硅质叶面阻隔剂抑制豆芽Cd积累效应及机理分析

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本研究采用水培方式,以Cd胁迫下的黄豆芽作为实验对象,喷施自制硅质叶面阻隔剂,并通过实验设计对硅质叶面阻隔剂的配方、制备条件进行优化,制备出一种抑制豆芽吸收Cd效果较好的硅质叶面阻隔剂,为解决当前日益严重的农作物重金属污染问题提供新思路。在此基础上,通过测定豆芽根长、株高、叶绿素含量、不同部位Cd含量、Cd化学形态以及进行FTIR(傅里叶转换红外光谱)分析,探讨硅质叶面阻隔剂对豆芽Cd积累的抑制效果与作用机理。在实际应用方面,采用Box-Behnken实验设计对硅质叶面阻隔剂的喷施方式进行优化。实验结果表明:(1)硅质叶面阻隔剂的最优配方为30%硅酸钠,20%腐植酸,10%单宁酸复配,最佳制备方式为反应温度50 ℃,搅拌时间10 min,稀释50倍喷施,能够有效抑制豆芽对培养液中Cd的吸收。(2)硅质叶面阻隔剂的最佳喷施方式为喷施时间15 s,喷施间隔1 d,喷施频率3次/d,抑制豆芽吸收培养液中Cd的效果最好。(3)通过对豆芽根长、株高分析可得,与对照组相比,喷施硅质叶面阻隔剂可使豆芽根长增长,株高显著提高,说明喷施硅质叶面阻隔剂能够促进豆芽生长。(4)通过对豆芽叶绿素含量分析可得,与对照组相比,喷施硅质叶面阻隔剂使得豆芽叶绿素a/b比值增加,说明喷施硅质叶面阻隔剂使得豆芽的光合活性增强。(5)通过对豆芽Cd含量分析可得,与对照组相比,喷施硅质叶面阻隔剂能够明显降低豆芽根、茎、子叶、叶各部位Cd含量,有效抑制豆芽对培养液中Cd的吸收,且对豆芽根部与茎部Cd积累的抑制效果最为显著;使得豆芽体内Cd转运系数减小,即Cd由根部向茎叶部转移能力减弱,减轻了 Cd对豆芽的毒害作用。(6)通过对豆芽Cd化学形态分布进行分析可得,与对照组相比,喷施硅质叶面阻隔剂使得豆芽茎叶部Cd总量降低,且“活性态”Cd总分配比例减少,“惰性态”Cd总分配比例增加,降低了 Cd对豆芽的毒害作用。(7)通过FTIR分析可以看出,与对照组相比,喷施硅质叶面阻隔剂能够提高豆芽中碳水化合物和蛋白质含量,使一些酯类物质转化为其他物质以提高豆芽耐Cd性。
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