.380.12f (59.50) pH3.0 5.800.29de (72.77) 1.850.09cd (72.11) 2.260.11fg (47.88) 2.040.10hi (51.00) Pb 35 6.830.34c (85.74) 2.310.12b (90.04) 3.200.16c (67.80) 2.610.13de (65.25) Pb 90 7.230.36b (90.76) 2.470.12a (96.21) 4.130.21b (87.50) 3.110.16b (77.75) Pb 150 6.030.30d (75.70) 1.890.09c (73.70) 3.360.17c (71.19) 2.640.13cd (66.00) pH4.5+Pb35 4.770.24ij (40.19) 1.620.08efg (62.95) 2.310.12fg (48.94) 2.100.11gh (52.50) pH4.5+Pb90 4.770.24ij (40.19) 1.590.08fg (61.82) 2.240.11g (47.46) 2.340.12f (58.50) pH4.5+Pb150 4.330.22h (45.63) 1.360.07h (53.10) 1.960.10h (41.53) 1.990.10hi (49.75) pH3.5+Pb35 4.870.24g (61.06) 1.570.08g (60.97) 2.480.12ef (52.54) 2.270.11fg (56.75) pH3.5+Pb90 5.330.27f (66.92) 1.700.08ef (65.98) 2.670.13e (56.57) 2.420.12ef (60.50) pH3.5+Pb150 5.470.27ef (68.59) 1.730.09de (67.17) 2.900.15d (61.44) 2.680.13cd (67.00) pH3.0+Pb35 5.770.29de (72.35) 1.860.09c (72.27) 2.470.12efg (52.33) 2.280.11fg (57.00) pH3.0+Pb90 3.370.17hi (42.24) 1.130.06i (44.04) 1.640.08i (34.75) 1.570.08j (39.25) pH3.0+Pb150 2.910.15j (36.51) 0.950.05j (36.82) 2.000.10h (42.37) 1.870.09i (46.75) 注： 表中数据为平均值 标准差 ；不同字母表示同列中各处理间差异显著 (P0.05)；括号中 数值 为相对值 ；Pb35 代表 35 mg/L 的 Pb 处理 ,“/”代表无数据。 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 13 pH4.5 与 Pb 复合处理下，叶面积下降 33.49%、 40.37%、 46.34%，叶鲜 (干 )重降幅很小，且茎鲜 (干 )重降幅 (59.81%(37.05%)、 59.81%(38.18%)、 54.27%(46.90%)根鲜 (干 )重降幅 (51.06%(47.50%)、 52.54%(41.50%)、 58.47%(50.25%)，体现了 Pb 和 H+的伤害程度从下向上递减 。 pH3.0 AR 与 Pb90 (Pb150)复合处理下， 单位面积叶鲜重 、 单位面积叶干重及 叶 面积 无数据 ， 其 它 指标降幅基本 维持在 60%左右， 且降幅高于 单一 AR 和 Pb 处理组 。 说明此时植株生物量最低，根瘦小，茎枯黄，叶子几乎完全凋落，可能与低 pH 值AR 促进大豆植株对 Pb 吸收与迁移有关 。 pH3.0 AR 与 Pb35 复合处理下， 叶面积降低了60%， 而 茎和根 鲜 (干 )重下降 27.65%(27.73%)、 47.67%(43.00%)，单位面积叶鲜 (干 )重甚至有所上升 。