能源植物甜高粱对重金属Pb、Zn、Cu胁迫的生理适应性研究

【摘要】： 生物质能源是一种清洁的、可替代石化燃料的新型能源,但发展生物质能源势必要占用大量耕地,而依靠农用地开发此类植物不符合我国人多地少的实际情况,从长远来看,利用边缘土壤进行能源植物的开发将是解决生物质能源原料问题的一条有效途径。我国有大量重金属污染的土壤,因其对生物的毒害作用不适宜种植进入食物链的作物,如果利用这些土壤开发能源植物既可以解决能源用地问题,对环境也具有一定的修复意义。 甜高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench.)因体内含有大量的糖分,是开发燃料乙醇的重要原料之一,但其体内的实际能值是多大,还具有怎样的开发潜能?甜高粱对旱、涝和盐碱具有良好的抗性,但对重金属的耐受性如何,与另一种燃料乙醇原料玉米相比,谁更适宜在重金属土壤上种植,都是需要解决的问题。本试验以早熟一号、能饲一号、大力士3个甜高粱品种为材料,比较了三者在南京地区的适应性,糖分积累情况及所具的潜能。又以糖含量最高的品种早熟一号与玉米(Zea Mays)(渝单八号)为材料,通过营养液培养法,研究了不同浓度的Pb、Zn、Cu对玉米和甜高粱幼苗的生长、生理指标以及两种植物体内重金属含量的影响。 结果表明:1.早熟一号的生育期最短,大力士最长,品种大力士的株高、整株鲜重与干重、茎秆的直径、重量和节数均大于早熟一号和能饲一号,而早熟一号的生物学性状又优于能饲一号。早熟一号和能饲一号茎秆的蔗糖、可溶性糖含量则显著高于大力士,其中早熟一号糖含量最高。三个品种植株的单位碳含量和干重热值没有显著差异,早熟一号和能饲一号的碳含量略高于大力士。对三个品种的总糖、总热值分析发现,早熟一号茎秆的蔗糖和可溶性糖总量最高,而大力士因其高生物量使得总碳和总热值最大,早熟一号茎秆蔗糖的能量转化效率最高。 2.重金属Pb、Zn、Cu对甜高粱和玉米的株高、根长和干重具显著的负面影响,Cu处理下生长指标的半效应浓度EC50小于Pb、zn处理。随着重金属浓度的增加,叶绿素含量和根系活力降低,MDA含量增加。甜高粱的生长和生理指标的变幅均大于玉米,而Cu处理下则相反,玉米对Pb和Zn的耐受性要高于甜高梁,而甜高粱对Cu的耐受性则要强于玉米。植物中的重金属的含量随重金属浓度的增加而增加,且地下部高于地上部,玉米较甜高粱能积累较多的Cu与较少的Pb和Zn。