礦山開采及冶煉廢棄地的生態(tài)恢復(fù)是目前急需解決的環(huán)境問題,其中,稀土作為重要的戰(zhàn)略資源被大量的開采,產(chǎn)生了大量的開采廢棄地。福建省長汀離子型稀土礦開采過程中,土壤經(jīng)過挖取、搬運、堆浸、雨水沖刷后,不僅破壞植被和土壤結(jié)構(gòu),而且會造成水土流失、土壤酸化和土壤重金屬污染等環(huán)境惡化問題,急需采取措施進行治理。研究表明,限制長汀稀土礦廢棄地植被恢復(fù)有較多因素,其中,土壤酸化是限制植被恢復(fù)的重要限制因子之一。類蘆(Neyraudia reynaudiana)和寬葉雀稗(Paspalum wettsteinii)可以在長汀稀土礦惡劣條件下正常生長,在長汀稀土礦廢棄地植被恢復(fù)中得到了廣泛應(yīng)用。類蘆和寬葉雀稗可適應(yīng)土壤酸化環(huán)境,完成種子萌發(fā)和生長發(fā)育過程,表現(xiàn)出強的適應(yīng)性,其中勢必存在對酸脅迫的適應(yīng)策略,值得我們?nèi)ネ诰�。鑒于此,以類蘆和寬葉雀稗種子和幼苗為試驗材料,設(shè)置不同酸(pH 5.5、pH 4.5、pH 3.5)脅迫試驗,分別在人工氣候箱和玻璃溫室中進行酸脅迫對2種植物種子萌發(fā)和幼苗生長的形態(tài)生理影響的模擬試驗,測定不同脅迫條件下類蘆和寬葉雀稗種子萌發(fā)指標(biāo)、質(zhì)膜完整性和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu),以及植株光合特性、葉綠素含量、電導(dǎo)率、根系活力、抗氧化酶、ASA、GSH、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和養(yǎng)分含量等指標(biāo),比較不同酸脅迫處理下類蘆、寬葉雀稗種子萌發(fā)和幼苗生長的形態(tài)和生理指標(biāo)變化差異,分析2種植物在不同酸脅迫下的形態(tài)和生理特性,采用隸屬函數(shù)對酸脅迫處理2種植物不同形態(tài)生理指標(biāo)進行綜合評價,最終揭示類蘆和寬葉雀稗對酸脅迫的響應(yīng)策略,以期為稀土礦廢棄地及同類礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:(1)酸脅迫對類蘆種子發(fā)芽率無顯著影響,pH 5.5和pH 4.5處理對類蘆芽長、芽鮮重和芽干重均有促進作用;不同酸脅迫處理均可提高寬葉雀稗種子發(fā)芽率,pH 5.5處理對寬葉雀稗種子各萌發(fā)指標(biāo)及芽長均有促進作用;pH 3.5處理對類蘆和寬葉雀稗種子萌發(fā)和幼苗生長均有顯著抑制作用,嚴(yán)重破壞根尖質(zhì)膜和芽超微結(jié)構(gòu)。綜合種子萌發(fā)和幼苗生長各指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析表明,寬葉雀稗種子萌發(fā)對酸脅迫環(huán)境有更強的適應(yīng)性,適合在長汀稀土礦廢棄地植被恢復(fù)中應(yīng)用。(2)類蘆和寬葉雀稗植株對酸脅迫具有較強耐性,但pH 3.5是2種植物適應(yīng)酸環(huán)境的“閾值”,pH低于此值2種植物的植株均無法生存。pH 4.5處理類蘆和寬葉雀稗分蘗數(shù)、葉長、葉寬、根系各形態(tài)指標(biāo)及生物量均大于pH 5.5處理,說明這2種植物更適合土壤pH 4.5環(huán)境,這也與長汀稀土礦堆浸廢棄地土壤pH相近。(3)隨脅迫時間的增加,類蘆和寬葉雀稗葉片光合作用各指標(biāo)均呈逐漸減小的趨勢;2種植物葉片光合作用的日變化表明,類蘆葉片Pn、Gs、Tr日變化呈“雙峰”曲線,在中午12:00為谷值,Ci變化相反;寬葉雀稗葉片Pn、Gs、Tr日變化呈先增后降趨勢,在中午12:00左右數(shù)值較大,葉片Ci變化則相反。酸脅迫條件下,類蘆和寬葉雀稗葉片熒光參數(shù)均提高,但SPAD值和葉綠素含量則降低。(4)隨著酸脅迫時間的增加,類蘆葉片相對電導(dǎo)率、丙二醛和H_2O_2含量均減小,寬葉雀稗葉片H_2O_2含量也減小;隨著pH值的減小,類蘆和寬葉雀稗根系丙二醛含量、O_2~-產(chǎn)生速率和寬葉雀稗根系H_2O_2含量均逐漸減小,類蘆和寬葉雀稗的根系活力均增大。說明酸脅迫條件下2種植物可清除體內(nèi)活性氧自由基,減少脅迫的危害。(5)隨著脅迫時間的增加,相同pH處理下的類蘆和寬葉雀稗葉片SOD、CAT、APX、ASA和可溶性蛋白含量均呈增加趨勢,POD活性變化相反。隨著pH值減小,在脅迫60 d,類蘆葉片SOD、POD、ASA、脯氨酸和可溶性蛋白含量均逐漸增加,但在脅迫90 d,類蘆葉片抗氧化酶活性、ASA和GSH含量呈逐漸減小趨勢,而脯氨酸、可溶性糖含量則呈增大趨勢。寬葉雀稗葉片CAT、ASA、GSH、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈逐漸增大趨勢。類蘆根系A(chǔ)PX、ASA、可溶性糖含量和寬葉雀稗根系CAT、可溶性糖、可溶性蛋白含量均增加。(6)類蘆和寬葉雀稗在pH 4.5處理下對C、N、P、K、Mg、Ca等營養(yǎng)元素的吸收和運輸能力大于pH 5.5處理,且寬葉雀稗對營養(yǎng)元素的吸收和運輸能力大于類蘆。(7)通過類蘆和寬葉雀稗地上部分各指標(biāo)的相關(guān)性統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),類蘆葉綠素總量、H_2O_2、相對電導(dǎo)率、MDA間均有極顯著正相關(guān)性,Fv/Fo、Fv分別與株高、可溶性糖有顯著正相關(guān)性,OFR與GSH為極顯著負(fù)相關(guān);寬葉雀稗分蘗數(shù)、GSH分別與葉綠素總量、相對電導(dǎo)率有極顯著負(fù)相關(guān)性,Pn與脯氨酸、CAT有顯著負(fù)相關(guān)性,可溶性糖與Fo也有顯著正相關(guān)性。綜合類蘆和寬葉雀稗各形態(tài)和生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析發(fā)現(xiàn),類蘆和寬葉雀稗均在pH 4.5的土壤環(huán)境中生長更好,且寬葉雀稗的耐酸性更強。綜上所述,類蘆和寬葉雀稗在形態(tài)上可以通過加速葉片和根系形態(tài)指標(biāo)的生長,促進分蘗和增加生物量等來適應(yīng)酸脅迫環(huán)境。同時可以通過促進葉片熒光參數(shù),提高SOD、CAT、APX、ASA和GSH含量,增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量,以及促進C、N、P、K、Mg、Ca等元素的吸收和運輸?shù)韧緩絹淼挚�、修�?fù)細(xì)胞過氧化損傷,提高植物的抗逆能力。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q945.78
【部分圖文】：