结合 幼苗期 的结果可得， AR 和 Pb 复合 对开花结荚期 大豆植株 生长 的复合影响 小于 幼苗期 ，可能 源 于此时生长减缓。 pH 3.5 与 Pb 复合处理下，与 pH 4.5 和 pH 3.0相比， pH 3.5 与 Pb 处理组茎根鲜 (干 )重叶鲜 (干 )重普遍较大 。 除 pH3.0 与 Pb35 处理组 外，其它处理组 叶面积 及 叶鲜 (干 )重变化不明显 ，由此 可见，该处理条件在 幼苗期 时的优势在大豆开花结荚期时有所减弱，但仍略微优于其 它 处理。 此外，不同 pH AR 和 Pb 复合 处理下，根鲜 (干 )重的降幅没有呈现一定的规律性， 但是降低幅度都普遍小于单一 AR 和Pb 处理， 猜测 复合处理加强了污染对大豆植株的胁迫，但是由于其 吸收的 Pb 在 根重量中所占的比例不同 ， 因此相关规律 有待进一步研究。 3.3 铅 与 酸雨 对 鼓粒期 大豆生物量的影 响 表 3-5 和表 3-6 显示 不同 pH 值 AR (AR1/pH=3.0、 AR2/pH=3.5、 AR3/pH=4.5)与 不同浓度 Pb (Pb1/35 mgL-1、 Pb2/90 mgL-1、 Pb3/150 mgL-1)对 鼓粒期 大豆植株茎与根鲜重、茎与根干重、总叶面积、单位 面积叶鲜干重的复合影响。 实验结果显示 如下： 与 CK 相比，单一 AR 处理组 鼓粒期 大豆植株叶面积有所上升，单位叶鲜 (干 )重基本不变，猜测此时大豆叶片物质积累已经完成。相对前两生育期， AR 对 鼓粒期 大豆植株叶片生长的影响更小。茎鲜 (干 )重和根鲜 (干 )也呈 现类似规律，如与 CK 相比，根鲜重增加，且随着 pH 下降增幅减少 (62.35%、 17.81%、 1.63%)，根干重降幅分别为 28.36%、 60.22%、39.78%，茎鲜干重的降幅均在 11%以下。说明 AR 胁迫下，根生物量降低程度高于茎干物质累积 (干重 )下降程度，与 AR 根施有关，猜测此时根细胞膜透性被破坏。 与 CK 相比，单一 35 mg L-1 Pb 处理组 鼓粒期 大豆叶面积增加， 90 mg L-1 和 150 mg L-1 Pb 处理组 鼓粒期 大豆叶面积减少较多 (降幅 49.10%、 40.91%)，单位面积叶鲜干 (重 )降低程度 较小 (降幅 22.87%(27.33%)、 33.57%(27.45%)，说明 鼓粒期 大豆生长仅对高浓度浓度单一 Pb 污染敏感。 35 mg L-1 Pb 处理下，茎鲜 (干 )重基本不变，根鲜重增加 72.87%，根干重降低 41.26%。 90 mg L-1 和 150 mg L-1 Pb 处理下，根鲜 (干 )重均下降，其中干重下降明显，降幅为 43.41%、 51.21%。单一 Pb 胁迫对根生物量减少影响小于茎，可能与此时更多的铅和随着种子生长所需的营养从根向上运输，因而铅积累的量及产生的伤害较大。此外，铅浓度为 35mg/L 时伤害最小 ，猜测此时植株对重金属污染抗性最好。与前两个时期相比，虽然胁迫对于茎和根生物量的减少类似，但 Pb 在 鼓粒期 大豆植株中的迁移速率较其它两个生育期低，使其对叶片的伤害作用明显降低，甚至出现促进作用。 江南大学学士学位论文 14 表 3-5 Pb 与 AR 对 鼓粒期 大豆植株 单位面积叶鲜 (干 )重及叶面积 的影响 处理组 VLM(g/m2/株 ) SLM(g/m2 /株 ) 叶面积 (cm2/株 ) CK 47.442.37a (100.00) 13.550.68b (100.00) 58.532.93c (100.00) pH4.5 45.762.29ab (96.46) 13.430.67b (99.13) 66.513.33bc (113.63) pH3.5 46.232.31a (97.45) 13.510.68b (99.68) 73.543.68a (125.65) pH3.0 43.492.17b (91.67) 12.490.62cd (92.18) 