紫藤、湖北羊蹄甲对铅尾矿的耐性生理及修潜力研究

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本文选用豆科紫藤属植物紫藤(Wisteria sinensis)和羊蹄甲属湖北羊蹄甲(Bauhinia hupehana Craib)两种藤本植物为试料,采用盆栽培养的方式,研究在铅(Pb)尾矿矿砂胁迫下紫藤及湖北羊蹄甲的生长、耐性生理、重金属富集能力以及对土壤的修复能力。主要研究结果如下:1.研究了在不同含量Pb尾矿矿砂处理下紫藤和湖北羊蹄甲幼苗生长指标、部分生理指标及金属富集的影响。结果表明,不同含量Pb尾矿矿砂对紫藤幼苗的生长影响不显著,中低含量Pb尾矿矿砂对紫藤幼苗株高、地下部干重、叶绿素含量有促进作用,耐性指数则随Pb尾矿矿砂含量增加而减小,在纯Pb尾矿矿砂处理时,紫藤光合作用受到轻度抑制;湖北羊蹄甲幼苗的生长、耐性指数和光合色素含量1/4Pb处理下达最大值,而后随Pb尾矿矿砂含量的增加而逐渐减小,高含量Pb尾矿矿砂处理时光合色素含量显著降低,生长显著受到抑制(p<0.05);两种植物细胞中的O2?含量并没有随Pb尾矿矿砂含量的增加而增加;纯Pb尾矿矿砂处理下,紫藤地下部Pb、Cu、Cd离子的最大积累量依次为2789.5mg/kg、56.38 mg/kg、40.75 mg/kg,湖北羊蹄甲地下部依次是6485.75 mg/kg、170.79 mg/kg、44.63 mg/kg,较对照(CK)均达到极显著水平。相比之下,紫藤在Pb尾矿矿砂胁迫下的抗性强于湖北羊蹄甲,但湖北羊蹄甲对重金属的富集能力大于紫藤。2.通过不同含量Pb尾矿矿砂胁迫试验,探讨了紫藤、湖北羊蹄甲对土壤的酶活性、电导率和重金属含量变化的影响。研究表明,土壤中重金属含量随Pb尾矿矿砂含量的增加而增加,呈正相关关系,与土壤酶活性呈明显的负相关关系。土壤脱氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均随Pb尾矿矿砂含量的增加而降低,同时,两种植物同处理的土壤酶活性的高低具有一定的差异。说明,在一定程度上土壤酶活性的高低可反映土壤受Pb污染的程度,同时,不同植物对土壤酶活性的影响不同。3.通过向纯Pb尾矿矿砂中添加适量的磷(P)、钾(K)肥,研究其对紫藤及湖北羊蹄甲幼苗生理指标的影响。结果表明,P和K混合施入对紫藤幼苗的光合作用有一定的促进作用,不同浓度P、K肥均对湖北羊蹄甲幼苗的光合作用有一定的促进作用;在300mg/kg P浓度处理时,紫藤地下部电导率显著增加,湖北羊蹄甲电导率达最大值,地上部达显著水平,300mg/kg P浓度对铅尾矿矿砂中两种植物根部的迫害很大,甚至可导紫藤幼苗死亡;300mg/kg P浓度处理下,紫藤地上部、地下部MDA含量较CK增加12.86%、28.69%,湖北羊蹄甲地下部MDA含量达最大值;K及P、K混合处理紫藤As A含量大于CK,湖北羊蹄甲地上部和地下部As A含量在150mg/kg K浓度处理时均大于CK;紫藤地下部GSH含量仅在300mg/kg P和150 mg/kg K浓度混合处理时低于CK,湖北羊蹄甲在150mg/kg P浓度处理时地下部GSH含量达最大值。4.通过向纯Pb尾矿矿砂中添加磷、钾肥,研究其对紫藤及湖北羊蹄甲幼苗的生长指标及Pb、Cu、Zn、Cd的富集和运转的影响。结果显示,150mg/kg K浓度处理下,紫藤及湖北羊蹄甲幼苗生长指标及耐性指数均达最大值,且较CK差异显著。300mg/kg P浓度与150mg/kg K浓度混合处理下,紫藤幼苗的地下部生长和干质量均高于CK,耐性指数大于1,150mg/kg P浓度和150mg/kg K浓度混合处理下,湖北羊蹄甲幼苗根长及耐性指数高于CK,单一P处理对紫藤和湖北羊蹄甲各生长指标均有不同程度的抑制作用。磷、钾肥作用下,两种植物对重金属的吸收大部分积累在地下部,运转系数极小;150mg/kg P浓度处理显著促进了湖北羊蹄甲幼苗根对Pb、Zn的吸收,较CK增加96.00%、14.97%,单一K处理及P、K混合处理不同程度抑制了湖北羊蹄甲对金属离子Pb、Cu、Zn、Cd的吸附,降低了重金属对植株带来的迫害作用。150mg/kg K浓度处理下紫藤对金属离子Pb、Cd的吸附有促进作用,对Cu、Zn的吸附有抑制作用。研究结果表明:紫藤及湖北羊蹄甲均能够在Pb尾矿环境中生长,紫藤的抗Pb尾矿胁迫能力高于湖北羊蹄甲,湖北羊蹄甲的重金属富集能力高于紫藤,该两种植物均可用于Pb污染环境的植物修复及固定;P、K肥的施入使两种豆科植物对不同的重金属离子吸附影响有一定的差异;P、K及P钾混合(低P含量)肥促进两种植物在Pb尾矿矿砂环境的生长和抗性,其中钾肥最佳。
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