摘 要

由于重金属在生物体内具有非常大的毒性和不可降解性，土壤重金属污染目前已经成为农业生产中亟待解决的问题。本文使用碳量子点和Cd² 溶液复合处理小麦种子和土壤中的小麦幼苗，评估了碳量子点对不同生长阶段中受镉胁迫的小麦植株的生理生化影响。

结果表明，20 mg/L的Cd² 就能对小麦种子产生毒性，使小麦根伸长量减少19.2%；而200 mg/kg的镉使得小麦幼苗根中可溶性糖含量升高（11.77%）、膜脂质过氧化程度加剧（57.81%）、各种抗氧化酶活性上升。在加入碳量子点的复合处理组中，500 mg/kg的碳量子点能够完全缓解土壤中镉的毒害。对土壤和小麦中镉含量的检测表明，在加入碳量子点后，随碳量子点的浓度增加，小麦根、叶中的镉含量都呈下降趋势。由此得出结论碳量子点是通过将镉固定在土壤中来缓解镉对植物的毒害的。

综上所述，本研究证明了碳量子点有望作为土壤改良剂运用于农业生产和土壤重金属污染治理等方面，也为其作为植物生长调节剂在农作物种植上的应用提供参考。

关键词：碳量子点；小麦；缓解作用；镉毒害；抗氧化酶

Abstract

Soil heavy metal pollution has become an urgent problem in agricultural production since heavy metals are very toxic and non-degradable to organisms. The effects of carbon quantum dots (CDs) on the physiological and biochemical characteristics of wheat seedlings under cadmium stress at different growth stages were evaluated by treating wheat seeds and soil seedlings with Cd² solution.

The results showed that 20 mg/L of cadmium in the environment could produce toxicity to plants and reduce the elongation of wheat roots by 19.2%. Cadmium at 200 mg/kg could increase the soluble sugar content (11.77%), increase the degree of lipid peroxidation (57.81%) and increase the activities of various antioxidant enzymes in the roots of wheat seedlings. After combined treatment, 500 mg/kg carbon quantum dots can completely alleviate the toxicity of cadmium in soil. Detection of cadmium content in soil and wheat showed that with the increase of carbon quantum dots concentration, cadmium content in wheat roots and leaves showed a downward trend. It is concluded that carbon quantum dots can alleviate the toxicity of cadmium to plants by immobilizing cadmium in soil.

In summary, this study proves that carbon quantum dots could be used as soil amendments in agricultural production and soil heavy metal pollution control. It also provided a reference for the application of carbon quantum dots as plant growth regulators in crop cultivation.

Key Words：Carbon quantum dots; Wheat; Mitigation; Cadmium toxicity; Antioxidant enzymes

目 录

第1章 绪论 1

1.1 镉污染现状及危害 1

1.1.1 重金属污染 1

1.1.2 土壤中Cd的来源 1

1.1.3 土壤中Cd对人类的健康危害 2

1.1.4 治理土壤重金属污染的措施 2

1.2 镉对植物的影响 2

1.2.1 植物对镉的吸收和转运 2

1.2.2 镉对植物生长发育的不利影响 3

1.2.3 植物对镉胁迫的响应 3

1.3 镉污染治理和缓解植物镉毒害方面碳量子点的潜在价值 4

1.3.1 碳量子点的特性 4

1.3.2 碳量子点的应用 4

1.3.3碳量子点在农业方面应用的潜在价值 4

1.4 研究目的与内容 5

1.4.1 研究目的 5

1.4.2 研究内容 5

第2章 材料与方法 6

2.1 实验材料 6

2.2 实验设计 6

2.2.1小麦种子萌发实验 6

2.2.2 小麦幼苗培养实验 6

2.3 实验测定 7

2.3.1基本指标测量 7

2.3.2 可溶性蛋白含量检测 7

2.3.3 可溶性糖含量检测 8

2.3.4叶绿素含量检测 8

2.3.5根系活力检测 9

2.3.6 丙二醛（MDA）含量检测 9

2.3.7抗氧化酶活性检测 10

2.3.8土壤中酸可溶态镉的测定 12

2.3.9植物中镉含量的检测 12

2.4统计分析 12

第3章 结果与分析 13

3.1 小麦种子萌发阶段的根长 13

3.2对小麦幼苗的根长和根系活力的影响 13

3.3 对小麦幼苗的生长状况和叶绿素含量的影响 14

3.4 碳量子点对小麦及土壤中镉含量的影响 15

3.5 小麦种子萌发阶段根MDA含量和SOD活性 16

3.6 对小麦幼苗的抗氧化体系的影响 17

3.7 对小麦可溶性蛋白和可溶性糖的影响 18

第4章 结论 20

参考文献 21

致谢 28