CN109892175B - 一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法 - Google Patents
一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，属于土壤重金属污染的植物修复技术领域，包括：配置含铅的测试溶液，将工业大麻种子放入测试溶液进行发芽培养；计算工业大麻幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi以及幼苗期铅害指数Y，根据幼苗期铅害指数Y将受鉴定的工业大麻种质资源进行幼苗期抗铅性分级；向配置好的含铅的土壤混合物中添加底肥及土壤改良剂，再播种幼苗期抗铅性等级高的工业大麻，置于温室培养3～4月，得到成熟的工业大麻；收割并计算工业大麻全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj以及全生育期铅害指数Q，根据全生育期铅害指数Q将受鉴定的工业大麻种质资源进行全生育期抗铅性分级。本发明方法简单、周期短、成本低。
Description
技术领域
本发明属于资源环境技术领域，具体涉及土壤重金属修复植物的鉴定方法，特别涉及一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法。
背景技术
土壤重金属植物修复技术(Phytoremediation)是利用植物去除、转移、降解或固定土壤中的有害重金属元素，从而恢复土壤系统正常功能的环境污染治理技术。其主要研究都集中在鉴定或筛选出对重金属富集量大的超富集植物，并通过这些植物来修复重金属污染的土壤。
常用的土壤重金属铅修复植物筛选办法包括野外调查法、特殊植物法和土壤种子库法，这些土壤重金属铅修复植物鉴定方法筛选过程繁杂、实验周期长，且经济成本较高。目前发现的重金属铅超富集植物大多数存在生物量小、适应性差、育苗难、经济价值不高等缺点，达不到理想的修复效果。现发现有部分经济作物能富集重金属铅，但富集能力不足，无法真正运用到修复重金属铅污染的土壤上来。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种抗铅高工业大麻种质资源的鉴定方法，针对现有植物修复鉴定方法筛选过程繁杂、实验周期长，且经济成本较高，且单纯鉴定富集能力强的植物而导致生物量小、适应性差、育苗难、无经济价值，无法真正运用到修复重金属铅污染的土壤。通过针对工业大麻种质资源进行种子萌发及温室盆栽试验，能够快速鉴定出富集能力强且生物量大的工业大麻，具有试验过程简单、周期短、成本低的优点，且鉴定出的工业大麻能够直接用于修复重金属铅污染的土壤，具有良好的运用前景。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：配置含铅的测试溶液，将工业大麻种子放入所述测试溶液进行发芽培养。
S2：计算所述工业大麻种子的幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi以及幼苗期铅害指数Y，根据幼苗期铅害指数Y将工业大麻幼苗期抗铅性等级分为1级、2级、3级、4级、5级，5个等级，对受鉴定的工业大麻种质资源进行分级。
S3：向配置好的含铅的土壤混合物中添加底肥及土壤改良剂，再播种幼苗期抗铅性等级为1级和2级的工业大麻，置于温室培养3～4月，得到工艺成熟其的工业大麻。
S4：收割并计算工艺成熟期的工业大麻全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj以及全生育期铅害指数Q，根据全生育期铅害指数Q将工业大麻全生育期抗铅性等级分为1级、2级、3级，3个等级，对受鉴定的工业大麻种质资源进行分级。
进一步的，所述步骤S1包括：
S11：使用Pb(NO3)2配制铅的质量浓度为1000～2000mg/L的溶液作为测试溶液。
S12：将工业大麻种子置于底部放有保湿材料滤纸的培养皿中，滴加等量所述测试溶液，并使之浸润种子，每个培养容器的种子数为100粒，每个处理3个重复。
S13：将所述置有工业大麻种子的培养容器于人工气候箱内培养7天，每天光照8～12h，光照强度为1150lx，温度为25～28℃。
进一步的，所述步骤S2中：
所述幼苗期抗铅指标有4个，分别为：平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量。
进一步的，所述步骤S2具体包括：
S21：计算所述工业大麻种子的4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi：
Xi＝(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)*100％
式中：Xi表示某个种质资源中幼苗期抗铅指标i铅害率的隶属函数值，X为此种质资源幼苗期抗铅指标i铅害率的测定值，Xmax和Xmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
S22：将4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi累加求平均值后，即可得出幼苗期铅害指数Y，幼苗期铅害指数
根据幼苗期铅害指数Y划分工业大麻幼苗期抗铅性等级：
进一步的，所述步骤S2具体包括：
S21′：计算所述工业大麻种子4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi：