72.593.63a (124.02) Pb 35 46.982.35a (99.04) 12.730.64c (93.94) 68.613.43b (117.22) Pb 90 36.591.83d (77.13) 9.850.49f (72.67) 29.791.49h (50.90) Pb 150 31.511.58e (66.43) 9.830.49f (72.55) 34.591.73g (59.09) pH4.5+Pb35 46.432.32a (97.86) 14.100.70b (104.04) 41.142.06f (70.29) pH4.5+Pb90 35.481.77d (74.79) 15.890.79a (117.24) 41.342.07f (70.62) pH4.5+Pb150 39.241.96c (82.71) 11.960.60de (88.30) 32.871.64g (56.17) pH3.5+Pb35 40.362.02c (85.08) 7.980.40g (58.90) 58.892.94c (100.61) pH3.5+Pb90 39.741.99c (83.77) 12.500.63cd (92.28) 50.912.55d (86.99) pH3.5+Pb150 39.161.96c (82.54) 11.610.58e (85.72) 47.932.40e (81.89) pH3.0+Pb35 46.642.33a (98.31) 12.610.63cd (93.03) 72.193.61a (123.34) pH3.0+Pb90 34.771.74d (73.30) 10.440.52f (77.06) 33.841.69g (57.81) pH3.0+Pb150 / / / 注： 表中数据为平均值 标准差 ；不同字母表示同列中各 处理间差异显著 (P0.05)；括号中 数值 为相对值 ；VLM表示单位面积叶鲜重 ,SLM表示单位面积叶干重 ,Pb35 代表 35 mg/L的 Pb处理 ,“/”代表无数据。 与 CK 相比， pH4.5 与 Pb 复合处理下，叶面积下降 30%-40%，单位面积叶鲜重降幅较小 (2.14%、 25.21%、 17.29%)，单位面积叶干重在 Pb35、 Pb35 时却有所增大 (增幅 4.04%、17.24%)，而茎鲜 (干 )重随 Pb 浓度增大而降低，降幅 10%-40%，体现了铅和 H+的伤害从下往上逐渐减轻；而根鲜 (干 )重在 Pb90 时较大。 pH3.0 与 Pb150 复合处理下， 鼓粒期 大豆植株单位面积叶鲜重、单位面积叶干重和叶面积因叶片脱落而未检测到数据，茎鲜 (干 )重降幅为 45.38%(49.13%)，根鲜 (干 )重下降 10%(60%)，与此同时观察到根瘦小，茎枯黄，叶子几乎完全凋落，表明 pH3.0 与 Pb150 复合处理严重影响大豆植株的生长，原因可能为低 pH值 AR 促进大豆植株对 Pb 吸收与迁移。此外， pH3.0 与 Pb150 对 鼓粒期 大豆植株生长的影响程度明显比前两个生育期弱，且与单一 AR 处理之间的差异也比前两个生育期小。 pH3.0与 Pb90 复合处理下，叶面积和茎鲜 (干 )重下降分别为 42.19% 40.28% (41.43%)，叶鲜 (干 )重下降较小 (26.70%、 22.94%)，根鲜 (干 )重降低 18.22%(58.60%)。 pH3.0 与 Pb35 复合处理下，叶面积明显增加，单位面积叶鲜 (干 )重、茎鲜 (干 )重、根鲜 (干 )重分别降低 1.69% (6.97%)、铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 15 40.28% (4.39%)和 16.29% (48.60%)。与前两生育期结果相对比发现，在 鼓粒期 ， AR 和 Pb复合污染对植物生长的影响最小，可能与 鼓粒期 大豆自然生长规律相关。 