象草对镉污染土壤的田间植物提取修复效果研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sonical
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中国南方部分农田镉(Cd)污染较为严峻,严重威胁着农产品安全,迫切需要对Cd污染土壤进行修复和安全利用。植物提取修复技术二次污染小、成本低、易操作,是污染土壤原位治理技术的热点。能源作物象草(Pennisetum purpureum Schumach)已被证实是一种具有提取修复潜力的植物。本研究通过野外小区试验,探讨象草在不同类型土壤(壤土、砂壤土和粘壤土)和Cd污染程度(0、0.25、0.5、1、2、4、8、16 mg·kg-1)下的实际修复效果,以及不同生长时期刈割(第一茬70天生长期F70,第一茬120天生长期F120)和刈割次数(第一茬120天生长期F120,第二茬120天生长期S120)对象草提取修复的影响。主要结论如下:(1)在土壤Cd含量≤16 mg·kg-1的范围内,象草均可存活;当土壤Cd含量≤0.5 mg·kg-1时可轻微促进象草的生长,而当土壤Cd含量≥8 mg·kg-1时,则显著(P<0.05)抑制其生长;象草各部位生物量表现为:茎>叶>根。随土壤Cd含量的增加(特别是当土壤Cd含量≥2 mg·kg-1时),象草各部位(茎、叶和根)Cd浓度和提取量均大幅提升,并显著高于对照(P<0.05);象草根部Cd浓度远高于茎和叶,象草将Cd从根部向地上部转运的能力一般;各处理条件下象草的TF(转运系数)值均<1,除第一茬70天生长期的BCFDTPA-Cd(二乙烯三胺五乙酸,基于DTPA浸提态计算的生物富集系数)>1之外,120天生长期收获的两茬象草BCFDTPA-Cd均<1。(2)比较第一茬不同生长时期(F70和F120)刈割收获的象草,在壤土、砂壤土和粘壤土中,F120时期象草地上部生物量(干重)分别为1400.07-1857.50、1094.47-2051.38和1138.73-2078.53 g·株-1,分别是F70时期对应生物量的3.45-8.06、2.82-6.87和3.06-7.51倍,表明70-120天生长阶段是象草地上部生物量快速累积的时期。在壤土、砂壤土和粘壤土中,F70时期象草地上部Cd浓度分别为0.27-5.91、0.32-6.00和0.28-4.89 mg·kg-1,分别是F120时期的2.31-4.59、2.05-3.97和2.36-5.55倍;F70时期象草的TF和BCFDTPA-Cd值均高于F120时期,表明F70时期象草地上部对Cd的转运和富集能力强于F120时期。F70时期,在壤土、砂壤土和粘壤土中,象草地上部Cd的提取量分别为0.06-2.03、0.10-2.32、0.06-1.82 mg·株-1,而F120时期上述对应提取量分别为0.17-3.73、0.19-3.19、0.19-2.40 mg·株-1;F120时期象草地上部对土壤Cd的提取量高于F70对应值。选择在120天生长期收获象草,地上部Cd提取量要优于70天生长期。(3)对比刈割次数(F120和S120)对象草提取修复土壤Cd的影响,在壤土、砂壤土和粘壤土中,第二茬象草地上部的生物量均高于第一茬,分别是第一茬的1.80-2.23、1.43-2.16和1.73-2.46倍;第一茬象草地上部Cd浓度高于第二茬,分别是第二茬的1.00-2.04、0.86-1.82和0.87-2.46倍。第二茬象草地上部的TF和BCFDTPA-Cd值均低于第一茬,表明第二茬象草地上部对于Cd的转运和富集能力较第一茬出现了下降。在壤土、砂壤土和粘壤土中,第二茬象草地上部的Cd提取量分别为0.31-4.66、0.33-4.32和0.29-2.68 mg·株-1,略高于第一茬象草。(4)将土壤理化性质(全Cd、有效态Cd、p H、土壤有机质含量、粘粒含量、CEC等)与象草地上部和根部Cd浓度进行多元逐步回归。结果表明,三个不同时期收获的象草地上部与根部的Cd浓度均与土壤有效态Cd和全Cd含量呈正相关关系,而与土壤p H和粘粒含量呈负相关关系。土壤有效态Cd含量是影响象草地上部和根部Cd浓度的主要因素。随着土壤有效态Cd含量的增加象草地上部和根部的Cd提取量也显著(P<0.05)增加,表明有效Cd是象草吸收土壤Cd的主要形态。当土壤Cd含量和收获时期相同时,三种类型土壤中象草地上部Cd提取量均表现为:壤土>砂壤土>粘壤土。综上,在使用象草修复Cd污染土壤时,土壤有效态Cd含量是影响象草地上部Cd提取量的关键土壤因素。适当延长象草的生长时间,选择在120天生长期进行收获可提升象草地上部的Cd提取量,进而提升象草的修复效率;使用刈割方式多次收获象草地上部,在节省工作量的同时也可提升象草对土壤Cd的修复效率,进而缩短修复时间。
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