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微量的重金属在地球上到处可见,然而,采矿业和地方集约型农业已经在世界范围内引起了有毒重金属积累。目前所用的污染地区的恢复技术不但经济上昂贵,而且往往非环境友好。利用植物来转移、固定或降解土壤污染物的植物修复技术是一种很有前途的技术,它有几个传统净化方法没有的优点。世界范围内种植的玉米和大豆不但是食物的主要来源,而且是生产生物质燃料的理想原料。而在中国,生物质燃料将是除煤外的主要能源。此论文阐述了玉米(Zea mays L.)(沈单2号)和大豆(Glycine max L.)在水培条件下对镉(Cd)、锌(Zn)和铅(Pb)的吸收富集作用,以及在不同Zn盐胁迫下玉米和大豆对Zn的竞争吸收能力;研究了大豆在螯合剂诱导作用下对复合污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的植物提取作用。用水培实验研究了在8个Cd浓度梯度(0,12.5,25,50,100,200,400,800μmolCd l-1)胁迫下,玉米不同组织部位的生长状况、对Cd的吸收富集作用及生理指标(叶绿素和脯氨酸)的变化。玉米在50μmol Cd l-1浓度胁迫下生长21天后,地上部和地下部Cd含量最大,分别为389.5和505.5 mg kg-1干重;而玉米地上部和地下部最大Cd富集量分别为105.2和126.4μg pot-1。根据目前普遍接受的Cd超积累植物地上部Cd含量为0.01%(w/w)的标准,“沈单2号”可被认为是一种Cd超积累植物。在800μmol Cd l-1浓度胁迫下,玉米叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b的含量最低,分别为33.03,50.67和83.70mg 100g-1鲜重,分别比对照处理降低了38.9%,46.0%和42.9%。随着外部Cd浓度的增加,玉米叶片中脯氨酸含量亦逐渐增加。用水培实验研究了在Cd/Zn复合浓度(Cd浓度依次为0,25,50,100,400μmol l-1;Zn浓度依次为100,1000μmol l-1)胁迫下,玉米的生长状况、对Cd和Zn的吸收富集作用及Cd和Zn之间的相互作用。在两个Zn处理浓度下,玉米地上部和地下部的干物质量都随Cd浓度的增加而降低。在Cd/Zn复合浓度为400/100μmol l-1时,玉米地上部和地下部Cd含量均达到最大值,分别为454和775 mg kg-1干重。在Zn处理浓度为1000μmol l-1的条件下,随着Cd处理浓度由0μmol l-1增加到400μmol l-1,玉米地上部和地下部Zn含量分别降低了66.9%和84.8%。在高(1000μmol l-1)、低(100μmol l-1)两个Zn浓度处理下,Cd对玉米地上部和地下部Zn含量有抑制作用。在较低Cd浓度处理下,营养液中Zn含量对玉米不同组织部位Cd含量有促进作用;而在较高Cd浓度处理下,营养液中Zn含量对玉米不同组织部位Cd含量有抑制作用,但这种作用有时不显著(P<0.05)。用水培实验研究了在8个Cd浓度梯度(0,12.5,25,50,100,200,400,800μmolCd l-1),Cd/Zn复合浓度及Cd/Pb复合浓度胁迫下,大豆对重金属的富集作用。研究发现,根据Zn超积累植物(10000 mg kg-1地上部干重)、Cd超积累植物(100 mg kg-1地上部干重)和Pb超积累植物(1000 mg kg-1地上部干重)的标准,Glycine max L.不是超积累植物,但对重金属有一定富集作用。Cd和Zn之间存在拮抗作用,在高(1000μmol l-1)、低(100μmol l-1)两个Zn浓度及相对高的Cd浓度(>25μmol l-1)处理下,营养液中Cd或Zn浓度的增加会抑制大豆组织中Zn或Cd含量的增加。在所有Cd/Pb复合浓度处理中,Cd和Pb之间都存在拮抗作用。用土培盆栽实验研究了在7种不同Zn有效性土壤中,玉米和大豆的生长状况及竞争富集Zn的能力。在所有处理中,玉米地上部Zn含量都高于大豆,其差异随不同处理条件而不同,在硫酸锌(50 mg Zn kg-1土壤)处理中差异最大。在混种实验中,除了Zn粒(500 mg Zn kg-1土壤)和Zn粒(50 mg Zn kg-1土壤)两个处理大豆地上部Zn含量高于玉米外,其他处理玉米地上部Zn含量高于大豆。大田条件下,同单一种植的大豆相比,与玉米套种的大豆地上部可积累更多的Zn。研究了乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺(TEA)和柠檬酸对复合污染土壤中重金属可提取性的影响,及对大豆吸收富集重金属的影响。结果显示,在增加大豆体内Cu含量方面乙二胺四乙酸比其他两种螯合剂有效。施加5 mmol EDTA kg-1土壤这一处理显著增加了大豆地上部和地下部的Cu含量。在增加大豆地上部和地下部Zn,Pb和Cd含量方面,乙二胺四乙酸比三乙醇胺或柠檬酸更有效。