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土壤重金属污染不仅会造成土壤环境质量下降,农作物减产、减质等环境和生态问题,而且能通过直接接触或者食物链的传递危害人类生命健康,因此寻找合适的污染土壤修复方法至关重要。本论文通过两次盆栽试验分别探讨了龙葵对土壤镉污染土壤的修复效应和根际效应,油葵对重金属镉的吸收累积规律,和天然沸石对土壤镉锌复合污染的修复效应。本论文共包括两次实验设计,其一:2014年以龙葵和油葵为供试植物进行根袋试验设计,其二:2015年以龙葵为供试植物进行沸石修复试验设计。两次试验设计的主要的研究结果如下: 1.土壤镉污染的龙葵修复及油葵响应研究 (1)在外源添加不同浓度镉的条件下,油葵和龙葵均能经历完整的生命周期,繁衍后代。油葵的耐受指数分别为100.00%,114.89%,106.47%,93.81%,68.31%,先升高后降低的趋势;龙葵的耐受指数分别为100.00%,88.82%,83.42%,75.21%,65.23%,呈下降趋势。在外源添加Cd=30 mg/kg时油葵叶片的镉含量达到最大为42.89mg/kg,在本试验条件下未达到超积累植物镉含量的临界限值。油葵地上部分的吸镉量范围为33.00~601.95μg/plant,占单棵油葵吸镉量的90%以上;龙葵地上部分的吸镉量范围为4.77~838.67μg/plant,占单棵龙葵吸镉量的88%以上,由此可知两种植物根系吸收的镉大部分分布在植物地上部分。油葵的转运系数和富集系数小于1.00(除处理Ⅱ,油葵的富集系数为1.29);龙葵的转运系数大于0.80,富集系数大于1.00;两种植物的转运量系数大于5.00。当土壤中Cd<1.11mg/kg时,油葵籽粒镉含量符合国家食品安全标准(0.50mg/kg),但是油葵作为修复植物而言,建议油葵籽实作为工业、制造业等相关产业的油原料。油葵、龙葵对镉都具有一定的耐受性,可以种植在重金属镉污染的土壤上。 (2)油葵、龙葵根际土壤镉含量全部低于非根际土壤,表现为根际镉亏损。经t检验,油葵、龙葵根际与非根际土壤的镉有效态镉含量的存在显著性差异(P<0.05)。油葵根际土壤镉有效态含量比非根际土壤显著下降72.36%,56.11%,84.15%,70.17%,27.78%,龙葵根际土壤镉有效态含量比非根际土壤显著下降91.59%,95.45%,94.58%,26.17%,42.37%。 油葵根际土壤中镉有效态含量与根际土壤中脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性的相关系数分别为-0.781**,-0.620*,-0.694**,-0.666**,达到显著性负相关关系。龙葵根际土壤中镉有效态含量与根际土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性的相关系数分别为-0.589*,-0.603*,-0.641*,-0.731**,也达到显著性负相关关系。说明外源添加镉对两种植物根际四种酶活性都产生抑制作用,且随着外源添加镉的增加对其抑制率逐渐增大。油葵四种酶的根际效应R/N值全部大于1(除外源添加Cd=30mg/kg时,油葵过氧化氢酶根际效应R/N值为0.96),为正效应;龙葵四种酶的根际效应R/N值全部大于1,也为正效应,且龙葵的根际效应更加明显。此外,经t检验,两种植物四种酶活性在根际土壤与非根际土壤存在极显著性差异(P<0.01)。 2.土壤镉-锌复合污染的沸石修复研究 (1)试验中添加沸石会减轻镉、锌对龙葵植株的毒害作用,添加重金属镉、锌的处理组的株高、总生物量与对照组无显著性差异(除T4、T6)。 (2)随着沸石添加量的增大土壤容重是逐渐降低的,孔隙度是逐渐增大的。相比于对照组(沸石添加量为0.00%),沸石的添加量分别为2.61%,10.00%,17.39%,20.00%四个处理水平时,土壤容重分别降低0.00%,2.36%,7.87%,11.81%,孔隙度分别增加0.23%,2.80%,7.51%,11.15%,说明沸石可以起到改良土壤的通透性的物理性状。 (3)在本试验条件下,土壤中添加沸石会降低龙葵根系和地上部的镉含量,土壤中添加锌会抑制龙葵根系和地上部对镉的吸收。根据植物体内镉、锌含量与外源添加镉、锌、沸石量的多元回归方程及显著性检验,可知龙葵根系与重金属镉、锌及沸石的添加量之间存在显著性相关关系,其复相关系数分别为R=0.950,R=890,F值分别为127.159**,52.323**;龙葵地上部镉、锌含量与重金属镉、锌及沸石的添加量之间存在显著性相关关系,其复相关系数分别为R=0.934,R=0.798,F值分别为92.644**,24.005**。土壤中镉、锌有效态含量与土壤中添加沸石量呈负相关关系,即土壤中添加沸石会降低土壤中镉、锌有效态含量。根据土壤镉、锌有效态含量与外源添加镉、锌、沸石量的多元回归方程及显著性检验,可知土壤镉、锌有效态含量与重金属镉、锌及沸石的添加量之间存在显著性相关关系,其复相关系数分别为R=0.940,R=0.944,F值分别为103.509**,112.677**。此外,根据多元回归分析的偏相关F值及显著性检验,可知沸石的添加对植物和土壤中重金属含量都有显著性影响。综上之,天然沸石可以作为钝化修复材料施加到重金属污染的土壤,起到原位修复的作用。