论文部分内容阅读
本研究采用网室砂培试验和盆栽试验,以海南花岗岩砖红壤为供试土壤,剑麻为供试材料。初步探讨了剑麻在铅污染土壤修复实践中的应用前景,同时研究了施用钙镁磷肥、EDTA和壳聚糖对铅污染土壤中剑麻生长、重金属积累特性、生物有效性以及对土壤理化性质的影响,进一步研究了铅与各种添加剂对剑麻生理生化指标的影响,以期为深入研究剑麻对铅的耐性和富集的分子机理以及铅污染土壤的植物修复技术的应用等提供科学依据和理论基础。本研究结果如下:
1、砂培条件下,Pb处理浓度在0~1300mg/kg范围内,Pb对剑麻生长具有一定的促进作用,到处理浓度为3200mg/kg时,剑麻长势开始变弱,表现为生物量下降显著。本实验中最高浓度为15900mg/kg,但没有达到致死浓度。即呈现了低促高抑现象,即该条件下剑麻的耐性临界值为1300mg/kg。
2、土培条件下,剑麻即使在铅浓度高达2500mg/kg的土壤上仍能正常生长。铅浓度在5000mg/kg时,剑麻根系明显减少、变黑,即剑麻在土培条件下对铅的忍耐浓度为2500mg/kg。整个处理范围内,在5000mg/kg处理水平时剑麻的地上部铅含量和根系铅含量分别是空白对照的17.06和33.85倍,其吸附铅的潜力显著高于超积累植物东南景天。这也说明剑麻是一种具有耐铅和富集铅能力的植物。以植物TMT(重金属迁移总量)来判断富集植物对Pb污染土壤的修复潜力。在本试验条件下,剑麻的迁移总量最高为12.32mg/plant,因此具有良好的修复潜力。
3、盆栽试验研究表明,钙镁磷肥、壳聚糖、EDTA三种添加剂及其不同用量对铅污染土壤中剑麻生物量均无不良影响。钙镁磷肥和壳聚糖对剑麻增产效果最为明显。在低水平处理上(2500mg/kg),添加低量钙镁磷肥提高植株鲜重效果与对照相比最显著,而在高水平处理(5000mg/kg)上则是添加高量钙镁磷肥效果最好。施入壳聚糖也能改善剑麻的生长,5000mg/kg铅处理水平下,壳聚糖施入4g/kg时,相对产量达到最大值,为224.3%。与钙镁磷肥的施入相比较,剑麻相对产量略低。EDTA添加浓度在1mmol/kg~3mmol/kg范围内能促进铅污染土壤中剑麻生物量的提高,随着EDTA施加浓度的增大,剑麻生物增长量呈现减少的趋势。剑麻未出现任何毒害症状,说明剑麻对铅污染土壤有一定的耐性。
4、不同添加剂对剑麻吸收铅的影响不同,比较剑麻茎叶对铅的吸收,EDTA处理和壳聚糖处理差异不大,都远大于钙镁磷肥处理。比较剑麻根系对铅的吸收,EDTA>壳聚糖>>钙镁磷肥。综合来看,以高量钙镁磷肥对重金属毒性降低效果最为明显,相反高量EDTA对提升剑麻对重金属铅的吸收效率最为明显。
5、土壤中重金属与添加剂之间存在的交互作用而导致重金属在剑麻茎叶和根系中的积累和分布存在差异。与对照相比,施用钙镁磷肥提高了土壤pH值,降低土壤中有效态重金属含量,从而显著抑制了铅向剑麻茎叶的转移,增产效果达到显著的水平。外源的EDTA对土壤pH的影响较小,EDTA处理对提高重金属有效态影响最大,壳聚糖处理对重金属有效态有一定的降低效果。
6、添加钙镁磷肥降低了土壤中铅的生物有效性,壳聚糖使土壤交换态铅均有降低趋势,EDTA的加入促使土壤中交换态铅增加。钙镁磷肥添加量为6g/kg时,交换态铅含量达最低,碳酸结合态铅含量均降低,铁、锰氧化物结合态含量变化幅度不大。铅处理水平为2500mg/kg时,交换态铅随壳聚糖添加量的增加分别是对照的65.75%、62.92%、51.80%。处理水平在5000mg/kg时,壳聚糖添加量在4g/kg时,其交换态铅含量最低,是对照的70.31%。其碳酸盐结合态增加幅度大,其他形态的变化幅度不大.随EDTA添加量的增加,低、高浓度铅处理下的交换态铅含量均增加,且EDTA添加量为6mmol/kg,其交换态铅的含量最高,分别是对照的1.75和1.64倍。
7、土壤铅污染对剑麻生理生化活动产生影响,表现为剑麻体内叶绿素含量显著减少,MDA积累量增加,SOD酶活性均呈先上升后下降的变化趋势。三种添加剂对剑麻SOD酶活性都有激活的趋势。剑麻叶绿素含量随钙镁磷肥的增加而增加,SOD活性呈上升趋势,总体变化不大,MDA呈下降趋势;剑麻叶绿素含量随壳聚糖的增加呈先上升后下降的趋势,在添加量为2g/kg时达到最大值,SOD活性呈现先升后降,MDA呈先升后降趋势;添加EDTA后,加入量为6mmol/kg时,剑麻MDA含量最高,对叶片的伤害最大,其SOD活性在1mmol/kg时呈现最大值。综合来看,用于海南省铅污染土壤以及铅锌尾矿污染土壤区域最佳的化学植物组合修复模式,即钙镁磷肥(6g/kg)+剑麻、壳聚糖(2g/kg)+剑麻和EDTA(1mmol/kg)+剑麻组合模式,能使剑麻在重金属污染土壤治理中有较好够取得良好的生态效益与经济效益。