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氟是自然环境中最重要的污染物之一,对农业生态系统的影响仅次于二氧化硫。随着我国经济的高速发展,氟污染面积日趋扩大,污染程度日益严重,严重威胁着农业安全生产和人类健康。玉米是世界上分布最广泛的粮食作物之一,种植面积仅次于小麦和水稻。在我国,玉米年产产量占世界第二位,仅次于美国,是我国北方和西南山区及其它旱谷地区人民的主要粮食之一。因此,研究阐明氟对植物(玉米)生长生理的伤害机理及其营养调节,以期望揭示氟污染的机理及其植物学效应,为防治氟污染提供科学依据,同时对玉米安全生产均具有重要的意义。本试验通过砂基培养的方法,研究了不同浓度的氟处理对玉米幼苗生长生理特性的影响,不同氟浓度下氟在玉米幼苗体内的分布和累积情况,不同浓度氟处理与水分亏缺互作对玉米幼苗生长干物质累积的影响及其氟污染条件下不同氮形态对玉米幼苗生长的影响和调节,并初步探讨了氟污染对植物的伤害机理及其营养调节。本文在模拟实验条件下,测定了氟对玉米幼苗株高、叶长、叶宽、叶面积、地上/地下部生物量、叶绿素含量、光合特性、叶绿素荧光、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、抗氧化物酶活性(SOD、POD、CAT)以及氟在玉米幼苗地上部和地下部累积量的影响,主要研究结果如下:
1植物受氟化物污染后,其正常的生长受到影响,通过对生长20天玉米幼苗的株高、叶长、叶面积和生物量的测定可知,低浓度的氟(≤0.25mmol/L)对玉米幼苗生长起到刺激促进作用,高浓度的氟(0.5~10mmol/L)对玉米幼苗生长起到抑制作用,且氟对玉米根干物质重影响大于茎叶,随氟浓度的增大,氟的危害愈严重。表明玉米幼苗地上部与地下部(根系)对氟的响应是不同的。
2当用低浓度氟处理玉米幼苗时,可促进其叶片叶绿素的合成,在满足其它条件时,幼苗光合作用加强;高浓度氟处理时,叶绿素含量明显降低,光合作用明显受到抑制,且浓度越高,受抑越明显。
3玉米幼苗生长20天时,低浓度氟对玉米幼苗丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性影响不显著,而超氧化物歧化酶活性升高。随氟浓度的增高,超氧化物歧化酶(SOD)活性又降低,游离脯氨酸和可溶性糖含量含量升高,同时也显著提高了植株体内丙二醛含量和玉米幼苗体内过氧化物酶活性。随处理浓度的增大,这些指标变化愈加明显。
4玉米幼苗在体内能够吸收和累积大量的氟,且随处理浓度的增加而累积量提高,氟浓度大于5mmol/L时累积量有所下降;进入玉米幼苗体内的氟在不同部位的累积量是不同的,根中氟的含量显著大于叶和茎部,表明F从根转运至叶部有明显的生物屏障效应,但这种屏障效应随处理浓度的增加而减弱。
5无氟水分胁迫干物质下降的幅度大于含氟水分胁迫干物质下降的幅度,根部干物质下降幅度大于茎叶部,各个处理的茎周长、叶总数,新完全展开叶面积大体上呈显出混合氮>硝态氮>铵态氮的规律;但随氟浓度的增加(>0.5Mm),含氟水分胁迫对干物质累积的影响始终要大于无氟水分胁迫的影响。