落叶木本植物铅耐性的无损评价方法技术

技术编号:20360324 阅读:77 留言:0更新日期:2019-02-16 15:26
本发明专利技术公开了一种耐铅胁迫落叶木本植物的快速无损筛选方法,其特征在于包括如下步骤:(1)盆栽土壤准备;(2)盆栽土壤铅污染处理;(3)盆栽落叶木本植物的光合测定;(4)盆栽土壤铅含量测定;(5)落叶木本植物铅耐性的无损评价。本发明专利技术方法实现了在不破坏植物生长的条件下,对落叶木本植物铅耐受性的快速、无损、高效的评价,方法简单,准确性高。

【技术实现步骤摘要】
落叶木本植物铅耐性的无损评价方法
本专利技术属于耐铅胁迫植物筛选
,具体涉及一种落叶木本植物铅耐性的无损评价方法。
技术介绍
铅是世界卫生组织鉴定的毒性极高的神经毒物,严重危害人体健康,有色金属矿的开采和冶炼是其进入生物圈的重要途径。据统计,我国矿区周边严重污染土中铅含量最高可达5000mg·kg-1,远超一级土壤环境标准所规定的35mg·kg-1。土壤中的铅能被植物吸收,再通过食物链的富集作用,迁移到动物、人体内,严重影响人类和其它生物的健康和生命。因此对铅污染土壤的治理和修复,是十分紧迫的任务。植物修复是重金属污染环境治理的重要手段之一。实践过程中,采用植物修复技术治理重金属污染土壤去除重金属的同时也需要恢复植被与景观,有效地降低水土流失,控制重金属污染扩散对周边环境的影响。木本植物由于生物量大、根系扩展范围大,具有一定的富集重金属能力而受到青睐。因此筛选耐重金属胁迫木本植物的研究具有非常重要的意义。传统的研究方法常借助于野外采样或室内盆栽,通过对土壤和植物体内重金属含量、植物根系生长等植物耐性指标的离体化学分析获取植物耐受性的信息。传统研究方法中生长的植物遭受破坏,而且还耗时、费力、花费大。植物光合过程对环境变化非常敏感,植物叶绿素荧光和光合作用被广泛应用于反映植物受环境胁迫和危害情况。前人将激光诱导植物荧光的方法主要用于生物因素(水分、光照、养分、温度等)对植物的胁迫,对重金属胁迫研究大都是定性的,有关定量的是对植物叶片重金属含量联系起来的。然而,铅是一种非生物性元素,植物吸收的铅绝大部分积累于根部,转移到茎叶的很少,而且不同植物种类(包括不同基因型)对铅的积累量不同,受胁迫程度也不一样。铅积累在根部,会对根吸收水分和养分产生影响,导致植物光合发生明显变化,那么,通过植物叶绿素荧光和光合速率相结合与土壤铅含量联系起来或许能反映植物耐受程度。综上所述,传统研究方法存在耗时、费力、难以动态监测的问题,目前采用的激光诱导方法反映重金属胁迫的研究大都是定性,少数定量的方法通过植物叶片重金属含量与荧光强度比值关系来反映植物危害,对于铅这种难以在体内转运的重金属,很难通过现有的技术来反映植物胁迫程度。植物光合过程对环境变化非常敏感,叶绿素荧光与光合作用中各个反应过程紧密相关,因此任何逆境对光合作用各过程产生的影响都可以通过气体交换和叶绿素荧光技术反映出来。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供了一种落叶木本植物铅耐性的无损评价方法,其实现了在不破坏植物生长的条件下,对落叶木本植物铅耐受性的快速、无损、高效的评价,方法简单,准确性高。本专利技术的技术方案如下。一种落叶木本植物铅耐性的无损评价方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)盆栽土壤准备取无重金属污染史的红壤,自然风干数日后过筛,除去其中碎石、树根等杂物,即得盆栽土壤备用;(2)盆栽土壤铅污染处理将待评价铅耐受性的每个品种落叶木本植物种植于盆栽土壤中,当落叶木本植物度过缓苗期后,以不加重金属为对照,设计不同铅污染浓度梯度分别对每个品种落叶木本植物的每盆盆栽土壤进行铅污染处理;(3)盆栽落叶木本植物的光合测定铅污染处理10~20天后,取对照和不同浓度梯度铅污染处理的每盆落叶木本植物的长势一致、完全舒展的未受损叶片,测定其最大光化学效率Fv/Fm和净光合速率Pn;(4)盆栽土壤铅含