论文总字数：21320字

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 酸雨对植物的影响 2

1.2.1 酸雨对植物生长发育的影响 2

1.2.2 酸雨对植物品质的影响 3

1.3 重金属对植物的影响 4

1.3.1 重金属对植物生长发育的影响 4

1.3.2 重金属对植物品质的影响 4

2 实验材料与方法 5

2.1 实验材料 5

2.2 实验方法 5

2.3 指标的测定方法 6

2.3.1 种子发芽率的测定 6

2.3.2 蒸腾速率的测定 6

2.3.3 叶绿素的测定 7

2.3.4 可溶性糖的测定 7

2.3.5 可溶性蛋白的测定 8

2.3.6 粗纤维的测定 9

2.3.7 维生素C的测定 9

3 实验结果与数据分析 10

3.1 酸雨和重金属对种子发芽率的影响 10

3.2 酸雨和重金属对蒸腾速率的影响 11

3.3 酸雨和重金属对叶绿素的影响 11

3.4 酸雨和重金属对可溶性糖的影响 12

3.5 酸雨和重金属对可溶性蛋白的影响 12

3.6 酸雨和重金属对粗纤维的影响 13

3.7 酸雨和重金属对维生素C的影响 14

4 结论 14

参考文献 16

致谢 19

酸雨和重金属复合胁迫对油葵生长发育的影响

龚康佳

，China

Abstract：The purpose of this study is to explore the effects of acid rain and heavy metal compound pollution on plant physiological ecology. Taking crop sunflower as an example, under the influence of simulated acid rain with different pH values and different concentrations of Pb2 , the accumulation of heavy metals in the soil, the growth of oil sunflower, and physiological indicators such as germination rate were studied, transpiration, chlorophyll, soluble sugar, soluble protein, crude fiber and so on. The analysis of the change trend of Pb2 in oil sunflower under acid rain conditions has laid a foundation for further researches on the stress mechanism of vegetable quality such as acidic precipitation and heavy metal migration and transformation, and has certain reference value for the progress of agricultural production.

Key words：Acid rain; Heavy metal; Oil sunflower; Compound stress

绪论

研究背景

酸雨对生态环境的破坏性以及当今世界对酸雨问题的广泛关注，使之成为世界范围内的重大环境问题之一^[1]。自英国化学家Smith在1872年第一次提出“酸雨”这个概念开始，全球各个国家陆续发现酸雨并开始相关研究。英国伦敦自19世纪开始，相继发生多次烟雾中毒事件，其中1952年发生的一起最严重的一次造成近四千人死亡。同一时期，严重的烟雾污染事件也在欧美其他地区上演，美国在1948年发生的一起烟雾事件导致六千余人的健康遭到损害。上世纪中期，随着中欧工业区酸雨污染的日益严重，并且酸性大气扩散至北欧的一些国家和地区，酸雨由局部污染向区域性污染转变。20世纪70年代至80年代，酸雨自欧洲大陆蔓延至北美地区，北美的较大区域的酸雨区也渐渐开始出现，此时酸雨的全球性已经开始显露出来。1980年开始，我国的酸雨区面积骤增，发展成全球三大酸雨区之一。此时，酸性沉降在一些东南亚和非洲地区也出现了。至此酸雨已经由发达国家向发展中国家扩展^[2]。

1972年，我国较早发现酸雨是在贵州松源和湖南长沙、风凰等地，接着又陆续在西南和长江三角洲地区观察到酸雨现象。1982年夏，西南地区连续出现pHlt;4.0的酸雨，国家环境保护部门开始重视酸雨问题，并在当年建设近200个监测点，为学者深入探究酸雨提供可靠的数据。20世纪七八十年代，我国已经形成两大酸雨区，酸雨分布由工业发达的城市向偏远郊区和乡下发展，酸雨的区域性已经显现出来。近年来，我国的酸雨区逐渐增大，酸雨强度呈现出连续上升的趋势 ^[3]。1997年酸雨监测显示，我国降水平均pH处于3.7-7.8之间。出现酸雨的城市有44个，占调查总数的一半左右。华中地区是我国酸雨问题最严峻的地方，年平均降水pH小于5.0，酸性降水占总降水的比例超过70%。此外西南地区酸雨问题也很严峻，仅次于华中地区。华南酸雨区出现在珠江三角洲及广西东部地区^[4]。2003年统计的487个市县中，其中54.4%的地方观察到酸性降水。

酸雨对人类和生活环境等都带来不可估量的损害，主要表现为：酸雨进入水环境，使水体酸化，水生生物的成长会受到阻碍甚至死亡，造成生物种类和生物总量减少；酸雨使森林植物衰亡，严重影响作物产量；酸雨还造成土壤酸化，Ca、Mg等成份浓度下降，Al、Mn等重金属释放和激活，降低土壤肥力。可以看出，酸雨问题不可小觑。

土壤重金属污染问题日益严峻，被广泛关注。是指人类活动造成的土壤中的一些金属元素的含量大于正常值 ^[5]。这些重金属有Hg、Cd、Pb、Cr和As等，还有Zn、Cu、Ni等有毒元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等。超标重金属可影响植物的正常生长发育，Cd、Hg等在植物籽中积累较多，对其生长发育和产量影响较小，此外Hg、As能降低土壤中硝化和氨化细菌的活动，对氮素供应有很大影响。重金属在土壤环境中很难转移、降解，由食物链富集到人体，侵害人类身体健康，应引起人们高度关注。有些矿山在开采作业中，废弃石料和尾矿没有合理放置，导致其中的重金属渗入到土壤。