鼓粒期 时，大豆根、茎和叶生长结束，植物吸收营养 运输至荚，为荚生长提供充足的物质和能量。 pH3.5与 Pb 复合处理下，叶面积随 Pb 浓度增加而减少，叶鲜重减少不到 20%(14.92%、 16.23%、17.46%)，叶干重 Pb35 时减少了 41.10%，是其它两处理组的两倍，茎根鲜 (干 )重普遍降低了 30%左右，根鲜 (干 )重变化类似。可见，该处理条件在 鼓粒期 已经没有优势。此外，不同 pH 值 AR 和不同浓度 Pb 处理下，根鲜 (干 )重降幅未呈现一定的规律性，猜测两个原因：一是相对前两个时期， 鼓粒期 根生长结束且具备较好的保护机制；二是吸收的 Pb 的量在根鲜干重所占的比例不同，具 体原因有待进一步研究。 表 3-6 Pb 与 AR 对 鼓粒期 大豆植株 茎和根鲜 (干 )重 的影响 处理组 茎鲜重 (g10-1/株 ) 茎干重 (g10-1/株 ) 根鲜重 (g/株 ) 根干重 (g10-1/株 ) CK 6.530.33ab (100.00) 2.210.11a (100.00) 2.470.12fg (100.00) 7.440.37a (100.00) pH4.5 6.330.32b (96.99) 1.980.10c (89.49) 4.010.20b (162.35) 5.330.27b (71.64) pH3.5 6.230.31b (95.46) 2.030.10bc (91.72) 2.910.15d (117.81) 2.960.15h (39.78) pH3.0 6.330.32b (96.99) 2.000.10bc (90.64) 2.510.13f (101.63) 4.480.22de (60.22) Pb 35 6.430.32b (98.52) 2.260.11a (102.32) 4.270.21a (172.87) 4.370.22e (58.74) Pb 90 3.290.16gh (50.38) 1.110.06gh (50.09) 2.170.11h (87.85) 4.210.21ef (56.59) Pb 150 3.070.15h (46.96) 1.060.05h (48.15) 2.070.10hi (83.81) 3.630.18g (48.79) pH4.5+Pb35 4.430.22d (67.89) 1.450.07e (65.50) 2.760.14e (111.74) 3.660.18g (49.19) pH4.5+Pb90 3.830.19ef (58.70) 1.180.06g (53.25) 3.260.16c (131.98) 4.820.24cd (64.78) pH4.5+Pb150 3.220.16h (49.36) 1.050.05h (47.73) 1.970.10i (79.76) 3.960.20fg (53.23) pH3.5+Pb35 4.600.23d (70.44) 1.530.08de (69.38) 2.530.13f (102.43) 4.900.25c (65.86) pH3.5+Pb90 5.000.25c (76.57) 1.640.08d (74.24) 3.890.19b (157.49) 4.230.21ef (56.85) pH3.5+Pb150 4.500.23d (68.91) 1.550.08d (70.19) 2.370.12g (95.95) 4.530.23cde (60.89) pH3.0+Pb35 6.770.34a (103.62) 2.110.11b (95.63) 2.070.10hi (83.81) 3.800.19g (51.08) pH3.0+Pb90 3.900.20e (59.72) 1.290.06f (58.57) 2.020.10i (81.78) 3.080.15h (41.40) pH3.0+Pb150 3.570.18fg (54.62) 1.120.06gh (50.87) 2.180.11h (88.26) 3.000.15h (40.32) 注： 表中数据为平均值 标准差 ；不同字母表示同列中各处理间差异 显著 (P0.05)；括号中 数值 为相对值 ； Pb35 代表 35 mg/L 的 Pb 处理 ,“/”代表无数据。 