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人工湿地对提高春小麦抗逆性的作用 * 司万童吕玥杨峰韦雪张迎梅 兰州大学生命科学学院，兰州 730000 摘要 黄河上游白银段， 污水灌溉导致了春小麦的抗逆性下降。研究利用人工湿地处理受污黄灌水的春小麦， 对提高 春小麦抗逆性的作用。结果显示 人工湿地能够高效降低重金属在灌溉水中的含量， 从而显著的 P Cu。其中危害性最大的 Pb 和 Cd 的去除率最高， 均达到了 80 以上。从表 2 可以看出使用人工湿地处理后黄河水灌溉， 春小麦各 组织中的重金属含量均有了不同程度的降低， 其中 Cu 叶， 6 月 的降低率最高达到 61. 10 ; Zn 茎， 6 月 为 56. 10 ; Pb 叶， 6 月 为 59. 29 ; Cd 叶， 6 月 为 76. 19 。 H2O2是植物体内一种主要的活性氧， 其含量变 化在一定程度上反应了活性氧的含量 ［ 16］， 是植物受 到环境胁迫的指示指标。污染物能诱导过量 H2O2 等活性氧的产生， H2O2本身具有强的氧化活性， 其又 能与 Fe2 、 Cu2 等金属离子反应生成氧化性 更 强 的OH。 OH 是活性最强的活性氧， 能氧化几乎所有 的细胞组分 ［ 17］， 破坏生物膜， 导致膜脂过氧化。MDA 是膜脂过氧化作用的最终产物， 其含量变化反映了作 物所受环境胁迫的伤害程度， 是衡量脂质过氧化作用 强弱的主要指标 ［ 18］。从表 3 可见， 与实验田 B 相比， 实验田 A 中 4 月份只有茎叶的 H2O2和叶的 MDA 含 量显著 P 0. 05 降低; 5 月份根茎叶中的 H2O2和 MDA 含量均显著 P 0. 05 降低; 6 月份均极显著 P 0. 01 降低。实验数据表明 利用湿地处理后黄 河水灌溉的小麦代谢 H2O2的能力显著 P 0. 05 提 高， 氧化损伤程度显著 P 0. 05 降低。并随着小麦 的生长和灌溉时间的延长， 这种对比越来越明显。 活性氧导致植物体内膜脂过氧化的结果使得膜 结构和功 能 受到 损 伤， 膜 透 性 增 加 和 细 胞 代 谢 失 调 ［ 19］。细胞膜透性可以反映细胞质膜的完整性和稳 定性。质膜透性是衡量作物抗逆性的一个重要指标。 植物在逆境条件下质膜相对透性增加， 离子大量外 渗， 膜系统受到破坏， 脂质过氧化作用增加 ［ 20］。从实 验结果来看， 与实验田 A 中春小麦相比较， 实验田 B 中小麦各组织的电导率在 4 月和 5 月各组织均显著 下降 P 0. 05 ， 到 6 月份时达到极显著 P 0. 01 表现了保护细胞质膜的良好作用。上述结果表明 利 用湿地处理后黄河水灌溉能显著 P 0. 05 增强小 麦的抗胁迫能力， 减轻重金属对小麦的氧化损伤， 有 利于农作物的生长。 在本研究中， 270 m2的人工湿地每月可以处理 1 350 m3的黄 河 水， 每 月 灌 溉 1 次， 1 次 需 水 量 为 27 m3， 1 次灌溉面积为450 m2。因此， 从理论上讲所 使用的人工湿地可以供给 83. 33 倍于人工湿地面积 大小的农田灌溉用水。人工湿地不但构建费用低、 运 行能耗小、 容易操作和管理， 又能保护和美化环境。 因此在灌溉水的前处理上是一种理想的方法。 3结论 人工湿地能通过高效的降低灌溉水中的重金属 浓度来大幅度降低春小麦中的重金属含量， 从而显著 增强了小麦的抗胁迫能力， 减轻了重金属对小麦的氧 化损伤， 这有利于春小麦的生长和人们的健康。因 此， 推荐可以通过利用人工湿地进行灌溉水灌溉前处 理来保护农作物免受重金属的毒性影响， 以实现农业 安全和清洁生产。 201 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 参考文献 ［1 ］雷思维， 吴国振， 王兴峰. 白银区土壤和春小麦中重金属分布 规律调查分析［J］ . 甘肃冶金， 2007， 29 4 86- 88. ［2 ］ Nan Z R，Li J J，Zhang J M，et al. Cadmium and zinc interactions and their transfer in soil-crop system under actual field conditions ［J］ . Sci Total Environ，2002，285 187- 95. ［3 ］ 韩冰. 白银市污水灌溉对农田环境及小麦产量质量的影响研 究［J］ . 甘肃农业科技， 1999 6 46- 47. ［4 ］ 李妍. 铅镉胁迫对小麦幼苗抗氧化酶活性及丙二醛含量的影 响［J］ . 麦类作物学报， 2009， 29 3 514- 517. ［5 ］ Nan Z R，Zhao C Y. Heavy metal concentrations in gray calcareous soils of Baiyin Region，Gansu province，P R China ［J］ . Water Air Soil Poll，2000，118 131- 141. ［6 ］ Stottmeister U，Wiebner A，Kuschk P，et al. Effects of plants and microorganisms in constructed wetlands for wastewater treatment ［J］ . Biotechnology Adv，2003，22 1- 2 93- 117. ［7 ］ Cheng S P，Grosse W G，Karrenbrock F，et al.Efficiency of constructed wetlands in decontamination of water polluted by heavy metals［J］ . Ecological Engineering，2002，18317- 