稀土元铈和钇对水稻幼苗的胁迫影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李婉书 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 王凌青 |
| 关键词 | 稀土元素 土壤地球化学 水稻幼苗 根系形态 根表铁膜 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 英文摘要 | 稀土元素是广泛应用于现代产业的重要资源。矿产开采等人类活动加速了稀土元素进入多种环境介质，特别对土壤环境影响显著。中国江西省赣州市离子吸附型稀土矿储量丰富，早期的无序、过度开采促使区域土壤稀土元素富集。土壤中稀土元素被植物吸收利用影响植株生长发育，并沿食物链积累潜在危害人体健康。已有关于稀土元素对植物的影响研究多关注于不同浓度单一元素对植株的作用。然而，多种稀土元素对植株影响的相互作用，以及植株响应高浓度稀土元素胁迫的缓解策略仍有待进一步探究。本研究选取江西省赣州市具有长期稀土开采活动历史的乡镇为研究区，采集并测定土壤样品，结合稀土元素地球化学特征参数对比及模型构建识别区域土壤稀土元素潜在来源；进一步选取水稻作为研究对象，结合实验分析水稻相对根伸长与稀土元素铈（Ce）、钇（Y）的剂量-响应关系，同时探究Ce、Y二元混合物对水稻根系的胁迫及毒害；最后通过室内培养实验，诱导水稻幼苗生成根表铁膜后分别设置低Ce（0.25 mmol L-1）和高Ce（0.5 mmol L-1）处理组，并添加不同含量外源Y（0、0.5、1.5 mmol L-1），分析根表铁膜作用下Ce、Y在水稻幼苗中的累积和转运。研究结果显示： （1）江西省赣州市安远县长期进行稀土开采活动的乡镇土壤中稀土元素含量升高。区域土壤轻稀土元素含量显著高于重稀土元素，土壤轻、重稀土元素含量中位数分别为154.5、35.8 mg kg-1。土壤样品均呈现铕（Eu）负异常，呈现Ce负异常的样品比例为68.8%；对比发现研究区土壤和潜在来源物质的稀土元素特征参数具有一定相似性。正定矩阵因子分解模型分析显示，土壤母质对区域土壤稀土元素含量贡献约为60%，潜在的人为来源贡献约为40%，主要包括采矿相关的渗滤液、交通尾气和工业粉尘。 （2）随Ce、Y浓度的增加水稻幼苗根长总体逐渐缩短。以溶解的元素浓度和自由离子活度作为剂量描述符的分析表明，Ce元素的半数最大效应浓度（EC50）均小于Y元素。与外源添加稀土单一元素相比，稀土二元混合物体系降低了对水稻根长的抑制程度；浓度加和模型及独立作用模型预测的水稻相对根伸长均低于实测值，表明高浓度Ce、Y混合物对水稻根系的毒性相互作用为拮抗作用。 （3）根表铁膜整体上显著影响水稻幼苗根系形态并促进根系生长。与未形成铁膜的处理组相比，铁膜形成后水稻幼苗根系Ce、Y累积量占比显著降低，铁膜中Ce、Y占比显著升高。冗余分析和结构方程模型结果表明，铁膜中Fe含量、根系形态和矿质养分含量共同驱动水稻幼苗各部分Ce、Y含量变化，因素间的相互耦合使得植株内Ce、Y含量变化的解释更加复杂；根表铁膜直接影响铁膜中Ce、Y含量，同时，直接和间接调控水稻幼苗根系中Ce、Y含量。综上所述，矿产开采等生产活动影响了土壤中稀土元素含量；高浓度Ce、Y二元混合物对水稻根长的抑制作用低于近似浓度的Ce、Y单一元素影响；根表铁膜的形成一定程度上缓解了高浓度Ce、Y对水稻幼苗的胁迫，并通过影响根系形态和矿质养分含量间接调控水稻幼苗根系对Ce、Y的吸收。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 93 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199702]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李婉书. 稀土元铈和钇对水稻幼苗的胁迫影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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