3.4 铅 与 酸雨 对 鼓粒期 大豆产量的影响 表 3-7 显示不同 pH 值酸雨 AR (AR1/pH=3.0、 AR2/pH=3.5、 AR3/pH=4.5)与不同浓度Pb (Pb1/35 mgL-1、 Pb2/90 mgL-1、 Pb3/150 mgL-1)对 鼓粒期 大豆结荚数、总荚鲜重、鲜重/荚的复合影响。实验结果显示如下： 江南大学学士学位论文 16 与 CK 相比，单一 AR 处理组，结荚数明显降低，降低程度随 pH 下降增加，呈现明显的剂量 -效应关系。对于 总荚鲜重、荚鲜重 /荚， pH 4.5 和 pH 3.5 的 AR 处理使其高于对照组，说明 AR 胁迫下，大豆产量受到影响，数量下降，但猜测一定 pH 值的 AR 促进了水分的吸收。 与 CK 相比，单一 Pb 处理组，结荚数明显减少，减少程度与 Pb 浓度相关。总荚鲜重和鲜重 /荚的变化无明显规律，可能与大豆植株吸收的铅含量不同有关。 AR 与 Pb 复合处理组，结荚数、总荚鲜重和鲜重 /荚三者变化趋势相似。其中，结荚数低于对照。与对照相比，不同复合处理下，总荚鲜重和鲜重 /荚有增有少，无明显规律，猜测与吸收的铅含量不同有关，有待进一步分析。 表 3-7 AR 与 Pb 对大豆产量的影响 处理 (mgL -1) 结荚数 总荚鲜重 荚鲜重 /荚 CK 24a(100.00) 5.80e(100.00) 0.242g(100.00) pH4.5 22bc(91.67) 7.70a(132.76) 0.350b(144.63) pH3.5 19d(79.17) 6.30cd(108.62) 0.332c(137.02) pH3.0 17ef(70.83) 5.20fg(89.66) 0.306d(126.40) Pb 35 21c(87.50) 5.43f(93.62) 0.259f(106.85) Pb 90 18de(75.00) 6.08de(104.83) 0.338c(139.58) Pb 150 19d(79.17) 5.08g(87.59) 0.267f(110.48) pH4.5+Pb35 19d(79.17) 7.10b(122.41) 0.374a(154.41) pH4.5+Pb90 16fg(66.67) 3.10j(53.45) 0.194i(80.06) pH4.5+Pb150 19d(79.17) 6.50c(112.07) 0.342bc(141.37) pH3.5+Pb35 17ef(70.83) 3.60i(62.07) 0.212h(87.51) pH3.5+Pb90 15g(62.50) 4.40h(75.86) 0.293e(121.21) pH3.5+Pb150 23ab(95.83) 7.00b(120.86) 0.304de(125.76) pH3.0+Pb35 23ab(95.83) 5.80e(100.00) 0.252g(104.20) pH3.0+Pb90 9h(37.50) 1.62k(27.93) 0.180j(74.38) pH3.0+Pb150 22bc(91.67) 5.82e(100.34) 0.265f(109.32) 注：表中数据为平均值 ；不同字母表示同列中各处理间差异显著 (P0.05)； 括号中数值为相对值 ； Pb35代表 35 mg/L 的 Pb 处理。 3.5 鼓粒期 产量与植物其他生物量指标的相关性 鼓粒期 大豆产量与其它生物量指标的相关性分析结果列于表 3-8 中。数据分析显示，AR 和 Pb 处理下， 鼓粒期 大豆结荚数、总荚鲜重和鲜重 /荚均与单位面积叶鲜重正相关，表明， AR 和 Pb 处理 通过降低叶片鲜重而影响有机物的累积量，从而导致荚生长所需的物质应不足，故而结荚数减少，总荚鲜重下降，继而影响平均每荚鲜重。