Xi＝(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)*100％
式中：Xi表示某个种质资源中幼苗期抗铅指标i铅害率的隶属函数值，X为此种质资源幼苗期抗铅指标i铅害率的测定值，Xmax和Xmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
S22′：求出4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi加权平均值后，即可得出幼苗期铅害指数Y’，幼苗期铅害指数
根据幼苗期铅害指数Y’划分工业大麻幼苗期抗铅性等级：
所述mi为幼苗期抗铅指标i的权数：
进一步的，所述步骤S3中：
所述含铅的土壤混合物为硝酸铅与土壤混合物，所述混合物中铅的质量浓度为1000～3000mg/kg。
所述底肥包括尿素、过磷酸钙和硫酸钾。
所述土壤改良剂包括乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸、有机肥、蚯蚓液中的一种或多种。
进一步的，所述步骤S3包括：
S31：按照铅的质量浓度1000～3000mg/kg配制硝酸铅与土壤的混合物，静置15天。
S32：将所述土壤的混合物按每盆20kg装入盆中，每盆施加尿素3.82g、过磷酸钙6.18g、硫酸钾2.35g作为底肥，再施加11.7g乙二胺四乙酸二钠、7.69ml柠檬酸、11.5g有机肥、0.5ml蚯蚓液中的一种或多种，得到测试土壤。
S33：将所述通过初步鉴定的工业大麻种子播种于所述测试土壤中，每盆播种20-30颗置于温室培养3～4个月，得到工艺成熟期的工业大麻。
进一步的，所述步骤S4中：
所述全生育期抗铅指标为纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量。
进一步的，所述步骤S4包括：
S41：收获工艺成熟期的工业大麻，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量。
S42：计算所述工业大麻的5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj：
Gj＝(G-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100％
式中：Gj表示某个种质资源中全生育期抗铅指标j铅害率的隶属函数值，G为此种质资源全生育期抗铅指标j铅害率的测定值，Gmax和Gmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
S43：将全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj累加求平均值后，即可得出全生育期铅害指数Q，全生育期铅害指数
根据全生育期铅害指数Q划分工业大麻全生育期抗铅性等级：
进一步的，所述步骤S4具体包括：
S41′：将工艺成熟期的工业大麻进行收割，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量。
S42′：计算所述工业大麻纤维5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj：
Gj＝(G-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100％
式中：Gj表示某个种质资源中全生育期抗铅指标j铅害率的隶属函数值，G为此种质资源全生育期抗铅指标j铅害率的测定值，Gmax和Gmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
S43′：求出5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj加权平均值后，即可得出全生育期铅害指数Q’，全生育期铅害指数
根据全生育期铅害指数Q’划分工业大麻全生育期抗铅性等级：
所述nj为全生育期抗铅指标j的权数：
本发明直接对工业大麻种质资源进行鉴定，针对性强，极大的简化了步骤。先进行萌发试验，完成时间短，缩短了鉴定周期。盆栽试验在温室进行不受自然环境的影响，有利于节约时间及经济成本。在盆栽试验中添加土壤改良剂更符合利用工业大麻修复土壤时的实际情况。综合考虑幼苗期和全生育期的多种抗铅指标，综合性强，鉴定效果准确。而且工业大麻生物量大、适应性好、育苗简单、具有一定的经济价值，可以真正运用到修复重金属铅污染的土壤上来。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明只在工业大麻种质资源中进行鉴定，针对性强，过程简单、实验周期短，且经济成本低。
(2)本发明综合考虑幼苗期和全生育期的多种抗铅指标，综合性强，鉴定效果准确。
(3)经本发明的鉴定方法鉴定出的工业大麻品种具有较好的铅富集能力、生物量大、适应性好、育苗简单还具有一定的经济价值，能够真正运用到修复重金属铅污染的土壤上来。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
根据本申请的一个实施方式，一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：配置含铅的测试溶液，将工业大麻种子放入测试溶液进行发芽培养。
其中工业大麻种子来源可以是不同品种的工业大麻，也可以是不同种质资源的大麻。
