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本文针对八宝景天修复Cd污染土壤的强化措施展开研究,通过田间原位试验研究不同刈割次数和施肥措施对八宝景天Cd修复效率的影响,同时对不同生态型八宝景天Cd富集特征进行了研究,筛选出对Cd富集能力强的八宝景天生态型,并采取水培试验研究了八宝景天不同生态型对Cd的富集和解毒机理,为八宝景天应用于Cd污染土壤修复提供理论依据和技术参考。主要得到以下结论: (1)在河南济源Cd污染土壤上通过两年八宝景天连续修复,研究了其全生育周期内Cd的吸收效率,并探索了不同收获次数对八宝景天修复效率的影响,发现八宝景天不同生长阶段对Cd的富集能力有较大的差异,在营养生长时期(5-8月)地上部Cd含量仅为5.23-12.31 mg/kg,而进入生殖生长阶段(8-10月)后对Cd的富集能力显著提高,到结实期可达14.74-17.06 mg/kg。增加收获次数虽提高了八宝景天地上部生物量,但由于二次刈割时八宝景天地上部Cd含量均较低,在不施肥条件下,其对八宝景天Cd修复效率没有促进作用,因此应在其结实期(种植150-180天)收获一次,可达到修复效率最大化。 (2)通过设置盆栽试验研究了不同施肥处理对八宝景天Cd修复效率的影响,结果表明NPK肥料配施对提高八宝景天Cd修复效率的作用最显著,与单施N和NP配施处理相比,NPK肥料配施对八宝景天各组织生物量和Cd含量均有明显促进作用,与不施肥处理相比,八宝景天Cd提取量显著提高了23.7%。在此基础上,田间条件下在济源和栾城典型Cd污染土壤上设置了CO(NH2)2、Ca(H2P04)2和KCl三个施肥水平(112.5 kg/hm2、225 kg/hm2和337.5 kg/hm2)的正交试验,结果表明,N肥是提高八宝景天Cd修复效率的主控因子,济源的八宝景天新栽苗和越冬苗分别在中量和高量施N水平下获得最高的Cd修复效率,较不施肥分别提高了79.3%-88.8%和89.9%-136.6%。中量N肥配施低量PK肥是提高济源八宝景天新栽苗Cd修复效率的最佳施肥模式,连续修复后可增加施N水平以进一步提高修复效率。 (3)选取LN、TJ、HB1、HB2、SD、SX、JS和ZJ八种不同生态型八宝景天,研究其在河南济源市、河北栾城区、湖南石门县和四川绵竹市四个典型镉污染农田土壤(土壤中Cd含量分别为2.22 mg/kg、0.31 mg/kg、0.38 mg/kg和1.29mg/kg)生长条件下的Cd富集特征,结果表明不同生态型Cd富集能力有显著差异,以济源镉污染土壤为例,不同生态型八宝景天地上部Cd平均浓度在17.06-35.72 mg/kg之间,差异最大可达2.6倍;聚类分析结果表明,LN为Cd高富集生态型,具有修复Cd污染土壤的潜力。 (4)水培试验条件下研究了添加Zn对HB1和HB2两种生态型八宝景天Cd吸收转运和根系形态的影响,结果表明,添加Zn加剧了Cd对八宝景天根系的胁迫,对HB1生态型根长和根表面积的降低作用高于HB2; Zn、Cd交互作用显著影响Cd在八宝景天体内的转运分配,添加低浓度Zn使HB2生态型茎中Cd的分配比例显著提高了50.3%,其地上部Cd富集量也显著提高了169.8%,而对HB1则提高了其在根中Cd的分配比例。 (5)水培条件下选取HB1、HB2、JS和LN四种Cd富集能力不同的八宝景天生态型研究其Cd耐性及解毒机理的差异。结果表明,将Cd区隔在金属富集颗粒组分(MRG)是八宝景天在亚细胞水平上重要解毒机理,各生态型八宝景天叶中Cd在MRG组分的分布达41.2%-58.7%,LN生态型显著高于其他生态型;不同生态型八宝景天体内过氧化物酶(POD)活性的差异是导致其Cd富集能力差异的重要因素,LN生态型叶中过氧化物酶(POD)较其他生态型高0.75-20.0倍,具有更高的抗氧化潜力和耐Cd胁迫的能力。 (6)以济源Cd污染土壤修复基地连续两年种植八宝景天的实际数据为基准,结合试验得出的优化生态型和施肥模式研究结果,预测优化后八宝景天Cd修复效率可达4.45%。通过修复成本分析,八宝景天Cd修复成本为175.9元/吨,其成本远低于其他远低于其传统修复技术,因而其在修复Cd污染土壤上的性价比较高,具有较好的应用前景。