【摘 要】
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论文选题在草学与污染生态学的交叉热点研究领域。重金属Cd由于其对生物的剧毒性和不可降解性,会对环境造成非常严重的污染危害,并会影响农业作物的生长和品质,严重制约我国矿区周边污染耕地和草地农业的可持续发展及生态环境的建设。在此背景下,探求重金属Cd的污染机理,并据此发展污染耕地草地农业种植的有效管理对策成为目前亟待解决的问题。部分草地农业作物已经逐步进化出多种适应性机制来应对重金属胁迫,但对重金属C
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论文选题在草学与污染生态学的交叉热点研究领域。重金属Cd由于其对生物的剧毒性和不可降解性,会对环境造成非常严重的污染危害,并会影响农业作物的生长和品质,严重制约我国矿区周边污染耕地和草地农业的可持续发展及生态环境的建设。在此背景下,探求重金属Cd的污染机理,并据此发展污染耕地草地农业种植的有效管理对策成为目前亟待解决的问题。部分草地农业作物已经逐步进化出多种适应性机制来应对重金属胁迫,但对重金属Cd离子吸收的污染固化作用、基于螯合作用的重金属解毒机制、细胞内金属离子的区化作用和细胞的自动调节能力等适应机制还有待深入研究。基于以上科学问题,本论文根据野外调查数据设计了室内试验,揭示紫花苜蓿和玉米对重金属Cd的耐受性评价和重金属Cd在植物体地上部、地下部转运机理,并将植物生理实验、毒理学、食品安全和地理信息系统等内容有机结合,针对研究区受污染耕作土地进行的分类管理研究。取得如下结果:（1）研究区重金属Cd污染严重,三个流域在采样点深度相同的情况下,距离水域越远,土壤重金属Cd浓度越低;在采样点距离水域远近相同的情况下,采样层越深,土壤重金属Cd浓度越低。（2）紫花苜蓿和玉米植株均可在一定程度上对重金属Cd具有积累作用,且玉米植株对重金属Cd的运输效率要高于紫花苜蓿植株,但是实验数据显示的迁移系数和富集系数还不足以将其确定为重金属Cd的超积累植物。（3）紫花苜蓿在遭受25 mg kg-1Cd胁迫后,根部重金属Cd主要沉积在内皮层、中柱鞘、韧皮部和木质部,皮层区域分布较少,中柱是根中重金属Cd转运的主要途径;茎部重金属Cd主要沉积在初生木质部和形成层,初生韧皮部分布较少,初生木质部是茎中重金属Cd转运的主要途径;叶部重金属Cd主要分布在栅栏组织和主叶脉的木质部,仅有少量存在于邻近下表皮的叶肉细胞中,主叶脉是叶中重金属Cd转运的主要途径。（4）玉米在遭受25 mg kg-1Cd胁迫后,根部重金属Cd主要沉积在内皮层、中柱鞘和木质部,在皮层区域分布较少,中柱鞘和木质部是根中重金属Cd转运的主要途径;茎部重金属Cd主要沉积在维管束中,包括韧皮部、后生木质部、原生木质部和维管束鞘,维管束是茎中重金属Cd转运的主要途径;叶部重金属Cd主要分布在叶脉的木质部、维管束鞘和内皮层细胞,叶脉是叶中重金属Cd转运的主要途径。（5）从第1个生长发育时期到第4个生长发育时期,紫花苜蓿和玉米根、茎、叶部的结构分化越来越明显,例如木质部和韧皮部的分化等,但是重金属Cd在植物体内的分布规律并没有改变。蒸腾作用可以引起植物中重金属Cd的被动运输。（6）根据受污染耕地安全利用模式将研究区进行区划,紫花苜蓿和玉米在研究区不适合种植面积分别为71.63%和71.82%,适宜种植耕地面积不到30%。研究区耕作土壤现行种植方式和利用现状不合理,可能对食品和饲料安全造成极大威胁,产生严重的食品安全问题,影响牲畜和人类健康。
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