种质是往往存在于特定品种之中。如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物，都属于种质资源的范围。
不同的工业大麻品种或种质资源对不同重金属的富集效果不同。大麻(Cannabissativa L.)是大麻科大麻属，一年生草本植物，是我国传统的经济作物，原产中国、印度、不丹等地，现在亚洲、欧洲及南美等国家和地区广泛种植。而工业大麻(Industrial Hemp)是通过遗传改良，四氢大麻酚(THC)含量低于0.3％，无毒品利用价值的大麻品种类型。不同种质资源的大麻属于同一物种，因此本发明的方法还适用于鉴定其他品种或种质资源的大麻，而不限于实施例中的工业大麻。
工业大麻植物本身会分泌出140多种酚类物质，具有很好的抗病虫害的能力，所以在种植过程中不需要使用杀虫杀菌剂，零星出现一些病虫害也不影响其产量和质量，因此使用工业大麻作为修复植物来修复铅污染土壤能够进一步的降低成本。鉴定出适合修复重金属铅污染的工业大麻品种或种质资源起到至关重要的作用。本实施方法还可以鉴定如云南省农科院经济作物研究所保存的400余份大麻种质资源。铅是土壤中常见的一种重金属污染物，具有污染面积大、残留时间长、不易在自然条件下被清除等特点，不仅影响农作物的产量和质量，而且通过食物链进入人体，影响人的身体健康。
发芽培养采用纸床萌发实验，培养7天即可。发芽培养时间较短能够快速鉴定出不适合作为重金属铅修复的工业大麻种质资源，不受气候影响全年均可进行。其中待鉴定的工业大麻种子需选取均匀饱满均匀一致的种子进行。
S2：计算工业大麻种子的幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi以及幼苗期铅害指数Y，根据幼苗期铅害指数Y，将工业大麻幼苗期抗铅性等级分为1级、2级、3级、4级、5级，5个等级，对受鉴定的工业大麻种质资源进行分级。
隶属函数，也称为归属函数或模糊元函数，是模糊集合中会用到的函数。使用模糊综合评价对工业大麻幼苗期多种抗铅指标进行一个总体的评价。能够快速得到工业大麻抗铅性能。
其中铅害指数Y可以通过将幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi累加求平均值得到。对抗铅性进行分级能够清楚、直观反映出该工业大麻对铅的耐受性。还可以对抗铅性等级根据需要分为3个等级、4个等级、6个等级，但不限于上述举例。
S3：向配置好的含铅的土壤混合物中添加底肥及土壤改良剂，再播种幼苗期抗铅性等级为1级和2级的工业大麻，置于温室培养3～4个月，得到工艺成熟期的工业大麻。
在修复铅污染土壤时会添加底肥和土壤改良剂，因此在鉴定过程中就添加底肥和土壤改良剂有利与模拟实际情况，能够减少条件不同而产生的误差，鉴定的工业大麻更适合的作为铅污染土壤的修复植物。在温室中培养不受自然气候的限制，在不适合工业大麻生长的季节也能够使用本实施方法对工业大麻进行鉴定，节约了时间。
S4：收割并计算工艺成熟期的工业大麻全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj以及全生育期铅害指数Q，根据全生育期铅害指数Q将工业大麻全生育期抗铅性等级分为1级、2级、3级，3个等级，对受鉴定的工业大麻种质资源进行分级。
对工业大麻幼苗期抗铅性能进行鉴定后，再使用模糊综合评价对工业大麻全生育期多种抗铅指标进行一个总体的评价。能够更准确的考虑各种因素的影响，从而鉴定出需要的工业大麻。
其中工业大麻全生育期在本发明的实施方式中为播种到工业大麻工艺成熟期的全过程，工业大麻工艺成熟期为工业大麻纤维成熟的时期。在工业大麻纤维成熟期其中富集的重金属和积累的生物量达到最大值，能够在一定程度上代表工业大麻整各生长发育过程中的抗铅性能。在修复重金属污染土壤时为避免重金属进入食物链一般也会选用纤维型工业大麻。因此本发明中工业大麻全生育期从播种到工业成熟期。
其中铅害指数Q可以通过将全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj累加求平均值得到。对抗铅性进行分级能够清楚、直观反映出该工业大麻对铅的耐受性。还可以对抗铅性等级根据需要分为4个等级、5个等级、6个等级，但不限于上述举例。
在一可选实施例中，步骤S1包括：
S11：使用Pb(NO3)2配制铅的质量浓度为1000～2000mg/L的溶液作为测试溶液；
其中Pb(NO3)2配置为溶液后能够提供铅离子通过铅离子对工业大麻的胁迫来进行鉴定工业大麻的抗铅性能。其中，除了使用Pb(NO3)2配制铅溶液外还可以使用其它的含铅盐来配置铅溶液。
其中铅的质量浓度可以为1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000mg/L但不限于上述举例，可以根据实际情况进行调整，还可以为1100～1900mg/L、1200～1800mg/L、1300～1700mg/L、1400～1600mg/L，优选的为1250～1550mg/L，更优选的为1350～1450mg/L。在这个浓度范围能够很好的对工业大麻进行鉴定，不会出现发芽率为0或者与对照组没有区别的情况。
S12：将工业大麻种子置于底部放有保湿材料滤纸的培养皿中，滴加等量测试溶液，并使之浸润种子，每个培养容器的种子数为100粒，每个处理3个重复。
其中每个培养容器中放置的为同一种工业大麻种质资源的种子，每个培养容器中的种子数量可以相同或者不同，优选的为相同数量。
其中培养容器可以为培养皿、烧杯或其他容器，保湿材料可以为滤纸、定性滤纸、脱脂棉或其他能吸水的材料。