由研究可知，酸性沉降会致使土壤酸化，引起其中的重金属活性和溶解性上升，迁移性增强，不但产生了不利于农作物生长发育的土壤，而且富含重金属的水会被农作物利用，致使农作物中金属含量上升，降低农作物的抗逆性与质量，还会造成土壤中微生物种类和总量的变化。根际环境的变化会引起营养物质的供应和根的生理特性，从而可能关系到植物的发育和品质。

目前，虽然有不少关于酸雨或重金属污染胁迫植物方面的研究，但这些研究仅仅只关注某单一污染因子和植物生长发育和品质的关系，但是酸雨和重金属复合胁迫植物的相关文献还很少见。本文以作物油葵为例，探索不同pH值的模拟酸雨和不同浓度Pb2 的胁迫下，油葵根、茎、叶对土壤中重金属的积累量变化及油葵生长、生理指标的变化，如发芽率、蒸腾作用、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维等。并分析酸雨条件下油葵体内Pb2 的变化趋势，为进一步开展酸性降水与重金属迁移转化对蔬菜品质的胁迫机理等相关研究奠定了基础，在对农业生产的进步具有一定的参考价值。

酸雨对植物的影响

酸雨对植物生长发育的影响

酸雨对种子发芽、根长、叶片面积、株高等均有影响，对植物生理特性的影响涉及蒸腾速率，叶绿素含量，光合速率等方面。

种子萌发是植物生长发育的起点。已有资料显示种子的发芽和幼苗的发育对酸雨较敏感。并且和酸雨的pH和接触时间有关。聂呈荣^[6]等对系列酸雨浓度与花生种子发芽的关系的研究发现，花生种子发芽率、根长等均随酸雨浓度增加而下降；pH5.5~4.5的模拟酸雨处理对花生种子发芽无明显差异；模拟酸雨小于pH 4.5，花生种子的发芽率、根长和pH值呈正相关，当pH=2.5时，发芽率、根长分别降低43.07%、52.17%。陈永等^[7]对模拟酸雨对小麦和玉米种子发芽的关系进行的探究表明，pH=3.0、3.5、4.0的模拟酸雨致使胚根死亡或抑制幼苗发育，pH=5.0~5.6的酸雨有利于对小麦和玉米的种子发芽。

根系是植物从土壤中吸收水分和矿物质的主要组织，其生长发育和植物茎叶的发育息息相连。探究酸雨与植物根系的关系以及其内在原理，是深入研究酸雨危害原理的需要。Ulrich等提出了酸雨对林木环境的“由底而上论”，也就是说酸雨使土壤酸化，导致一些有害金属被激活，如Al³ ，破坏植物根系并且导致其衰亡，最终整颗植物死亡^[8]。黄晓华等开展的酸雨与大豆根系生长的关系的探究发现，大豆根长、数量以及根干重随pH的下降而减少。

惠红等^[9]的研究结果也表明，在强酸度下，水稻株高、地上部分生物量和穗长随酸雨酸度增大而下降，产量也随酸雨酸度增大而下降。但是大豆对酸雨的抗性稍弱些，小林卓也等人^[10]的研究表明，采用pH2.0、3.0、4.0、5.6的模拟酸雨处理大豆，整个生育期，pH2.0、3.0处理的大豆与pH5.6处理的大豆相比，前者个体的生物量、叶面积、花蕾数以及产量都比后者低。pH 2.0处理的大豆，叶片受到伤害严重，叶面积减小，豆荚的同化产物量减少，与单位叶面积相当的豆荚数量减少，增加了空荚数量。由此表明，低pH值的酸雨影响了大豆的生长，导致大豆减产，品质降低。

酸雨还会导致植株高度的变化。陈景龙^[11]探究发现，酸雨对小麦植株高度的成长有阻碍趋势。Wood^[12]等的研究表明酸雨与植株高度有关，且pH小于3.0时效果较明显。杨志敏^[13]的探究显示pH2.5的酸雨会极大地降低番茄等果蔬幼苗高度，但用pH=3.0的模拟酸雨处理时只有某些受其抑制，pH=4.0的模拟酸雨处理时，上述作物的株高无明显变化。甚至有对植株高度有促进效果。武德传^[14]等发现，不同pH酸雨对小麦植株高度的作用差别很明显，而且随酸雨pH值的下降，作物的株高和穗长下降，最终生物量也随之下降。唐鸿寿^[15]通过试验发现，用pH大于3.5的酸雨胁迫油菜植株高度与对照差别不显著，pHlt;3.5的酸雨会极大抑制油菜高度的生长。宋建国等^[16]发现，用pH为3.49~4.73的酸雨处理的番茄的植株高度和对照组没有明显差别，当模拟酸雨pH为3.37时，植株高度显著低于对照组。由上述研究结果可得出以下结论，不同浓度的酸雨对植物的效果不一样，低浓度酸雨对作物高度的生长几乎没效果，甚至会有推进效果，只有高浓度酸雨会抑制植物高度的成长，其分界点在pH=3.0~3.5之间。

蒸腾作用是植物对水分吸取和传输的动力，并能加快植株营养物质的吸取和传输，使之输送至各组织器官。张耀民等^[17]实验发现，大部分植物叶片的蒸腾强度在酸雨的影响下都会下降，植物蒸腾强度下降太多，叶片易出现萎蔫，还会影响植物组织内的生理生化活动。酸雨还会导致植株叶片上的气孔开闭，进而改变了蒸腾强度。

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