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本文以新乡市受重金属Cd污染的土壤为研究对象,模拟在我国北方普遍种植的重要粮食作物玉米受到重金属镉污染的灌溉水浇灌,来研究Cd污染对玉米-植物系统的毒理效应,为土壤环境中的镉污染防治以及玉米的种植提供科学依据。
通过预备试验了解到新乡市污灌农田受重金属镉的污染严重,而污泥直接排放到土壤或直接掩埋是造成土壤污染的一个主要原因。我们对新乡市北站区某工厂排放的三种污泥中的重金属含量进行了测定,并参照我国《农用污泥中污染物排放标准》(GB4284-84)评价了重金属的污染程度。结果表明三种污泥样品中白泥和黑泥均符合国家农用污泥标准,而黄泥中的锌严重超标,有研究表明,有些作物对锌的吸收是重金属中最高的。
首先用不同浓度的重金属镉溶液模拟受到镉污染的灌溉水,研究了重金属镉对玉米种子萌芽时期的毒害效应。结果表明,当Cd浓度小于2mg/L时,对玉米根的生长有刺激作用,而Cd浓度为2.0mg/L时是玉米芽生长的最佳浓度;根与芽对比显示,Cd对玉米幼根的胁迫作用大于对芽的胁迫作用,随着镉浓度的增大,则主要表现为对玉米生长的抑制作用。
其次采用盆栽,使用重金属镉溶液模拟受污染的灌溉水,研究了重金属镉对玉米幼苗中蛋白质含量以及叶绿素的影响。结果表明,低浓度(1mg/L,2mg/L)的镉溶液能够促进玉米幼苗中蛋白质含量,高浓度(>5mg/L)的镉溶液对其产生抑制作用。对叶绿素的影响则表现为在短期时间内,低浓度的镉对叶绿素a和叶绿素b均有刺激作用,高浓度的镉对起则起到了抑制。重金属Cd对玉米的毒害受时间因子的制约,Cd胁迫时间过长,玉米叶肉组织中叶绿素结构受破坏,引起叶绿素含量下降,叶绿素a较叶绿素b敏感,相同处理条件下叶绿素a所受到的伤害比较大。
最后模拟镉污染的土壤作盆栽试验,研究了重金属镉在土壤-玉米系统中的迁移和累积规律。试验结果表明:镉污染影响玉米的生长发育,随着土壤中镉浓度的增加,玉米的根长、株高和根系的干重均表现出减小的趋势。玉米各营养部位对重金属积累程度有差异,植株各部位的镉含量表现为:根>茎>叶。玉米植株各部位的富集系数也明显的表现为根>茎>叶。