[01605117]能源植物皇草对重金属的耐性机理及修复性能研究

土壤重金属污染是一个重要的环境问题。植物修复技术是一种绿色且廉价的很有发展前景的重金属修复技术，但是该技术需要的修复时间较长，有必要寻找具有经济效益的修复植物来保证修复的长期性和经济的可持续性。另一方面，由于能源的需求增加，很多国家提倡利用生物质作为能源来源，加剧了能源植物与农作物对土地资源的竞争。为了缓解能源植物与农作物之间的竞争压力，世界上越来越多的国家提倡将能源植物种植在农作物不适合生长的退化的土地或者重金属污染的土地上，以便实现生物质原料生产与污染土壤治理的双赢。近年来，中国也出台了各种相关政策鼓励积极利用边际土地发展各类能源植物的种植，生物质能源的发展应做到“不与民争粮，不与粮争地”。同时，国内外很多学者也提议利用植物修复技术中获得的生物量作为能源以便使植物修复变为盈利项目。皇草，又名皇竹草，近几年作为重要的纤维素生物燃料和电力植物的能源作物倍受人们关注，比如在泰国，皇草被用作90MW生物质发电站主要燃料。皇草是广泛种植于世界热带亚热带地区，具有产量高，分蘖多，再生力强，对土壤要求不严的优点。在重金属污染的土壤种植皇草，不仅可以修复重金属污染土壤，还可以为生物质发电站提供燃料，达到双赢的目的。该项目通过研究皇草对多种重金属的生长响应、生理响应、解剖结构响应、重金属富集特性，阐明皇草对重金属的耐性机理和修复潜力，明确皇草对重金属的耐受水平，寻找皇草对重金属的最佳修复效果，为皇草修复重金属污染土壤的植物修复技术提供理论依据，为边生产能源植物边修复污染土壤的新型修复模式提供技术支撑。该项目取得以下创新性结果：阐明了皇草对重金属的耐性机理和修复潜力皇草对重金属的耐性机理：镉胁迫下皇草的矿质元素、叶绿素、光合速率、光补偿点和光饱和点的增加可能是植物防护Cd毒害的措施。皇草可以通过将重金属大量固定在植物根系、将重金属储存在细胞壁和液泡区中、提高POD、CAT和SOD含量、增加叶片的重金属盐酸提取态的含量来提高自身对Cr、As、Ni、Zn和Pb的耐受性。皇草对重金属污染土壤和尾砂的修复潜力：皇草适合应用于Cd污染土壤的植物提取技术，适合应用于Ni、As、Zn和Pb污染土壤的植物稳定技术。皇草配以改良剂的施用可应用于重金属污染尾矿砂的植物修复技术。同时，皇草在进行植物修复时均能生产大量的生物质。明确了皇草对重金属的耐受水平皇草可以在浓度为8mg/kg Cd、200mg/kg Cr、200mg/kg Ni、60mg/kg As、400mg/kg Zn、600mg/kg Pb污染土壤上正常生长，各生长指标与其在清洁土壤相比没有显著差异，甚至会高于清洁土壤。