水蓼富磷特性及其生理生化机制研究

论文摘要

地表径流中水溶性磷含量过高是水体富营养化的主要原因,目前已成为全球范围研究的热点环境问题。选择磷富集植物回收、净化土壤及污水中的磷已成为当今国际生物修复研究的热点和前沿。本研究通过室内模拟试验,验证了两种生态型水蓼对磷的富集能力,揭示了不同生态型水蓼富集磷的营养生理生化机制。主要研究结果如下：1.在土培条件下,随着土壤磷浓度的增加,矿山生态型水蓼的地上部生物量急剧增加,而非矿山生态型生物量在200 mg/kg的磷浓度下达到最大值后急剧下降,矿山生态型生物量显著高于非矿山生态型,且两者差异随着磷处理浓度增高而显著增加。在磷浓度为100mg/kg、200mg/kg、400mg/kg处理下,矿山生态型地上部磷含量均显著高于非矿山生态型。两种生态型水蓼地上部磷累积量随着土壤磷浓度的增加而增加,矿山生态型水蓼地上部磷累积量均显著高于非矿山生态型,且随着磷浓度处理水平的增高差异显著增大,是非矿山生态型的1.7-3.3倍。矿山生态型水蓼叶片SOD、POD、CAT活性高于非矿山生态型,非矿山生态型MDA含量高于矿山生态型；随着磷浓度的增加,矿山生态型水蓼根系酸性磷酸酶活性逐渐增加,矿山生态型显著高于非矿山生态型,其根系植酸酶在200和1600 mg/kg处理下显著高于非矿山生态型。2.在营养液培养中,两种生态型水蓼根、茎、叶的生物量与磷含量均随着磷浓度的增加而增加,非矿山生态型根、茎、叶磷含量均显著高于矿山生态型。其中,非矿山生态型根、茎、叶磷含量分别是矿山生态型的1.4-1.8、1.3-1.8和1.4-2.3倍。非矿山生态型地上部和地下部磷累积量显著高于矿山生态型。非矿山生态型地下部累积量是矿山生态型的1.3-3.9倍,地上部累积量是矿山生态型的1.3-1.7倍。非矿山生态型水蓼的叶绿素a和叶绿素b含量均显著高于矿山生态型。随着P浓度梯度的增加,两种生态型根系酸性磷酸酶活性都显著增加,两种生态型之间活性差异不显著。两种生态型根系植酸酶活性相比较,除了800 mg/L的磷处理,非矿山生态型根系植酸酶的活性都显著大于矿山生态型,是矿山生态型的2.6-3.8倍。3.在两种畜禽废水处理下,两种生态型水蓼对总氮（TN）,总磷（TP）和可溶性磷酸盐（PO34-P）的去除率随种植时间的增加而显著增加（p<0.05）,且矿山生态型水蓼对TN、TP和pO34-P去除率高于非矿山生态型。在低浓度畜禽废水处理下,两种生态型水蓼地上部生物量差异不显著。在高浓度畜禽废水处理下,矿山生态型水蓼地上部生物量显著高于非矿山生态型。在两个废水处理中,两种生态型水蓼地上部氮和磷的积累量随种植时间的增加而显著增加,矿山生态型显著高于非矿山生态型。两种生态型水蓼根系酸性磷酸酶和植酸酶活性均随种植时间的延长显著降低,高浓度畜禽粪水处理下的两种生态型酶活性均高于低浓度畜禽废水处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 立题背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 农田土壤中磷流失与水体富营养化
• 1.2.2 磷富集植物的研究现状
• 1.2.3 磷富集植物在富营养化水体中的应用
• 1.2.4 植物对磷的富集和抗性特征研究
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 土培条件下两种生态型水蓼富磷特性和生理生化特征差异
• 1.3.2 水培条件下两种生态型水蓼富磷特性和生理生化特征差异
• 1.3.3 水蓼对畜禽废水中磷的去除效果及其生理生化特征
• 1.4 技术路线
• 2 土培条件下两种生态型水蓼富磷特性和生理生化特征差异
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 幼苗的采集
• 2.1.2 土壤制备和植物幼苗的栽培
• 2.1.3 土壤和植物磷的测定方法
• 2.1.4 植物叶片的生理生化特征分析
• 2.1.5 植物根系酸性磷酸酶和植酸酶测定
• 2.1.6 数据处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同磷处理对两种生态型水蓼生长的影响
• 2.2.2 不同磷处理对两种生态型水蓼地上部磷含量和累积量的影响
• 2.2.3 不同磷处理对两种生态型水蓼生理生化特征的影响
• 2.3 讨论
• 2.3.1 两种生态型水蓼对磷的富集能力
• 2.3.2 水蓼对磷的生理生化响应
• 3 水培条件下两种生态型水蓼富磷特性和生理生化特征差异
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 幼苗的采集
• 3.1.2 植物幼苗的栽培
• 3.1.3 植物磷的测定方法
• 3.1.4 植物根系酸性磷酸酶和植酸酶测定
• 3.1.5 数据处理
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同磷处理对两种生态型水蓼生物量的影响
• 3.2.2 不同磷处理对两种生态型水蓼磷含量的影响
• 3.2.3 不同磷处理对两种生态型水蓼磷累积量的影响
• 3.2.4 不同磷处理对两种生态型水蓼生理生化特征的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 两种生态型水蓼对磷的富集能力
• 3.3.2 水蓼对磷的生理生化响应
• 4 水蓼对畜禽废水中磷的去除效果及其生理生化特征
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验处理
• 4.1.3 植物磷的测定方法
• 4.1.4 植物根系酸性磷酸酶和植酸酶测定
• 4.1.5 水样中的总氮,总磷和可溶性磷酸盐的测定
• 4.1.6 数据处理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 畜禽废水中总氮（TN）的去除效果
• 4³-P）的去除效果'>4.2.2 畜禽废水中总磷（TP）和可溶性磷酸盐（PO₄³-P）的去除效果
• 4.2.3 水蓼地上部生物量及其对氮、磷的吸收积累
• 4.2.4 根系酸性磷酸酶和植酸酶活性
• 4.3 讨论
• 5 综合结论
• 5.1 土培条件下两种生态型水寥富磷特性和生理生化特征差异
• 5.2 水培条件下两种生态型水寥富磷特性和生理生化特征差异
• 5.3 水寥对畜禽废水中磷的去除效果及其生理生化特征
• 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况