【摘要】：近年來農(nóng)田土壤鎘污染情況加劇,影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,鎘通過食物鏈進(jìn)入人體,可嚴(yán)重?fù)p害腎臟、心血管、肌肉骨骼和女性生殖系統(tǒng)。因此,治理農(nóng)田土壤鎘污染,保障農(nóng)產(chǎn)品安全勢(shì)在必行。硅酸和鐵氫氧化物降低土壤中鎘的生物有效性,進(jìn)而緩解鎘對(duì)水稻的脅迫作用已成共識(shí);但其化學(xué)機(jī)制尚不完全明確。為此,開展硅、鐵氫氧化物共存緩解水稻鎘毒性的效應(yīng)及其機(jī)制研究,對(duì)于揭示硅降低土壤鎘生物有效性機(jī)制具有重要的理論意義。本文基于CD-MUSIC模型研究鎘的硅-鐵氫氧化物表面絡(luò)合形態(tài),旨在探究硅、鐵氫氧化物二者共存情況下水稻鎘毒性緩解的土壤化學(xué)機(jī)制。本文通過化學(xué)方法,獲得高純度硅酸鹽處理的鐵氫氧化物(水鐵礦(Fh)、針鐵礦(Goe)),應(yīng)用X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、比表面積測(cè)定和酸堿電位滴定等手段,對(duì)其進(jìn)行物理化學(xué)性質(zhì)表征,通過水培及等溫吸附-解吸試驗(yàn)結(jié)合CD-MUSIC模型,以期明確硅-鐵氫氧化物(硅-水鐵礦(Si-Fh)、硅-針鐵礦(Si-Goe))緩解水稻鎘毒害效應(yīng),揭示硅對(duì)酸性水稻土鎘吸附行為的影響機(jī)制。主要結(jié)論如下:1.硅-鐵氫氧化物可顯著緩解水稻鎘脅迫。鎘脅迫下硅-鐵氫氧化物和鐵氫氧化物處理降低了水稻植株鎘含量(P0.05)、CAT活性(P0.05)、POD活性(P0.05)和MDA含量(P0.05),緩解了膜脂過氧化和木質(zhì)化作用;根組織分化完全、維管束環(huán)紋清晰、細(xì)胞結(jié)構(gòu)飽滿排列緊密;促進(jìn)水稻幼苗生長(zhǎng),增強(qiáng)其抗鎘脅迫能力,硅-鐵氫氧化物處理緩解效果優(yōu)于鐵氫氧化物。2.硅-鐵氫氧化物可顯著促進(jìn)鎘的吸附。各處理對(duì)鎘的吸附量,硅-鐵氫氧化物相較于鐵氫氧化物,促進(jìn)鎘吸附抑制鎘解吸(P0.05);各處理鎘吸附量與pH正相關(guān);非線性等溫吸附方程Langmuir和Freundlich均能較好擬合鎘的吸附,Freundlich的擬合效果均好于Langmuir,鐵氫氧化物的鎘吸附傾向于表面非均一的單層吸附。3.基于CD-MUSIC模型擬合,表明鎘在硅-鐵氫氧化物表面形成鐵氫氧化物-硅-鎘的三元表面絡(luò)合物為硅對(duì)緩解酸性水稻土鎘毒性的土壤化學(xué)機(jī)制。硅-鐵氫氧化物表面活性羥基位數(shù)多于鐵氫氧化物;硅-鐵氫氧化物相較于鐵氫氧化物的電荷零點(diǎn)左移,表面負(fù)電荷數(shù)增加。硅主要以雙齒雙核和單齒單核絡(luò)合物形態(tài)吸附于鐵氫氧化物表面,鎘在鐵氫氧化物表面的主要分布為雙齒雙核吸附形態(tài),鎘在硅鐵氫氧化物表面可能形成鐵氫氧化物-硅-鎘三元表面絡(luò)合物。綜上所述,硅-鐵氫氧化物可有效緩解水稻鎘脅迫,降低水稻鎘含量,緩解膜脂過氧化和木質(zhì)化作用,增強(qiáng)根組織分化,增強(qiáng)抗鎘脅迫能力;鎘主要以靜電吸附和配位吸附方式,在硅-鐵氫氧化物表面生成鐵氫氧化物-硅-鎘三元表面絡(luò)合物,而不被水稻所吸收。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S511;X53
【圖文】：

