镉胁迫下生物质炭对不结球白菜生长的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题意义

生物质炭[1]，一般指生物质如木材、农林废弃物、植物组织或动物骨骼等在缺氧条件下高温热解而形成的产物。本研究所用的生物质炭来源于病死动物无害化处理产物，具备一定活性炭的物理性状。

有许多研究发现,生物质炭能够作为一种吸附剂,去除水体和土壤中的各种污染物,包括重金属、营养盐和药物残留〔inyangetal.,2012;yaoetal.,2012;yaoetal.,2011a]。这是由于在碳化过程中,生物质原料的非碳元素分解,碳化后形成很多孔洞,使其比表面积增大,从而吸附能力增强,为其成为良好的污染吸附材料提供了独特的优越性。

2. 研究的基本内容和问题

一、研究目标

本课题的主要目标就是研究重金属cd富集土壤中施加生物质炭对不结球白菜生长以及白菜种子发芽和生长的影响。

二、研究内容

3. 研究的方法与方案

一、研究方法

以南农自主选育的不结球白菜品种为试材，通过单因素设计，对照实验，研究Cd胁迫下生物质炭对白菜种子发芽的影响及其对Cd富集土壤中白菜生长的影响。

二、技术路线

一、试验方案

1、材料

南农自主选育的不结球白菜品种

2、方法

2.1生物质炭对Cd胁迫下白菜种子发芽试验

试剂用Cdcl2.2.5H2O，配制100umol/L的Cd溶液，利用制备好的生物质炭及活性炭，按如下进行发芽试验，各组作3个平行

（1)、种子的筛选和浸种

精选大小一致且饱满的白菜种子,先用自来水冲洗数次,再用去离子水反复冲洗,用滤纸将水吸干。

（2）、选取直径9ｃｍ的培养皿15个，放好滤纸，按如下表所示做试验处理，再将以上筛选好的白菜种子，每个培养皿中放入30粒，然后做好标记。

(3)、恒温催芽和管理

将以上植入好种子的培养皿放入恒温箱培养，调节温度在(251)℃,并保持这一温度进行催芽，催芽期间每日用各处理液冲洗种子,以保持处理浓度基本不变和维持一定的湿度。发芽期间每隔24ｈ记录1次、测芽长,第3天统计发芽势,第6天统计种子发芽率,并计算发芽指数及活力指数

（4）、种子发芽指标的测定

发芽率(%)=供试种子的发芽数/供试种子数100%;

发芽指数(ＧＩ)=∑Ｇｔ/Ｄｔ,公式中Ｇｔ为在ｔ日的发芽数,Ｄｔ为发芽天数;

活力指数(ＶＩ)=ＧＩＷ,公式中的ＧＩ为发芽指数,Ｗ为幼苗单株平均重量(ｇ);

发芽势(%)=3天内供试种子的发芽数/供试种子数100%

2.2白菜生长试验

Cd富集土壤盆栽

精选白菜种子,经消毒、浸泡后播于穴盘培养基中,两周后将生长一致的幼苗移栽:选用装1kg土的盆进行栽培，每盆移栽6株，按下表进行试验处理：

注：Cd以Cdcl2.2.5H2O配置备用的1g/L的Cd溶液形式加入，每处理1.0mg.kg-1Cd。

每24h测定白菜生长指标、观察其生长状态；30天取样测生物量（地上、地下)、生理指标（叶绿素含量）及Cd含量

测定Cd方法：

白菜样品采集方法：将蔬菜的各部位跟别采集、洗净后称重、烘干（60~80℃），剪切后，用玛瑙研钵研碎过100目筛，采取4分法，称取一定量的植物样于高脚烧杯中，通过HNO3-HCLO4消解前处理后，用原子吸收光谱法测定白菜各部位Cd含量

叶绿素含量测定：95%乙醇提取，分光光度计下测量

取新鲜植物叶片(或其它绿色组织)或干材料，擦净组织表面污物，去除中脉剪碎。称取剪碎的新鲜样品2g，放入研钵中，加少量石英砂和碳酸钙粉及3mL95％乙醇，研成均浆，再加乙醇10mL，继续研磨至组织变白。静置3～5min。取滤纸1张置于漏斗中，用乙醇湿润，沿玻棒把提取液倒入漏斗，滤液流至100mL棕色容量瓶中；用少量乙醇冲洗研钵、研棒及残渣数次，最后连同残渣一起倒入漏斗中。用滴管吸取乙醇，将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中。直至滤纸和残渣中无绿色为止。最后用乙醇定容至100mL，摇匀。取叶绿体色素提取液在波长665nm、645nm和652nm下测定吸光度，以95％乙醇为空白对照。

四、方案可行性分析

首先，查阅大量文献发现，之前有很多关于以植物为原材制备的生物质炭对重金属土壤污染修复方面的研究，这就为我的研究提供了很多可参考的方法。

其次，本课题所在蔬菜学科为南京农业大学重点建设学科，具有从事遗传育种、细胞及分子生物学研究、生理生化研究及田间检测鉴定等各种必要设备与实验条件。主要仪器设备有：高速冷冻离心机、PCR扩增仪、荧光实时定量PCR仪、电泳系统、凝胶成像系统、分子杂交炉、Olympus相差显微镜、LeicaCPSP2激光共聚焦显微镜、超低温冰箱、核酸定量仪、SANYO制冰机、Tomy-100组织破碎仪、环境数据采集仪、解剖镜、分光光度计、计算机及数据分析软件、光照培养箱、恒温培养箱等。

此外，实验室拥有露台栽培试验温室，完全具备完成此研究所需的试验条件.

4. 研究创新点

此研究所使用的生物质炭是原材取于动物，之前诸多研究多是植物生物质炭，拟为未来重金属污染土壤的修复提供新的材料

除空白对照，添加活性炭作为一组对照，比较生物质炭和活性炭对cd胁迫下白菜种子发芽及初期生长的影响

对白菜生长试验采用cd富集的土壤为白菜生长条件，可了解生物质炭对土壤中和溶液中重金属cd吸附的效果

5. 研究计划与进展

拟计划2015年4月开始至2016年5月完成整个研究试验

预期进展：2015年5月至2015年11月进行预实验，做了3批种子发芽试验及一批白菜盆栽试验。

2016年3月5日，处理白菜种子，开始白菜种子发芽试验。