量测定光合测定完成后,采集土壤样品,检测盆栽土壤铅含量;(5)落叶木本植物铅耐性的无损评价根据步骤(3)和步骤(4)的测定结果,构建每个品种落叶木本植物“盆栽土壤铅含量-Fv/Fm”和“盆栽土壤铅含量-Pn”的抛物线拟合方程;通过抛物线拟合方程分别求得每个品种落叶木本植物Fv/Fm、Pn的最大值,分别记为maxFv/Fm,maxPn;该最大值表示该植物在最大净光合速率和光化学活性上的潜在能力,最大程度地排除了叶片异质性影响而造成的数据失真,比起通常通过测定无污染处理组植物的所得到的值更准确的反映了叶片光合的性能;根据每个品种落叶木本植物抛物线拟合方程求得的maxFv/Fm、maxPn及步骤(3)、步骤(4)相同铅污染浓度下实测的Fv/Fm、Pn,按下式求得相同铅污染浓度下每个品种落叶木本植物的最大光化学效率的下降率、净光合速率的下降率和总下降率:F(Fv/Fm)=(maxFv/Fm-Fv/Fm)/maxFv/Fm,F(Pn)=(maxPn-Pn)/maxPn,F=F(Fv/Fm)+F(Pn)=(maxFv/Fm-Fv/Fm)/maxFv/Fm+(maxPn-Pn)/maxPn,其中,F(Fv/Fm)为最大光化学效率的下降率,F(Pn)为净光合速率的下降率,F为总下降率,即可通过总下降率F值来评价、比较不同品种落叶木本植物的铅耐受性的强弱,下降率F值越大落叶木本植物的铅胁迫耐受性越弱,总下降率F值越小落叶木本植物的铅胁迫耐受性越强;将相同铅污染浓度下的不同品种落叶木本植物的总下降率F值与植物对重金属的耐性指数TI进行相关性分析发现,不同品种落叶木本植物的F值与耐性指数TI呈负相关,即F值越大表明该植物对铅耐受性越弱,即F值越小表明该植物对铅耐受性越强。作为优选技术方案,所述步骤(3)中采用便携式叶绿素荧光仪测定叶片的最大光化学效率Fv/Fm,采用便携式光合仪测定叶片的净光合速率Pn。作为优选技术方案,所述步骤(3)中最大光化学效率Fv/Fm的测定时间段为上午8:30~11:30,测定前用叶夹进行40~60min的暗适应。作为优选技术方案,所述步骤(3)中采用便携式光合仪器测定叶片的Pn值时设定光强范围为1000μmol·m-2·s-1~1200μmol·m-2·s-1、叶室温度范围为25~30℃、叶室湿度为30%~40%、测定时间段为上午9:30~11:30。作为优选技术方案,所述步骤(3)中每株落叶木本植物选取5~10片完全舒展、成熟的未受损叶片测定其最大光化学效率Fv/Fm和净光合速率Pn。本专利技术的优点在于:与传统通过田间样品采集、实验室化学分析相比,本专利技术通过叶绿素荧光参数和光合参数的快速测定,能在不破坏植物生长的条件下,对落叶木本植物铅耐受性的快速、无损、高效的评价,方法简单,准确性高。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的说明,需要指出的是以下实施方式仅是以例举的形式对本专利技术所做的解释性说明,但本专利技术的保护范围并不仅限于此,所有本领域的技术人员以本专利技术的精神对本专利技术所做的等效的替换均落入本专利技术的保护范围。实施例1榉树、栾树、毛红椿三种落叶木本植物的铅耐性无损评价方法,其包括如下步骤:1.盆栽土壤准备采取表层20cm的无重金属污染史红壤,自然风干数日后过5×5mm筛,除去其中碎石、树根等杂物。供试盆栽土壤的理化性质如下表:表1供试盆栽土壤的理化性质pH总N含量(g·kg-1)总有机碳含量(g·kg-1)总P含量(g·kg-1)总Pb含量(g·kg-1)5.170.2412.130.160.022.