碳酸鹽礦物(梁學(xué)峰等，2009)和磷酸鹽礦物(佟倩等，2008)。其中，向水酸鹽改良劑，可增加水稻根系表面水鐵礦附著比例，從而緩解水稻對(duì)重金化(Limmer et al., 2018)。緩解植物鎘毒害進(jìn)展于硅可增強(qiáng)作物對(duì)鎘脅迫的抗性和耐受性，已得到各國(guó)學(xué)者廣泛認(rèn)同(劉Adrees et al., 2015; 張玉秀等，2011)。其植物學(xué)機(jī)制包括四方面：一是硅以在水稻根部外皮層凱氏帶和內(nèi)皮層凱氏帶聚合成聚硅酸或沉積成 SiO2(見水稻對(duì)鎘的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，提高產(chǎn)量降低稻米鎘積累(彭華等，2017)；二是稻的抗氧化防御體系(王會(huì)方等，2016)，改變鎘脅迫下抗氧化酶活性(Sriva15)，緩解鎘對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜的傷害(Hasanuzzaman et al., 2017)，降低 ROS 損傷緩鎘對(duì)水稻超微結(jié)構(gòu)的破壞，使細(xì)胞器更加完整(李天哲等，2018)，并提、葉綠素 a/b 比值和葉片氣孔導(dǎo)度，促進(jìn)光合作用( Vaculík et al., 2015; 宋四是植物體內(nèi)的硅與鎘螯合形成共沉淀或代謝成失活產(chǎn)物來減輕鎘毒害2015)。

圖 1-2 水鐵礦結(jié)構(gòu)模型(Cornell & Schwertmann, 2003)Fig. 1-2 Structural model for Ferrihydrite特征ite)在土壤中分布廣泛，是一種反鐵磁性黃褐色或黃棕色柱狀或針狀，陰離子以 ABAB[001]型緊密堆積，八面OH，相對(duì)分子量為 89 g mol-1。針鐵礦(α-FeOOH)呈現(xiàn)中心對(duì)稱晶體空間群結(jié)構(gòu))描述，如圖 1-3 所示(Balwahwertmann, 2003)。其空間群結(jié)構(gòu)為 Fe 原子排列在 O 框合體。空間架構(gòu)中的邊共享復(fù)合體，即 Fe 原子共享兩個(gè) O1 和一個(gè) O2 原子；而角共享復(fù)合體通過單個(gè) O1 原由 O2 位置配位，即-OH 基團(tuán)。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓承華;嚴(yán)吳煒;朱麗麗;張路;李換平;江解增;周增輝;張娜;田秋芳;石如瓊;潘瑞瑞;劉野;;硒對(duì)鎘脅迫下豆瓣菜生長(zhǎng)、生理特性及鎘積累的影響[J];揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2017年01期

2 肖厚軍;偠久蘭;何佳芳;趙歡;;鎘脅迫下芹菜產(chǎn)量和氮、磷、鉀吸收及鎘積累量的變化[J];環(huán)境科技;2014年04期

3 王晶晶;楊春文;蔡赫;李然紅;張瑩瑩;馬威;;鎘脅迫對(duì)珍珠梅生理生態(tài)特征的影響[J];北方園藝;2010年13期

4 吳雙桃;朱慧;;鎘脅迫對(duì)水浮蓮幼苗生理功能的影響[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2010年08期

5 關(guān)昕昕;嚴(yán)重玲;劉景春;敖子強(qiáng);;鈣對(duì)鎘脅迫下小白菜生理特性的影響[J];廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

6 薛犖綺;溫子若;陳希;;鎘脅迫對(duì)玉米生理生化特性及品質(zhì)的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年24期

7 李冬琴;王麗麗;李智鳴;黎華壽;陳桂葵;;鎘脅迫對(duì)高低積累型水稻幼苗非蛋白巰基含量的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2019年12期

8 張珂;厲萌萌;劉德權(quán);陳飛虎;馬闖;;鎘脅迫對(duì)小麥、玉米種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J];種子;2019年05期

9 喻華;馮文強(qiáng);秦魚生;涂仕華;;鎘脅迫對(duì)不同基因型水稻生長(zhǎng)和鎘吸收的影響[J];西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2013年03期

10 吳坤;吳中紅;邰付菊;韓瑩;謝寶恩;袁祖麗;;鎘脅迫對(duì)煙草葉激素水平、光合特性、熒光特性的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2011年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 徐慶國(guó);孫亞莉;楊明;陳璐;;鎘脅迫對(duì)水稻不同品種種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[A];中國(guó)作物學(xué)會(huì)作物種子專業(yè)委員會(huì)2017年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2017年

2 吳澤嬴;葛瀅;;供硫?qū)︽k脅迫下水稻巰基物質(zhì)含量的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

3 劉周莉;何興元;陳瑋;;鎘脅迫下藤本植物金銀花的生長(zhǎng)反應(yīng)及積累特性研究[A];中國(guó)植物學(xué)會(huì)七十五周年年會(huì)論文摘要匯編（1933-2008）[C];2008年

