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《中国矿业大学》 2019年
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庞庄矿区飞灰对小麦幼苗及其叶际微环境的影响研究

韩筱璇  
【摘要】:飞灰是煤矿区大气污染的主要污染物之一,飞灰会通过干湿沉降,沉降到污染范围内的土壤和作物上,往往会对这些土壤和作物生长产生一系列的影响。然而,现有的研究对这一影响的过程和机理还有所不足,本文通过温室模拟实验,探索不同浓度梯度的飞灰和对幼苗期小麦(良星99)的环境效应。主要得出以下结论:(1)飞灰胁迫对幼苗期小麦的株高、根长、叶长和叶宽有明显的抑制作用,对幼苗期小麦的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量有显著的抑制作用,相较于空白组,高浓度组的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量抑制率分别为17.3%、18.8%和17.4%。(2)幼苗期小麦叶片保护酶中SOD和CAT的活性在飞灰的胁迫下无显著性变化,POD的活性存在显著性变化,随着颗粒物的浓度的上升呈现出先升高后降低的趋势,低浓度组、中浓度组和高浓度组分别为空白组的1.06、1.05和0.91倍。小麦叶片光合作用酶中Rubisco和GAPHD的活性在高浓度飞灰下均存在显著变化,相比于空白组,分别下降了37.1%和6.6%。(3)幼苗期重金属Cu、Zn、Pb等在地上部分中的含量均呈现出随飞灰浓度的升高而升高的趋势,而在地下部分中Cu和Zn无显著变化,试验组间地下部分中Pb无显著性变化,飞灰浓度的变化对地下部分中Cu、Zn、Pb无明显影响。而飞灰对Cr在地上部分中的含量无明显影响,Cr在地下部分中的含量在喷加飞灰和空白组中有明显变化,但是随着颗粒物变化无显著变化。(4)重金属Cr、Cu、Zn和Pb在飞灰中主要以活性较低的盐酸提取态为主,有少量的水溶态和脂溶态,而在植物中Cr、Zn和Pb在地下部分和地上部分中均以盐酸提取态和残渣态为主,占总量的60%以上,Cu在幼苗期小麦的地上和地下部分中主要以乙醇提取态和去离子水提取态为主。重金属活性评价结果显示,Cr、Zn和Pb在地上和地下部分中均为较低活性,Cu在地上部分和地下部分中均为较高活性。(5)幼苗期小麦叶际微生物在飞灰处理下,物种丰富度和多样性均有明显变化,相比于其他三组,中浓度组的叶际微生物的丰富度和多样性均较高。在门的水平来看,四组均主要有厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)四个菌门,但相对丰度有所不同;叶际微生物的菌纲随着飞灰浓度的变化有明显的变化;从属的分类水平来看,四组温室中的优势菌均有所不同。Kruskal-Wallis秩和检验和LEfSe分析显示,四组温室中有菌属存在明显差异,并且四组温室中的优势菌属也有所不同,可见飞灰对幼苗期小麦叶际微生物群落组成存在明显的影响。(6)通过RDA分析,在飞灰胁迫条件下金黄杆菌属(Chryseobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)与植物的株高、叶长、叶宽与叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量以及Zn的乙醇提取态呈正相关,而与Cu、Zn和Pb的盐酸提取态和残渣态呈负相关;地杆菌属(Pedobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、单胞菌属(Stenotrophomonas)与小麦叶片保护酶SOD和CAT、叶片中重金属Cu、Zn和Cr的含量、Cu和Cr的乙醇提取态呈正相关,并且以上微生物在四组温室中的相对丰度均存在变化。说明在飞灰胁迫下,叶际微生物的变化与小麦的生理生化指标和重金属含量有关。本论文有图21幅,表18个,参考文献167篇。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X51;X173

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