其中每个培养容器的种子数可以为100粒，当然可以根据具体情况进行调整，如还可以为51、52、53、54、55、56、57、58、59、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90粒但不限于上述举例，其范围可以为20～120粒，优选的为80～100粒。
S13：将置有工业大麻种子的培养容器于人工气候箱内培养7天，每天光照8～12h，光照强度为1150lx，温度为25～28℃。
在人工气候箱中培养可以减少其他因素的影响，也不受天气情况的限制。培养时间还可以为7、8、9、10天等但不限于上述举例，可以根据具体情况进行调整。
光照可以是工业大麻种子不徒长能进行光合作用，使胚根、胚芽长度数据有参考价值。每天光照8～12h，可以为8、9、10、11、12h但不限于上述举例，可以根据具体情况进行调整。培养温度还可以为23、24、25、2627、28℃但不限于上述举例，可以根据具体情况进行调整。
在一可选实施例中，步骤S2中：
幼苗期抗铅指标有4个，分别为：平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量。
幼苗期指标较多，通过研究发现平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量最能体现工业大麻幼苗期抗铅性能，因此利用这四个指标对工业大麻幼苗期抗铅性能进行模糊综合评价。模糊综合评价法的最显著特点是各品种间相互比较，以最优的评价因素值为基准，其评价值为1；其余欠优的评价因素依据其欠优的程度得到相应的评价值，其评价值大于等于0且小于等于1。使各评价指标处于0-1的区间内，便于确定参试材料的等级。
其中幼苗期抗铅指标包括平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量，这样综合考虑平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量的情况来设置鉴定标准，鉴定出的工业大麻可以作为修复铅污染土壤的修复植物，并且在修复土壤时幼幼苗期受铅害的影响较小，存活率及生长状况更好。
其中平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长的测量按照《农作物种子检验规程—发芽试验》(GB/T 3543.4-1995)进行，大麻种子在处理7天后测定发芽率。试验第7天终止时，用镊子轻轻将萌发种子取出，于滤纸吸干后，计算萌发率，再用游标卡尺测定各处理10株的胚芽长和胚根长，取平均值。胚根长的测定从胚轴与胚根之间的过度点开始。
平均萌发率＝处理种子发芽数/供试粒数×100％
平均胚芽长＝处理10颗种子胚芽长的累加/10
平均胚根长＝处理10颗种子胚根长的累加/10
生物量的测定：用滤纸吸干发芽小苗的水分，称量各处理的10株的鲜重。
在一可选实施例中，步骤S2包括：
S21：计算工业大麻的4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi：
Xi＝(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)*100％
式中：Xi表示某个种质资源中幼苗期抗铅指标i铅害率的隶属函数值，X为此种质资源幼苗期抗铅指标i铅害率的测定值，Xmax和Xmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。先求出工业大麻幼苗期的4个幼苗期抗铅指标铅害率额隶属值。
一个实施方式中4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值的计算方法为将4个幼苗期各抗铅指标测得值带入S21中的公式。
S22：将4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi累加求平均值后，即可得出幼苗期铅害指数Y，幼苗期铅害指数
根据幼苗期铅害指数Y划分工业大麻幼苗期抗铅性等级，幼苗期铅害指数Y的值越小表面其幼苗期抗铅性能越强，幼苗期抗铅性等级也越高，如表1所示：
表1幼苗期铅害指数Y及其抗铅性级别
该方法克服了一般工业大麻幼苗期抗性鉴定中指标多但不集中，综合性差，鉴定效果不准确等缺点。发明人还惊喜的发现通过本发明中实施方法鉴定的抗铅性好的工业大麻也更适合作为修复植物来修复铅污染的土壤。
在一可选实施例中，步骤S2具体包括：
S21′：计算工业大麻种子4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi：
Xi＝(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)*100％
式中：Xi表示某个种质资源中幼苗期抗铅指标i铅害率的隶属函数值，X为此种质资源幼苗期抗铅指标i铅害率的测定值，Xmax和Xmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
S22′：求出4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi加权平均值后，即可得出幼苗期铅害指数Y’，幼苗期铅害指数
根据幼苗期铅害指数Y’划分工业大麻幼苗期抗铅性等级如表2所示：
表2幼苗期铅害指数Y’及其抗铅性级别
mi为幼苗期抗铅指标i的权数如表3所示所示：
表3幼苗期抗铅指标及其权数mi
在计算幼苗期铅害指数Y’时引入不同指标的权数mi能够考虑到不同指标的重要程度。在种子萌发过程中萌发率更重要，因此其权数较大，优选的为35％；第二重要的为生物量，权数优选的为25％。
