環(huán)境降解地膜降解產(chǎn)物對(duì)作物生長代謝及土壤關(guān)鍵酶活性的影響.pdf

1、農(nóng)田白色污染越來越嚴(yán)重，北方有些地區(qū)甚至嚴(yán)重影響作物生長造成作物減產(chǎn)。治理白色污染成為世界性攻關(guān)課題，其中環(huán)境降解地膜的研制和推廣是從源頭解決白色污染的高效、實(shí)用途徑。環(huán)境降解地膜能夠在較短的時(shí)間內(nèi)碎片化，并能進(jìn)一步由殘碎片降解為分子量更低的粉末狀或顆粒狀殘留物，經(jīng)一段時(shí)間與泥土混合后難以辨認(rèn)。因此，環(huán)境降解地膜的研制和推廣使用被認(rèn)為提供了一條徹底地解決白色污染的有效途徑。但這類低分子量物質(zhì)仍然具有極強(qiáng)的疏水性，在環(huán)境中短時(shí)間很難被降解

2、完全，殘留于土壤對(duì)農(nóng)作物生長或土壤微環(huán)境是否造成危害，存在較大的爭(zhēng)議，研究也甚少，是急需解決的問題。此外，以聚乙烯醇等為主要原料，以DBP為主要增塑劑生產(chǎn)的完全降解薄膜的問世，也帶來了新的疑惑，相對(duì)于聚乙烯(PE)來說這些有機(jī)物具有可溶性，易被植物根系吸收，對(duì)植物生長生理是否有危害，對(duì)其細(xì)胞毒理作用如何也急需探究。解決好以上兩個(gè)問題為環(huán)境降解地膜的推廣使用具有重要的參考價(jià)值。
　　 本研究采用盆栽小麥的方式，利用低分子量聚乙烯(

3、LMWPE)為外源處理因素，模擬農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中可降解地膜降解后的低分子量殘留物滯留于土壤中的環(huán)境，分別在三種質(zhì)地的土壤（壤土、沙土、粘土）中添加不同分子量(M1=2000，M2=5000，M3=100000以上)和不同累積量[0.04241g·kg-1(A)、0.21205g·kg-1(B)、0.4241g·kg-1(C)、2.1205g·kg-1(D)和4.2410g·kg-1(E)]的LMWPE于盆栽土壤中，種植小麥。在小麥分蘗期、

4、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期和成熟期等測(cè)定其主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量構(gòu)成要素，在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期等測(cè)定其光合參數(shù)和熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)、葉綠體色素含量、葉片硝酸還原酶活性、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性磷含量等，探討可降解地膜降解產(chǎn)物積累于土壤中對(duì)小麥生長發(fā)育和代謝的影響。在小麥各生育期采集土壤樣本，測(cè)定與土壤C、N、P、S元素代謝及氧化還原性相關(guān)的7種關(guān)鍵酶活性，研究LMWPE對(duì)土壤微環(huán)境的影響。采用室內(nèi)溶液培養(yǎng)法，用不同濃度的DBP和PV

5、A溶液處理蠶豆，測(cè)定胚根生長和抗氧化酶系統(tǒng)活性，觀察根尖細(xì)胞微核率和染色體畸變、分析胚根細(xì)胞總DNA片段化，研究DBP和PVA抗氧化酶活性變化及細(xì)胞遺傳毒理。
　　 本文將分三章分別闡述LMWPE對(duì)小麥生長發(fā)育和代謝的影響、對(duì)土壤關(guān)鍵酶活性的影響及DBP和PVA對(duì)蠶豆胚根生長、抗氧化酶系統(tǒng)的影響及細(xì)胞遺傳毒理效應(yīng)的研究結(jié)果:
　　 (1)LMWPE對(duì)小麥生長發(fā)育和代謝的影響
　　 壤土中LMWPE分子量因素對(duì)小麥

6、分蘗期至拔節(jié)期主要農(nóng)藝性狀影響不顯著，孕穗期至成熟期對(duì)小麥株高、分蘗數(shù)、穗數(shù)、穗粒數(shù)等影響顯著。LMWPE分子量100000以上(M3)處理下小麥分蘗數(shù)、單株穗數(shù)、千粒重等顯著降低，對(duì)小麥生長及產(chǎn)量造成不利影響。LMWPE總體上不會(huì)對(duì)小麥的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量構(gòu)成要素產(chǎn)生嚴(yán)重危害。
　　 從小麥單葉光合功能上來看，LMWPE分子量＜5000處理表現(xiàn)出葉綠素合成、葉綠體PSⅡ量子效率增強(qiáng)，氣孔導(dǎo)度、凈光合速率升高，在一定程度上有利于促進(jìn)

7、小麥光合作用;LMWPE＞5000的處理及高累積量（2.1205g·kg-1以上）則表現(xiàn)對(duì)小麥光合作用的抑制。
　　 在小麥氮代謝方面，不同分子量LMWPE對(duì)壤土中小麥分蘗期至開花期葉片NR活性無顯著性影響，LMWPE累積量達(dá)4.2410g·kg-1時(shí)分蘗期和孕穗期葉片NR活性在一定程度上受到抑制;不同分子量LMWPE處理拔節(jié)期葉片可溶性蛋白質(zhì)含量增加，不同累積量LMWPE處理對(duì)各生育期葉片可溶性蛋白含量的影響不顯著。
　

8、　 LMWPE對(duì)小麥磷代謝的影響與氮代謝相似，LMWPE分子量2000的處理下葉片磷含量在一定程度上增加，而分子量達(dá)100000以上時(shí)葉片磷含量降低;LMWPE累積量＜0.4241g·kg-1時(shí)磷含量有所增加，累積量高達(dá)4.2410g·kg-1時(shí)葉片磷含量才顯著降低。
　　 (2)LMWPE對(duì)土壤關(guān)鍵酶活性的影響
　　 多元方差分析表明，LMWPE分子量因素和累積量因素對(duì)小麥各生育期不同質(zhì)地土壤中關(guān)鍵酶活性影響均較大。

9、生育期相同時(shí)LMWPE分子量因素對(duì)土壤酶活性的影響強(qiáng)于LMWPE累積量因素。LMWPE分子量因素對(duì)小麥各生育期不同土壤中的酶活性均存在不同程度的影響。壤土中蔗糖酶主要表現(xiàn)為活性升高，脲酶、酸性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脫氫酶、過氧化物酶主要表現(xiàn)為活性降低;沙土中蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、過氧化物酶和過氧化氫酶均主要表現(xiàn)為活性降低;粘土中蛋白酶、芳基硫酸酯酶、過氧化物酶和脫氫酶主要表現(xiàn)為活性升高，蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶

10、活性降低。
　　 (3)DBP和PVA對(duì)蠶豆胚根生長、抗氧化酶系統(tǒng)及細(xì)胞遺傳毒理效應(yīng)(
　　 )DBP和PVA對(duì)蠶豆根尖的生長、抗氧化酶系統(tǒng)活性影響和對(duì)根尖細(xì)胞微核效應(yīng)具有相似的作用。暴露于DBP和PVA的蠶豆胚根生長減緩，出現(xiàn)褐變、黑斑等癥狀，生長受到明顯抑制;胚根脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，可溶性蛋白質(zhì)含量則有所降低，表明DBP、PVA的脅迫效應(yīng)明顯;SOD活性上升，POD、CAT活性則受到不同程度的抑制，活性氧代謝失衡