水培茶树吸收铬和镉的累积与耐受特性及初步调控作用研究

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茶叶质量安全是当前我国茶产业发展与茶学研究的热点课题,有毒重金属元素含量超标及其危害性又是其关键性问题。其中,铬离子和镉离子污染又是污染茶叶质量安全的重要影响因素。茶树可以通过根系和叶片两种途径吸收土壤或大气等环境中的铬、镉离子,并累积于树体各器官中,最终残留于茶叶产品中,危害茶叶质量安全。茶树表现出较强的铬、镉耐受力和抵抗性。水培茶树模型试验研究茶树吸收铬、镉离子的累积与耐受特性及其调控手段,对于从源头防范、控制茶叶的铬、镉污染具有重要理论及实践意义。本论文运用茶树栽培学、茶树生理学、植物生理学及植物营养学等学科的理论知识和研究方法,研究水培茶树吸收铬、镉离子的累积与耐受特性;同时,探讨茶树吸收铬、镉离子的调控措施。具体取得的主要成果如下。(1)系统研究水培茶树吸收铬离子的耐受能力、累积及分布特性。结果表明,茶树根系和叶片可以吸收498.65-2478.77 mg/kg的大量铬离子,并在根、茎、叶中累积量分别达根部2478.77 mg/kg,茎下段604.63 mg/kg,茎中段379.81 mg/kg,茎上段24.12 mg/kg,叶部31.79 mg/kg;茶树表现出较强的铬离子耐受和累积能力。50 mg/L铬盐水溶液水培茶树1-45 d,茶树逐渐出现根系变褐、变黑,叶片黄化、褐斑的受害症状。根部添加和叶面喷施10-90 mg/L铬盐溶液水培茶树45 d,茶树铬离子主要累积于直接受污染部位,铬离子累积量分别高达:铬盐溶液培养,叶片57.23 mg/kg和根部2897.97 mg/kg,其中根部分布率为70.11%;叶部喷施铬盐溶液,叶片2461.86 mg/kg和根部95.85 mg/kg,其中叶部分布率为85.35%。根部喷施铬盐浓度80-90 mg/L,茶树逐渐表现出根系转褐、变黑,直至坏死,叶片黄化、褐斑至整叶焦枯、脱落的受害症状。叶部喷施铬盐浓度80-90 mg/L,茶树表现出根系变棕褐色,叶片褐色斑块扩张至叶尖焦枯的受害症状。(2)含NH4+、-PO42-、K+、Ca2+和A13+等各离子溶液对茶树吸收累积铬离子的影响显著。分别表现为,根施或叶施低浓度氮对茶树叶片吸收累积铬离子无降低作用,但高浓度氮肥(≥60 mg/L)可抑制茶树吸收累积铬离子,对茶树叶片中铬离子的累积抑制率高达:叶部施氮35.19%,根部施氮54.73%。根部施磷对茶树叶片吸收累积铬离子无抑制作用,但可抑制茶树茎段和根部对铬离子的吸收累积。根部施钾可有效抑制茶树各器官吸收累积铬离子,对茶树叶片中铬离子的累积抑制率最高达35.78%。一定浓度的钙、铝离子可有效抑制茶树叶片和茎段对铬离子的吸收累积,对叶片中铬离子的累积抑制率最高达:钙离子26.28%,铝离子51.92%。(3)系统研究水培茶树吸收镉离子的耐受能力、累积及分布特性。结果表明,茶树根系和叶片可以吸收889.31-1699.63 mg/kg的大量镉离子,并在根、茎、叶中积累量分别达根部根部1669.42 mg/kg,茎下段207.55 mg/kg,茎中段42.38 mg/kg,茎上段1.45 mg/kg,叶部2.84 mg/kg;茶树表现出较强的镉离子耐受和累积能力。5 mg/L镉盐水培茶树1-45 d,茶树逐渐出现根系暗褐、转黑,逐步坏死,叶片褐斑,叶缘干枯,下部叶片脱落的受害症状。叶面喷施和根部添加1-9 mg/L镉盐溶液水培茶树45 d,茶树镉离子主要累积于叶部和根部,镉离子累积量分别高达:镉盐溶液培养,叶片1.42 mg/kg和根部1606.41 mg/kg,其中根部分布率为88.96%;叶部喷施镉盐溶液,叶片57.18 mg/kg和根部34.89 mg/kg,其中叶部分布率为45.16%。根部喷施镉盐浓度8-9 mg/L,茶树逐渐表现出根系暗黑,部分坏死,叶缘焦枯至整叶焦枯,约50%植株整株落叶的受害症状。叶部喷施镉盐浓度8-9 mg/L,茶树表现出根系暗褐色,叶片病斑扩张至叶尖焦枯,约60%叶片干枯,20%叶片脱落的受害症状。(4)含NH4+、-PO42-、K+、Ca2+和A13+等各离子溶液对茶树吸收累积镉离子的影响显著。分别表现为,叶面施氮可抑制茶树对镉离子的吸收累积,对叶部镉离子累积抑制率最高达29.11%。根部施氮可促使茶树根部的镉离子向地上部转运、再分布。根部施磷、钾可抑制茶树吸收累积镉离子,对叶部镉离子累积抑制率最高达:施磷51.32%,施钾31.47%。一定浓度的钙、铝离子可抑制茶树各器官对镉离子的吸收累积,对叶片镉离子累积抑制率最高达:施钙44.21%,施铝63.64%。上述研究结果,旨在丰富茶树生理学的相关内容,并为从源头控制茶树铬、镉累积提供理论依据,保障茶叶质量安全。
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