在一可选实施例中，步骤S3中：
含铅的土壤混合物为硝酸铅与土壤混合物，混合物中铅的质量浓度为1000～3000mg/kg。
底肥包括尿素、过磷酸钙和硫酸钾。
土壤改良剂包括乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸、有机肥、蚯蚓液中的一种或多种。优选的为乙二胺四乙酸二钠和/或蚯蚓液。
其中土壤需干燥后混合，其混合物中铅的质量浓度可以为1000、2000、3000mg/kg但不限于上述举例，可以根据实际情况进行调整，如还可以为1250～2750mg/kg、1550～2550mg/kg、1750～2250mg/kg，优选的为1500～2000mg/kg。
土壤改良剂中乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na，简称EDTA)是一种常见的人工螯合剂，能够与土壤中的铅螯合，使之活化，提高植物对铅的吸收。柠檬酸是天然小分子有机酸，能降低土壤pH值，有利于植株对重金属铅的吸收。蚯蚓液是含腐殖酸的水溶性肥料。蚯蚓液能促进植物生长并减轻污染物胁迫效应。这些土壤改良剂都可以增强工业大麻对铅的富集作用。
在一可选实施例中，步骤S3包括：
S31：按照铅的质量浓度1000～3000mg/kg配制硝酸铅与土壤的混合物，静置15天。
铅盐与土壤的络合可提前准备以缩短鉴定周期，其中静置15天可以使铅与土壤较充分的络合，静置络合时间可以超过15天,如16、17、18、19、20、21、22、23、24、25天但不限于上述举例，可以根据实际情况进行调整。
S32：将土壤的混合物按每盆20kg装入盆中，再每盆施加尿素3.82g、过磷酸钙6.18g、硫酸钾2.35g作为底肥，以及11.7g乙二胺四乙酸二钠、7.69ml柠檬酸、11.5g有机肥、0.5ml蚯蚓液中的任意一种，得到测试土壤。
其中施加底肥可以使鉴定过程更接近于铅污染土壤的环境，合理的施肥能够使工业大麻生长更加旺盛，提高对重金属铅的抗性，增加铅富集量。其中底肥与土壤改良剂的添加量可以根据实际情况进行调整。
S33：将通过初步鉴定的工业大麻种子播种于测试土壤中，每盆播种20～30颗置于温室培养3～4个月，得到工艺成熟期的工业大麻。
其中每盆播种20～30颗，可以为播种25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40颗工业大麻种子，在出苗2-3对真叶时，按照拔高去弱留中间的原则每盆定苗5株。
其中在温室中根据天气环境，土壤的保湿情况以及苗生长大小可以3～10天浇一次水，如可以为3、4、5、6、7、8、9、10天浇一次水，但不限于上述举例，具体可以根据实际情况进行浇水，所有试验材料浇水周期需保持一致。
在一可选实施例中，步骤S4中：
全生育期抗铅指标为纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量。
全生育期指标较多，通过研究发现纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量最能体现工业大麻全生育期抗铅性能，因此利用这5个指标对工业大麻全生育期抗铅性能进行模糊综合评价。
其中将盆栽的生物量转换为亩生物量是根据大田种植时每亩株数来计算的，每亩3万株，每盆留5株计算。换算为亩生物量能够直观的反应出工业大麻在实际修复铅污染土壤的情况。其中收割期对于雄株为工艺成熟期(即纤维成熟期)。测量工业大麻中铅的含量可以对不同器官进行测量，如根、茎、叶、纤维。
生物量是指某一时间单位面积或体积栖息地内所含一个或一个以上生物种，或所含一个生物群落中所有生物种的总个数或总干重(包括生物体内所存食物的重量)。本实施方式中的工业大麻生物量是指每亩工业大麻所有植株全株的干重。使用亩生物量作为评价标准能够更直观的反应工业大麻修复铅污染土壤时的生长情况。
纤维中铅含量、地上部分总铅含量、植物总铅含量是根据测定工业大麻各器官中铅含量后计算或得的。重金属含量的测定方法为：将植物样品，如工业大麻的根、茎、叶、纤维，在105℃下杀青30min，70℃烘箱烘干至恒重，用电子天平称取各部分干质量，烘干样品粉碎后备测，用V(HNO3):V(HClO4)＝5:1的混合液进行微波消解、定容。用原子吸收分光光度计法测定样品中的重金属的含量。
铅富集系数＝植物地上部(或根或茎或叶等)重金属铅含量/土壤中铅含量。
其中土壤中铅元素含量可以在测试土壤静置络合后测量，因为浇水等因素会导致土壤中铅元素实际含量小于添加的铅的含量。
在一可选实施例中，步骤S4包括：
S41：收获工艺成熟期的工业大麻，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量。
S42：计算工业大麻的5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj：
Gj＝(G-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100％
式中：Gj表示某个种质资源中全生育期抗铅指标j铅害率的隶属函数值，G为此种质资源全生育期抗铅指标j铅害率的测定值，Gmax和Gmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
一个实施方式中5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值的计算方法为将5个全生育期各抗铅指标测得值带入S42中的公式。
