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本文以广西荔浦某锰矿尾矿土和恢复区土,广西师范大学生物园内模拟锰污染土壤为研究对象,采用盆栽试验,通过锰的超富集植物短毛蓼对锰的富集规律、生物量、叶片生理和抗逆性及其根际土锰形态的变化,研究了三种土壤添加剂(抗坏血酸、酒石酸、EDTA)对锰污染土壤的修复效应。短毛蓼是最近新发现的一种锰的超富集植物,对锰的耐性很强,而且它还具有生长快,生物量大,适应能力强,地理分布广等特点,能适应酸性环境,在养料匮乏的地区也能良好生长,是一种理想的植物修复的物种资源。
本研究首先采用盆栽试验,通过向三种土壤施加3类不同浓度的螯合剂来强化短毛蓼对锰污染土壤的修复,分析了不同处理下短毛蓼地上部和根部中Mn的含量,探讨了螯合剂的添加对Mn的吸收和转运的影响。结果表明:短毛蓼对不同土壤中锰的累积效果有很大不同。施加螯合剂能明显促进尾矿区和恢复区短毛蓼对锰的富集,随着螯合剂浓度的增加,短毛蓼体内的锰含量也逐渐升高;对模拟土Ⅰ和模拟土Ⅱ中的短毛蓼则起不同程度的抑制作用;螯合剂浓度过高会造成短毛蓼减产进而可能对锰的迁移总量造成影响。总的来说,不同浓度的不同螯合剂对短毛蓼累积锰的调控效应各不相同,从修复潜力和潜在的环境风险来看,5 mmol/kg EDTA是提高锰尾矿区短毛蓼对锰的转运能力和修复效率的最佳调控螯合剂。其次,研究了添加螯合剂对短毛蓼的生理影响。在叶绿素方面,螯合剂对尾矿区短毛蓼叶绿素含量的提高影响最大,除了在浓度较高(浓度为10 mmol/kg)的T10、E10处短毛蓼叶绿素含量较对照组有所下降,其余均促进了叶绿素的增加:从超氧化物歧化酶(SOD)方面,不同浓度的不同螯合剂对不同土壤中短毛蓼SOD活性的影响不一,总体来看,短毛蓼SOD的活性对螯合剂的施加并不敏感,尤其是锰含量较高的尾矿区和Ⅱ区。最后,研究了添加螯合剂对尾矿区锰在土壤中的生物有效性的影响。重金属在土壤中的生物有效性是植物修复的成功与否的关键,试验表明,随着螯合剂浓度的增加,锰的生物有效性得到显著提高。EDTA对短毛蓼根际土的活化作用最大,在E10(浓度为10 mmol/kg)处,易被生物利用的锰含量达到最大值1172 mg·kg-1。种植短毛蓼后,易被生物利用的Mn含量下降幅度最大,而不可被生物利用的Mn含量几乎无变化(下降最大幅度为4%)。