4 李汝佳;李雪梅;;水楊酸、脫落酸和過氧化氫對(duì)鎘脅迫小麥的影響[A];第二屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

5 揭雨成;佘瑋;邢虎成;朱守晶;周精華;蔣杰;王亮;;苧麻鎘脅迫響應(yīng)基因表達(dá)研究[A];2010中國(guó)作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

6 張傳永;孫振興;;中國(guó)蛤蜊抗氧化酶對(duì)汞和鎘脅迫的響應(yīng)[A];中國(guó)動(dòng)物學(xué)會(huì)·中國(guó)海洋湖沼學(xué)會(huì)貝類學(xué)分會(huì)第九次會(huì)員代表大會(huì)暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)會(huì)議摘要集[C];2011年

7 任可欣;閻希柱;;鎘脅迫對(duì)多齒圍沙蠶(Perinereis nuntia)超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和乙酰膽堿酯酶活性的影響[A];2013年中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2013年

8 湛方棟;何永美;李元;祖艷群;陳建軍;程永艷;;鉛鎘脅迫下接種根際真菌對(duì)圓葉無心菜生長(zhǎng)和鉛鎘含量的影響[A];2012年云南農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)論文集[C];2012年

9 皮杰;李德亮;王劍平;朱鵬飛;張婷;;慢性鎘脅迫對(duì)鰱魚金屬富集和能量物質(zhì)代謝的影響[A];2016年中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2016年

10 簡(jiǎn)敏菲;楊葉萍;余厚平;鐘曉慶;龔秋林;陳勇玲;;鎘脅迫下苧麻(Boehmeria nivea(L.)Gaudich.)的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)態(tài)[A];2015年中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 關(guān)美艷;一氧化氮清除系統(tǒng)在擬南芥應(yīng)答鎘脅迫過程中的作用及其機(jī)制[D];浙江大學(xué);2018年

2 胡炎;東南景天對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)和鎘再轉(zhuǎn)運(yùn)的生理與分子機(jī)制[D];浙江大學(xué);2019年

3 楊惠麟;鎘脅迫對(duì)擬環(huán)紋豹蛛的影響研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

4 鄧勇;硫化氫緩解紅麻重金屬鎘脅迫功能分析[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

5 肖亞濤;冬小麥苗期對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)及阻控機(jī)制研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

6 任雯;玉米干旱脅迫和鎘毒害響應(yīng)蛋白鑒定與分析[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2018年

7 Basharat Ali;5-氨基乙酰丙酸緩解鎘脅迫下油菜植株生長(zhǎng)、生理、分子和超微結(jié)構(gòu)變化的作用機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2014年

8 張路;MIR156調(diào)控植物鎘脅迫耐受機(jī)制研究及應(yīng)用[D];安徽理工大學(xué);2017年

9 Mohamed Alpha Jalloh（賈�。�;不同氮源下鎘脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)和品質(zhì)形成的影響[D];浙江大學(xué);2008年

10 宋阿琳;小白菜對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)及硅緩解鎘毒害的機(jī)制[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李猛;鎘脅迫下小白菜自噬作用機(jī)制研究[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

2 許露兮;鎘脅迫對(duì)豌豆生長(zhǎng)前期的生理影響及葉綠素代謝途徑基因表達(dá)特性分析[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

3 韓洋洋;擬南芥mMDH2基因在調(diào)控鎘脅迫響應(yīng)中的功能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

4 桂賽玉;鎘脅迫下不同倍性鯽的抗逆性研究[D];湖南師范大學(xué);2017年

5 張瑛;磁化水處理對(duì)鎘脅迫下107楊生長(zhǎng)、生理特性及土壤微生態(tài)環(huán)境的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

6 凌瓏;外源施加甲基乙二醛和硫化氫對(duì)鎘脅迫旱柳抗氧化系統(tǒng)活性及抗逆基因表達(dá)的影響[D];遼寧大學(xué);2019年

7 張麗;外源施加鈣、一氧化氮對(duì)鎘脅迫下旱柳抗氧化系統(tǒng)活性及相關(guān)基因表達(dá)的影響[D];遼寧大學(xué);2019年

8 習(xí)夏平;硫酸鹽對(duì)鎘脅迫下谷子幼苗生理的影響[D];山西大學(xué);2019年

9 董姬妃;外源氮對(duì)白三葉草的鎘毒害緩解效果的研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

10 閆金朋;施用不同形態(tài)硒對(duì)鎘脅迫下水稻生長(zhǎng)及吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的影響[D];廣西大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2718170