S43：将全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj累加求平均值后，即可得出全生育期铅害指数Q，全生育期铅害指数
根据全生育期铅害指数Q划分工业大麻全生育期抗铅性等级，全生育期铅害指数Q的值越小表明其全生育期抗铅性能越强，全生育期抗铅性等级也越高，如表4所示：
表4全生育期铅害指数Q及其抗铅性级别
该方法克服了一般工业大麻全生育期抗性鉴定中指标多但不集中，综合性差，鉴定效果不准确等缺点。发明人还惊喜的发现通过本发明中实施方法鉴定的抗铅性好的工业大麻也更适合作为修复植物来修复铅污染的土壤。
与幼苗期划分为5个等级不同，将工业大麻全生育期抗铅性只划分为3个等级更加精简，防止将抗铅性差的工业大麻种在含铅高的土壤里。
在一可选实施例中，步骤S4具体包括：
S41′：将工艺成熟期的工业大麻进行收割，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量。
S42′：计算工业大麻纤维5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj：
Gj＝(G-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100％
式中：Gj表示某个种质资源中全生育期抗铅指标j铅害率的抗铅隶属函数值，G为此种质资源全生育期抗铅指标j铅害率的测定值，Gmax和Gmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值。
S43′：求出5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj加权平均值后，即可得出全生育期铅害指数Q’，全生育期铅害指数
根据全生育期铅害指数Q’划分工业大麻全生育期抗铅性等级如表5所示：
表5全生育期铅害指数Q’及其抗铅性级别
nj为全生育期抗铅指标j的权数如表6所示：
表6全生育期抗铅指标及其权数nj
在计算全生育期铅害指数Q’时引入不同指标的权数nj为能够考虑到不同指标的重要程度。这样设置权数鉴定出的工业大麻可以作为修复铅污染的修复植物。而且得到的工业大麻纤维中铅含量较低，可以符合一些行业的重金属标准的要求，如建筑材料，因此可以创造很好的经济价值。
实施例1
试验地点：云南农业科学院经济作物研究所大麻研究中心试验室及云南农业科学院经济作物研究所大麻研究中心试验基地小哨温室。
待鉴定的工业大麻种质资源为云南省云南农业科学院保存的工业大麻中的任意十种，编号为：1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号等。
使用Pb(NO3)2配制铅的质量浓度为1000mg/L的溶液作为测试溶液；将工业大麻种子置于底部放有保湿材料滤纸的培养皿中，滴加等量所述测试溶液，并使之浸润种子，每个培养容器的种子数为100粒，每个处理3个重复；将所述装有工业大麻种子的培养容器置于人工气候箱内进行培养7天，每天光照8h，光照强度为1150lx，温度为25℃。
计算所述工业大麻种子的4个幼苗期抗铅指标平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量铅害率的隶属函数值Xi，并计算幼苗期铅害指数Y，再根据幼苗期铅害指数Y按照表1进行抗铅性分级，结果如表7所示。
表7十种工业大麻种质资源幼苗期抗铅性等级
按照铅的质量浓度1000mg/kg配制硝酸铅与土壤的混合物，静置15天；将所述土壤的混合物按每盆20kg装入盆中，每盆施加尿素3.82g、过磷酸钙6.18g、硫酸钾2.35g作为底肥，再施加11.7g乙二胺四乙酸二钠、7.69ml柠檬酸、11.5g有机肥、0.5ml蚯蚓液中的一种或多种，得到测试土壤；将所述通过初步鉴定的工业大麻(1号、3号、8号)种子播种于所述测试土壤中，为了作为对照，未通过初步鉴定的的工业大麻也播种于所述测试土壤中，每盆播种20-30颗置于温室培养3个月，待2-3对真叶时留苗5株得到工艺成熟期的工业大麻。
将工艺成熟期的工业大麻进行收割，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量；计算所述工业大麻的5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj，以及全生育期铅害指数Q，再根据全生育期铅害指数Q按照表4进行抗铅性分级，结果如表8所示，1号、3号和8号被鉴定为高抗等级1级。
表8十种工业大麻种质资源全生育期期抗铅性等级
实施例2
试验地点：云南农业科学院经济作物研究所大麻课题试验室及云南农业科学院经济作物研究所大麻课题试验基地小哨温室
待鉴定的工业大麻种质资源为云南省云南农业科学院保存的工业大麻中的任意十种，编号为：1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号。
使用Pb(NO3)2配制铅的质量浓度为1500mg/L的溶液作为测试溶液；将工业大麻种子置于底部放有保湿材料滤纸的培养皿中，滴加等量所述测试溶液，并使之浸润种子，每个培养容器的种子数为100粒，每个处理3个重复；将所述装有工业大麻种子的培养容器置于人工气候箱内进行培养7天，每天光照12h，光照强度为1150lx，温度为28℃。
计算所述工业大麻种子的4个幼苗期抗铅指标平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量铅害率的隶属函数值Xi，并计算幼苗期铅害指数Y’，mi见表3，再根据幼苗期铅害指数Y’按照表2进行抗铅性分级，结果如表9所示。