2 研究方法g 樣品，用錫舟包好，使用 Vario Macro Cube 全自動元素分析儀測定元素含量。P、K、Mg、Ca 元素：各稱取 0.1 g 類蘆和寬葉雀稗地上、地下部分樣品粉末，放于三角瓶中，采用 HNO3-HClO4法進行植物樣品消煮。稱取 0.1 g 土壤樣品粉末放于消解罐中，采用 HF-HClO4-HNO3消煮法進行土壤樣品消煮。采用 PEOPTIMA 8000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定元素含量。2.2 技術(shù)路線

0.03 0.10 0.30 0.00 0.05th-0.02 -0.10 0.08 -0.03 -0.05th0.03 -0.02 0.27 0.01 0.11eight-0.07 -0.12 -0.09 0.2 0.00eight0.12 0.11 0.25 0.08 0.03ight-0.15 -0.03 0.02 0.02 -0.05ight迫處理類蘆和寬葉雀稗幼苗根尖質(zhì)膜受損程度比較脅迫對類蘆幼苗根尖質(zhì)膜完整性的影響文思藍(lán)染色法對類蘆根尖進行染色分析發(fā)現(xiàn)（見圖 3-3根尖著色程度逐漸加深，pH3.5處理的細(xì)胞相對活性僅最為嚴(yán)重。

活性 56.37% 64.42% 45.39% 36.61%CK 5.5 4.5 3.5圖 3-4 酸脅迫下寬葉雀稗幼苗根尖質(zhì)膜完整性ure 3-4 The integrity of plasmalemma in the root tip cells under acid s酸脅迫處理對類蘆和寬葉雀稗幼苗芽亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響酸脅迫處理類蘆芽亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較H 值的減小，類蘆芽細(xì)胞中線粒體的數(shù)量逐漸增加。CK-2）的線粒體數(shù)量較少，分布在葉綠體周圍，形態(tài)較完整貼細(xì)胞邊緣；pH 5.5 處理（圖 3-5-3, 圖 3-5-4）的線粒體葉綠體中，且部分形態(tài)發(fā)生變化，但管狀嵴數(shù)量仍較多，囊體彎曲變形；pH 4.5 處理（圖 3-5-5, 圖 3-5-6）的類蘆增多，多為圓形，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)較為完整，外膜清晰，管密，葉綠體形態(tài)結(jié)構(gòu)完整，基粒和類囊體結(jié)構(gòu)清晰，排列整-5-7, 圖 3-5-8）的線粒體數(shù)量也較多，部分線粒體外膜受減少，葉綠體向內(nèi)彎曲變形，基粒和類囊體變形彎曲。

【參考文獻】

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本文編號：2807776