盆栽土壤铅污染处理于每个种植盆中装盆栽土壤9kg,将榉树、栾树、毛红椿三种落叶木本植物种植于盆栽土壤中,待落叶木本植物度过缓苗期后,以不加重金属为对照,设计不同浓度梯度分别对榉树、栾树、毛红椿的每盆盆栽土壤进行铅污染处理;即将PbCl2分析纯试剂折合成每盆土中所本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种落叶木本植物铅耐性的无损评价方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)盆栽土壤准备取无重金属污染史的红壤,自然风干数日后过筛,除去其中碎石、树根等杂物,即得盆栽土壤备用;(2)盆栽土壤铅污染处理将待评价铅耐受性的每个品种落叶木本植物种植于盆栽土壤中,当落叶木本植物度过缓苗期后,以不加重金属为对照,设计不同铅污染浓度梯度分别对每个品种落叶木本植物的每盆盆栽土壤进行铅污染处理;(3)盆栽落叶木本植物的光合测定铅污染处理10~20天后,取对照和不同浓度梯度铅污染处理的每盆落叶木本植物的长势一致、完全舒展的未受损叶片,测定其最大光化学效率Fv/Fm和净光合速率Pn;(4)盆栽土壤铅含量测定光合测定完成后,采集土壤样品,检测盆栽土壤铅含量;(5)落叶木本植物铅耐性的无损评价根据步骤(3)和步骤(4)的测定结果,构建每个品种落叶木本植物“盆栽土壤铅含量‑Fv/Fm”和“盆栽土壤铅含量‑Pn”的抛物线拟合方程;通过抛物线拟合方程分别求得每个品种落叶木本植物Fv/Fm、Pn的最大值,分别记为maxFv/Fm,maxPn;根据每个品种落叶木本植物抛物线拟合方程求得的maxFv/Fm、maxPn及步骤(3)、步骤(4)相同铅污染浓度下实测的Fv/Fm、Pn,按下式求得相同铅污染浓度下每个品种落叶木本植物的最大光化学效率的下降率、净光合速率的下降率和总下降率:F(Fv/Fm)=(maxFv/Fm-Fv/Fm)/maxFv/Fm,F(Pn)=(maxPn-Pn)/maxPn,F=F(Fv/Fm)+F(Pn)=(maxFv/Fm-Fv/Fm)/maxFv/Fm+(maxPn-Pn)/maxPn,其中,F(Fv/Fm)为最大光化学效率的下降率,F(Pn)为净光合速率的下降率,F为总下降率,即可通过总下降率F值来评价、比较不同品种落叶木本植物的铅耐受性的强弱,总下降率F值越大落叶木本植物的铅胁迫耐受性越弱,总下降率F值越小落叶木本植物的铅胁迫耐受性越强。...

【技术特征摘要】
1.一种落叶木本植物铅耐性的无损评价方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)盆栽土壤准备取无重金属污染史的红壤,自然风干数日后过筛,除去其中碎石、树根等杂物,即得盆栽土壤备用;(2)盆栽土壤铅污染处理将待评价铅耐受性的每个品种落叶木本植物种植于盆栽土壤中,当落叶木本植物度过缓苗期后,以不加重金属为对照,设计不同铅污染浓度梯度分别对每个品种落叶木本植物的每盆盆栽土壤进行铅污染处理;(3)盆栽落叶木本植物的光合测定铅污染处理10~20天后,取对照和不同浓度梯度铅污染处理的每盆落叶木本植物的长势一致、完全舒展的未受损叶片,测定其最大光化学效率Fv/Fm和净光合速率Pn;(4)盆栽土壤铅含量测定光合测定完成后,采集土壤样品,检测盆栽土壤铅含量;(5)落叶木本植物铅耐性的无损评价根据步骤(3)和步骤(4)的测定结果,构建每个品种落叶木本植物“盆栽土壤铅含量-Fv/Fm”和“盆栽土壤铅含量-Pn”的抛物线拟合方程;通过抛物线拟合方程分别求得每个品种落叶木本植物Fv/Fm、Pn的最大值,分别记为maxFv/Fm,maxPn;根据每个品种落叶木本植物抛物线拟合方程求得的maxFv/Fm、maxPn及步骤(3)、步骤(4)相同铅污染浓度下实测的Fv/Fm、Pn,按下式求得相同铅污染浓度下每个品种落叶木本植物的最大光化学效率的下降率、净光合速率的下降率和总下降率:F(Fv/Fm)=(maxFv/Fm-Fv/Fm)/maxFv/Fm,F(Pn)=(maxPn-Pn)/maxPn,F...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱凡黄鑫浩闫文德王光军王仁杰
申请(专利权)人:中南林业科技大学
类型:发明
国别省市:湖南,43

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