摘 要

近年来，农业土壤镉（Cd）污染严重，而镉作为人体非必需元素，通过食物链从受镉毒害的作物中进入人体，对作物品质与人体健康造成威胁。由于铁，锌等金属元素的存在可以缓解重金属对作物造成的危害，且其氧化物的纳米粒子因粒径极小具有独特的物理与化学性质，故在农业生产方面具有极大的应用前景与研究价值。

本研究以小麦为实验对象，对不同纳米金属氧化物对作物镉胁迫下生长情况与相关关键酶的含量进行研究，旨在探讨纳米金属氧化物对植物镉毒害修复的效果、过程及机理。

主要研究结果如下：镉对小麦造成毒害，导致叶绿素含量下降，同时产生氧化胁迫，造成膜脂过氧化加剧，抗氧化酶活性增加。而本次研究的五种纳米金属氧化物中，Fe₃O₄ NPs对于缓解小麦镉胁迫最为有效，而ZnO NPs的施加对小麦存在不利影响。

综上所述，该实验研究为纳米金属氧化物缓解作物镉毒害提供了参考。

关键词：纳米金属氧化物；镉；生理；小麦

Abstract

In the last few years, cadmium (Cd) pollution of agricultural soil is serious, and cadmium, as a non-essential element of human body, enters human body from the crops poisoned by cadmium through the food chain, which not only effect the quality of crops but also poses a threat to the health of human. The presence of iron, zinc and other metal elements can alleviate the harm caused by heavy metals to crops, and their oxides nanoparticles have unique properties in physics and chemistry because of their extremely small size, therefore, it has great application prospect and research value in agricultural production.

In this study, we study the growth of crops under cadmium stress and the content of key enzymes by using wheat,it aims to investigate the inflution, process and mechanism of alleviating cadmium toxicity in plants by nano-metal oxides.

The main results are as follows: Cadmium has a toxic effect on wheat, which results in the decrease of chlorophyll content, the increase of Membrane Lipid peroxidation and the increase of antioxidant enzyme activity. Among the five nano-metal oxides, Fe₃O₄ NPs was the most effective to alleviate cadmium stress in wheat, while the application of ZnO NPs had adverse effects on wheat.

In conclusion, the experimental study provides a reference for reducing cadmium toxicity of crops by nano-metal oxides.

Key Words: Nano-metal Oxides; Cadmium; Physiology; Wheat

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 土壤镉污染 1

1.1.3 镉对动物的影响 2

1.2 镉对植物的影响 2

1.2.1 植物对镉的吸收、转运与积累 2

1.2.2 植物受镉的毒害 2

1.2.3 植物耐镉机制 3

1.3 纳米金属氧化物在缓解镉毒害方面的潜在价值 3

1.3.1 纳米金属氧化物的应用 3

1.3.2 纳米金属氧化物在农业方面应用的潜在价值 4

1.4 研究目的与内容 4

1.4.1 研究目的 4

1.4.2 研究内容 4

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 6

2.2.2 小麦幼苗培养 6

2.3 实验测定 7

2.3.1基本指标测量 7

2.3.2根系活力检测 7

2.3.3可溶性蛋白含量检测 7

2.3.4叶绿素含量检测 8

2.3.5丙二醛（MDA）含量检测 8

2.3.6抗氧化酶活性检测 9

2.4统计分析 11

第3章 结果与讨论 12

3.1 小麦的生长情况 12

3.2 根系活力 13

3.3 可溶性蛋白含量 13

3.4 叶绿素含量 14

3.5 丙二醛含量 15

3.6 抗氧化酶活性 16

第4章 结论 18

参考文献 19

致谢 24

第1章 绪论

1.1 镉污染现状及危害

1.1.1 重金属污染

“重金属”这一名词指的是具有相对高的密度（原子密度大于4 g/cm³），即使浓度处于较低水平下也存在毒性的金属或者类金属，主要包括以下元素：铅（Pb）、镉（Cd）、镍（Ni）、钴（Co）、锌（Zn）、铬（Cr）、铁（Fe）、砷（As）、银（Ag）等。重金属是一种重要的环境污染物，由于生态、进化、营养、环境等原因，其毒性越来越受到重视。

一些自然现象或人类行为，尤其是后者，使得重金属排放到环境中，对环境造成污染。人类的一些行为活动中开山采矿对环境污染尤为严重，采矿作业时，污染物通过各种方式排放出来进入环境中，在一些情况下，即使是在开采活动停止很久以后，排放的金属仍然继续存在^[1]。镉、铜、铅、铬和汞等重金属对环境来说是主要的污染物质，特别是在人为污染严重的地区。重金属广泛存在于环境中，对食品安全、植物毒性引起的作物生长以及土壤生物的环境健康产生不利影响，并且由于其污染持续时间长且生物无法降解，可能通过食物链富集进入人体，而对于人体而言这种情况是非常危险的^[2]。

而随着水俣病、骨痛病等一系列重金属污染导致的人类疾病的陆续出现，人们开始广泛关注并试图缓解重金属相关的环境污染问题。