而单位面积叶鲜重又与茎鲜重正相关，茎鲜重与茎干重正相关，茎干重与叶面积正相关，由此可知，叶面积大小影响光合作用产量，即物质积累量，进而影响了茎干重。茎干重和含水量也会影响茎鲜重，导致单位面积叶鲜重的变化，最终影响大豆产量。 此外，根鲜重和干重与其他指标无相关性，因此 AR 和 Pb 处理是否通过降低 (或间接降低 )根鲜 (干 )重而影响铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 17 大豆产量还有待进一步的研究。 表 3-8 鼓粒期 产量与大豆植株其他指标 的相关性 y x 相关性 (R2) P 结荚数 VLM 0.726* 0.002 SLM -0.054 0.841 叶面积 0.175 0.518 茎鲜重 0.457 0.075 茎干重 0.396 0.129 根鲜重 0.050 0.853 根干重 0.379 0.147 总荚鲜重 VLM 0.717* 0.003 SLM 0.074 0.786 叶面积 0.134 0.620 茎鲜重 0.376 0.151 茎干重 0.257 0.337 根鲜重 0.097 0.722 根干重 0.120 0.658 荚鲜重 /荚 VLM 0.563* 0.029 SLM 0.157 0.562 叶面积 0.072 0.791 茎鲜重 0.172 0.525 茎干重 0.063 0.817 根鲜重 0.115 0.671 根干重 -0.123 0.650 VLM 茎鲜重 0.594* 0.019 茎鲜重 茎干重 0.738* 0.001 茎干重 叶面积 0.863* 0.000 注： *表示相关性在 P0.05 的水平上， *表示相关性 在 P0.01 的水平上。 VLM 表示单位面积叶鲜重 ,SLM 表示单位面积叶干重。 江南大学学士学位论文 18 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 19 第 4 章 结论和展望 4.1 结论 本文以不同生育期大豆为试材，选取 pH3.0 (酸雨最严重区域的土壤 pH 值 )、 pH3.5 (依据已有报道，此 pH 为影响大豆生长的阈值 )和 pH4.5 (是否受严重酸雨污染的临界值 )AR， 35mg/L(介于国家一级和二级标准的可溶性 Pb 浓度 )、 90 mg/L(介于国家二级和三级标准的可溶性 Pb 浓度 )和 150 mg/L(Pb 污染的普遍浓度 ) Pb，探讨了 Pb 与 AR 对不同生育期大豆植株生物量的复合影响，得到如下结论： (1)单一 AR ( pH4.5, pH3.5, pH3.0)处理下， 幼苗期 大豆各生物量指标 (叶片面积及其鲜干重、茎鲜干重、根鲜干重 )均下降，伤害随 pH 值的降低而增大，具有较明显的剂量 -效应关系 。由于用根施 AR 进行材料处理，故此 AR 对大豆不同器官的伤害作用不同，表现为根 茎 叶。开花结荚期大豆植物体内已积累一定物质，具有一定自我保护机制，受酸雨影响较小，但依然无法抵抗低 pH 的 AR 胁迫。此外，开 花结荚期根处于旺盛生长阶段，根部吸收更多 H+，具有更大的伤害作用。 鼓粒期 大豆根、茎和叶生长已结束，根吸收的无机营养及叶片合成的有机营养供荚生长所需，因此 AR 对其生物量影响最小。 (2)单一 Pb (35 mgL-1、 90 mgL-1、 150 mgL-1)对大豆植株生物量的影响与单一酸雨胁迫相似。即， 幼苗期 大豆植株受到的伤害最大，存在明显的剂量 -效应关系，随着 Pb 浓度的增大，伤害作用增强。 Pb 对根的伤害程度明显大于茎大于叶，可能与 Pb 从根向叶的迁移有关。与 幼苗期 相比，开花结荚期大豆受 Pb 胁迫影响变小，尤其 是 90mg/L Pb 的伤害最小，可能此时大豆植株对 Pb 污染抗性最好。与前两个生育期相比， 鼓粒期 大豆植株生物量对单一 Pb 污染的响应更不敏感，可能与 鼓粒期 大豆自然生长规律相关，即此时更多Pb 随荚的生长所需无机营养从根向上运输。 (3)从不同 pH 值 AR 与不同浓度 Pb 的复合处理对三个生育期大豆的影响结果中可以得出： pH3.0 与 Pb 复合处理下，由于低 pH 值 AR 促进大豆植株对 Pb 吸收与迁移，使得 幼苗期 大豆植株生物量低，根瘦小，茎枯黄，叶子几乎完全凋落；随着生育阶段向后推移，在开花结荚期和 鼓粒期 ，由于此时生长减缓，植物 以豆荚的生长发育为主， AR 和 Pb 复合污染对大豆生长的影响小于 幼苗期 ，尤其是 AR 与 Pb35 复合处理更明显。 pH3.5 与 Pb 复合处理下， 幼苗期 时，与 pH4.5 和 3.0 相比， pH3.5 与 Pb 处理组植株茎、根生物量减少程度低于其它处理组，且长势较好，猜测此时植物自我保护机制运行最好；而在之后的生育期，该处理条件在 幼苗期 时优势减弱，但仍略微优于其它处理。 pH4.5 与 Pb 复合处理下， 幼苗期 大豆在中等浓度 Pb(90 mgL-1)下植株保护机制运行较好，而高浓度铅下保护机制已不起作用。与对照相比， 鼓粒期 大豆植株结荚数相对 于明显下降，说明 AR 和 Pb 复合污染对大豆产量存在抑制作用，具体机制有待进一步研究。 与单一 AR 和 Pb 处理相比， 幼苗期 和开花结荚期的大豆在 AR 和 Pb 复合处理下，各生物量指标下降幅度明显增大，而 鼓粒期 却相对较小，说明 鼓粒期 大豆生长基本结束，自我保护机制较完善，受污染胁迫影响小。 江南大学学士学位论文 20 4.2 不足与展望 4.2.1 不足 (1)由于培养大豆整个生育期时间较长，而不同气候条件下，其长势有所不同，因此实验的重复次数以及实验的探索时间也有限，为了更好研究 Pb 及 AR 对大豆生物量的影响，应该进行多次相同季节的重复性实验。 (2)此次实验的 AR 处理设置为根施处理，有研究表明酸雨对植物的影响是由 H+引起，因此为避免铅沉淀而用 HCl 代替真实酸雨成分 (H2SO4,HNO3)。 (3)由于通过预实验得知此次设定胁迫强度较大，因此我们放弃了从 幼苗期 开始连续处理，而是分别在三个较特殊的生育期进行胁迫处理，仅能反映突发事件时 AR 和 Pb 对大豆生长的复合影响，不够全面。 4.2.2 展望 (1)为了更加贴近实际环境污染，可以配置和实际相符的酸雨成分 (H2SO4, HNO3)，在本文试验设计基础上增加 AR 的叶喷方式。 (2)进一步降低 AR 胁迫强度和 Pb 的剂量 (AR (3.5-5.0), Pb (10mg/L-90mg/L)，从 幼苗期 开始，连续处理直至 鼓粒期 ，分别于不同生育期取样检测植株生长变化。 (3)从 幼苗期 开始一直到 鼓粒期 连续处理，每隔 5-7 d 取样测定生物量指标，获得动态数据，以便清晰分析 AR 和 Pb 对全生育期大豆生长复合影响的深层原因。 (4)在 鼓粒期 ，胁迫对于大豆产量的影响机制还不够清楚，可以尝试运用同位素标记的方法追踪 Pb 的转移情况。 (5)实际种植大豆时，种子萌发也是在田地里进行的，因此可以从种子萌发开始胁迫处理，更加吻合实际情况。 (6)实际生活中重金属污染不止 Pb，还有铬、汞、砷等，因此可以把 Pb 替换成其它重金属，或者将其它重金属与 Pb 同时胁迫处理，以期与实际重金属污染状况相吻合。 (7)不同植物对 AR 和重金属的抵抗能力不同，因此可以尝试研究不同作物对 AR 和 Pb污染的响应，进而筛选适宜种植于污染区的作物品种。 (8)水培和土培试验所获结果会存在差异 ，因此可以在相同的实验条件下进行土培实验。 (9)不同种类的土壤对金属的吸附能力是不同的，因此可以选择几种不同的土壤进行土培大豆，其他实验条件不变，研究 AR 和 Pb 对大豆的复合影响。 铅与酸雨复合污染对大豆植株不同生育期生物量影响 21 参考文献 1 Jia-En Zhang, Ying Ouyang, Da-Jiong Ling. 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