325. ［8 ］ Hadad H R，Maine M A，Bonetto C A. Macrophyte growth in a pilot-scale constructed wetland for industrial wastewater treatment ［J］ . Chemosphere，2006，63 10 1744- 1753. ［9 ］ Chen T Y，Kao C M，Yeh T Y，et al. Application of a constructed wetland for industrial wastewater treatmenta pilot-scale study ［J］ . Chemosphere，2006，64 3 497- 502. ［ 10］ Ji G D，Sun T H，Ni J R. Surface flow constructed wetland for heavy oil-produced water treatment ［J］ .Bioresource Technol， 2007，98 2 436- 441. ［ 11］ Lesage E，Rousseau D P，Meers E，et al. Accumulation of metals inahorizontalsubsurfaceflowconstructedwetlandtreating domestic wastewater in Flanders［J］ . Belgium Sci Total Environ， 2007，380 1- 3 102- 115. ［ 12］ US-EPA， IRIS. United States，Environmental Protection Agency， Integrated Risk Ination System.http / /www. epa. gov/iris/ subst. ［ 13］ 冯晴， 徐朗莱， 叶茂炳， 等. 两品种小麦叶片衰老过程中清除 H2O2能力的差异［J］ . 作物学报 199， 24 6 828- 833. ［ 14］ 王碌， 周慧， 邢小萍， 等. 不同抗黑胚病小麦品种接菌后丙二醛 和总酚含量及 PPO 活性的变化［J］ . 河南科学， 2007， 25 3 423- 426. ［ 15］ 郭新梅， 陈耀锋， 曹团武. 禾谷镰刀菌粗毒素对不同抗性水平小 麦品种细胞膜透性的影 响［J］ . 植 物 遗 传资 源学 报， 2005， 6 2 186- 190. ［ 16］ 田敏， 饶龙兵， 李纪元. 植物细胞中的活性氧 及其生理作用 ［J］ . 植物生理学通讯， 2005， 41 2 235- 241. ［ 17］孙卫红， 王伟青， 孟庆伟. 植物抗坏血酸过氧化物酶的作用机 制、 酶 学 及 分 子 特 性［J］ . 植 物 生 理 学 通 讯， 2005， 41 2 143- 147. ［ 18］ 王爱国， 邵从本， 罗广华. 丙二醛作为植物脂质过氧化指标的探 讨［J］ . 植物生理学通讯， 1986 2 55- 57. ［ 19］ 宋风鸣， 郑重， 葛秀春. 活性氧及膜脂过氧化在植物病原物互 作中的作用［J］ . 植物生理学通讯， 1996， 32 5 377- 385. ［ 20］ 王宝山. 生物自由基与植物膜伤害［J］ . 植物生理学通讯， 1988 2 12- 16. 作者通信处张迎梅730000甘肃省兰州大学生命科学学院 E- mailymzhang 1zu. edu. cn 2010 － 04 － 13 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 96 页 参考文献 ［1 ］ 任鑫芳. 火电厂 SO2减排政策和脱硫电价机制研究［D］ . 保定 华北电力大学， 2008. ［2 ］ Ruspini E H. A new approach to clustering［J］ . In- Controt， 1969 15 22- 32. . ［3 ］ Yang M S，Ko C H.On a class of fuzzy C-numbers clustering problems for fuzzy data［J］ .Fuzzy Sets and Systems， 1996， 84 49- 60. ［4 ］ 何清， 李洪兴. 模糊聚类中的模糊等价矩阵［J］ . 系统工程理论 与实践， 1999 4 8- 11. ［5 ］ 何清， 童占梅. 基于因素空间和模糊聚类的概念形成方法［J］ . 系统工程理论与实践， 1999 8 99- 104. ［6 ］ 成鹏飞， 高阳. 钢铁企业合作创新项目选择的模糊聚类分析 ［J］ . 系统工程， 2007， 25 3 56- 60. ［7 ］ 刘力昌， 张道宏. 上市公司壳资源质量的模糊聚类评价［J］ . 数 量经济技术经济研究， 2003 5 149- 152. ［8 ］ 柳炳， 李海林. 基于模糊聚类分析的企业技术密度水平评价 ［J］ . 统计与决策， 2007， 235 4 50- 51. ［9 ］ 姜灵敏， 陈松乔. 一种基于模糊聚类分析的综合排序算法［J］ . 计算机工程与应用， 2003 36 90- 92. ［ 10］ 廖永进， 王力， 骆文波. 火电厂脱硫电价研究与探讨［J］ . 中国 电力， 2008 3 71- 74. ［ 11］ 王坚强. 基于模糊聚类的信息不完全确定的多准则分类方法 ［J］ . 系统工程与电子技术， 2007， 29 8 1288- 1291. 作者通信处张彩庆071003保定市华北电力大学经济管理系 E- mailzhangcaiqing sohu. con 2010 － 04 － 27 收稿 301 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期