表9十种工业大麻种质资源幼苗期抗铅性等级
按照铅的质量浓度2000mg/kg配制硝酸铅与土壤的混合物，静置15天；将所述土壤的混合物按每盆20kg装入盆中，每盆施加尿素3.82g、过磷酸钙6.18g、硫酸钾2.35g作为底肥，再施加11.7g乙二胺四乙酸二钠、7.69ml柠檬酸、11.5g有机肥、0.5ml蚯蚓液中的一种或多种，得到测试土壤；将所述通过初步鉴定的工业大麻(1号、3号、8号)种子播种于所述测试土壤中，为了作为对照，未通过初步鉴定的的工业大麻也播种于所述测试土壤中，每盆播种30颗置于温室培养4个月，得到工艺成熟期的工业大麻。
将工艺成熟期的工业大麻进行收割，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分总铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量；计算所述工业大麻的5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj，以及全生育期铅害指数Q’，nj见表4，再根据全生育期铅害指数Q’按照表5进行抗铅性分级，结果如表10所示，1号和8号被鉴定耐性等级为被鉴定耐性等级为1级。
表10十种工业大麻种质资源全生育期抗铅性等级
实施例3
试验地点：云南农业科学院经济作物研究所大麻研究中心试验室及云南农业科学院经济作物研究所大麻研究中心试验基地小哨温室。
待鉴定的工业大麻种质资源为云南省云南农业科学院保存的工业大麻中的任意十种，编号为：1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号。
使用Pb(NO3)2配制铅的质量浓度为2000mg/L的溶液作为测试溶液；将工业大麻种子置于底部放有保湿材料滤纸的培养皿中，滴加等量所述测试溶液，并使之浸润种子，每个培养容器的种子数为100粒，每个处理3个重复；将所述装有工业大麻种子的培养容器置于人工气候箱内进行培养7天，每天光照10h，光照强度为1150lx，温度为26℃。
计算所述工业大麻种子的4个幼苗期抗铅指标平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量铅害率的隶属函数值Xi，并计算幼苗期铅害指数Y，再根据幼苗期铅害指数Y按照表1进行抗铅性分级，结果如表11所示。
表11十种工业大麻种质资源幼苗期抗铅性等级
按照铅的质量浓度3000mg/kg配制硝酸铅与土壤的混合物，静置15天；将所述土壤的混合物按每盆20kg装入盆中，每盆施加尿素3.82g、过磷酸钙6.18g、硫酸钾2.35g作为底肥，再施加11.7g乙二胺四乙酸二钠、7.69ml柠檬酸、11.5g有机肥、0.5ml蚯蚓液中的一种或多种，得到测试土壤；将所述通过初步鉴定的工业大麻(1号、3号、8号)种子播种于所述测试土壤中，为了作为对照，未通过初步鉴定的的工业大麻也播种于所述测试土壤中，每盆播种25颗置于温室培养4个月，得到工艺成熟期的工业大麻。
将工艺成熟期的工业大麻进行收割，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分总铅含量、植物总铅含量、富集系数和亩生物量；计算所述工业大麻的5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj，以及全生育期铅害指数Q’，nj见表4，再根据全生育期铅害指数Q’按照表5进行抗铅性分级，结果如表12所示，1号被鉴定耐性等级为1级。
表12十种工业大麻种质资源全生育期抗铅性等级
不同的鉴定方法和铅浓度得到的鉴定结果不同，可以根据土壤铅含量调整鉴定方法，使鉴定的工业大麻更适合种植在该土壤里。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.一种抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，其特征在于，包括：
S1：配置含铅的测试溶液，将工业大麻种子放入所述测试溶液进行发芽培养；
S2：具体包括，
S21：计算所述工业大麻种子的4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi：
Xi＝(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)*100％
式中：Xi表示某个种质资源中幼苗期抗铅指标i铅害率的隶属函数值，X为此种质资源幼苗期抗铅指标i铅害率的测定值，Xmax和Xmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值，
其中，所述幼苗期抗铅指标分别为：平均萌发率、平均胚根长、平均胚芽长和生物量；
S22：将4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi累加求平均值后，即可得出幼苗期铅害指数Y，幼苗期铅害指数
根据幼苗期铅害指数Y划分工业大麻幼苗期抗铅性等级：
S3：向配置好的含铅的土壤混合物中添加底肥及土壤改良剂，再播种幼苗期抗铅性等级为1级和2级的工业大麻，置于温室培养3～4月，得到工艺成熟期的工业大麻；
S4：具体包括，
S41：收获工艺成熟期的工业大麻，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量；
S42：计算所述工业大麻的5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj：Gj＝(G-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100％
式中：Gj表示某个种质资源中全生育期抗铅指标j铅害率的隶属函数值，G为此种质资源全生育期抗铅指标j铅害率的测定值，Gmax和Gmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值；
S43：将全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj累加求平均值后，即可得出全生育期铅害指数Q，全生育期铅害指数
根据全生育期铅害指数Q划分工业大麻全生育期抗铅性等级：
2.根据权利要求1所述的抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11：使用Pb(NO3)2配制铅的质量浓度为1000～2000mg/L的溶液作为测试溶液；
S12：将工业大麻种子置于底部放有保湿材料滤纸的培养皿中，滴加等量所述测试溶液，并使之浸润种子，每个培养容器的种子数为100粒，每个处理3个重复；
S13：将所述置有工业大麻种子的培养容器于人工气候箱内培养7天，每天光照8～12h，光照强度为1150lx，温度为25～28℃。
3.根据权利要求1所述的抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21′：计算所述工业大麻种子4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi：
Xi＝(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)*100％
式中：Xi表示某个种质资源中幼苗期抗铅指标i铅害率的隶属函数值，X为此种质资源幼苗期抗铅指标i铅害率的测定值，Xmax和Xmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值；S22′：求出4个幼苗期抗铅指标铅害率的隶属函数值Xi加权平均值后，即可得出幼苗期铅害指数Y’，幼苗期铅害指数
根据幼苗期铅害指数Y’划分工业大麻幼苗期抗铅性等级：
所述mi为幼苗期抗铅指标i的权数：
4.根据权利要求1所述的抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S3中：
所述含铅的土壤混合物为硝酸铅与土壤混合物，所述混合物中铅的质量浓度为1000～3000mg/kg；
所述底肥包括尿素、过磷酸钙和硫酸钾；
所述土壤改良剂包括乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸、有机肥、蚯蚓液中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31：按照铅的质量浓度1000～3000mg/kg配制硝酸铅与土壤的混合物，静置15天；
S32：将所述土壤的混合物按每盆20kg装入盆中，每盆施加尿素3.82g、过磷酸钙6.18g、硫酸钾2.35g作为底肥，再施加11.7g乙二胺四乙酸二钠、7.69ml柠檬酸、11.5g有机肥、0.5ml蚯蚓液中的一种或多种，得到测试土壤；
S33：将所述幼苗期抗铅性等级为1级和2级的工业大麻的种子播种于所述测试土壤中，每盆播种20～30颗置于温室培养3～4个月，得到工艺成熟期的工业大麻。
6.根据权利要求1所述的抗铅工业大麻种质资源的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41′：将工艺成熟期的工业大麻进行收割，测量工业大麻的5个全生育期抗铅指标：纤维中铅含量、地上部分铅含量、地下部分铅含量、富集系数和亩生物量；S42′：计算所述工业大麻纤维5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj：Gj＝(G-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100％
式中：Gj表示某个种质资源中全生育期抗铅指标j铅害率的隶属函数值，G为此种质资源全生育期抗铅指标j铅害率的测定值，Gmax和Gmin分别表示所有种质资源该指标铅害率的最大值和最小值；
S43′：求出5个全生育期抗铅指标铅害率的隶属函数值Gj加权平均值后，即可得出全生育期铅害指数Q’，全生育期铅害指数
根据全生育期铅害指数Q’划分工业大麻全生育期抗铅性等级：
所述nj为全生育期抗铅指标j的权数：
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| CN105188918A (zh) * | 2013-02-22 | 2015-12-23 | 国家科研中心 | 特别的金属蓄积植物用于实施催化化学反应的用途 |
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| Title |
|---|
| 《重金属铅胁迫下大麻品种的萌发、生长和生理响应》;陈仲英;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 农业科技辑》;20170215;11-34 * |
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