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三種花卉植物對土壤中Cd的生長反應和富集特征研究

2017-08-17 14:12何聰聰
卷宗 2017年19期
關(guān)鍵詞:植物修復土壤

何聰聰

摘 要:采用露天盆栽試驗研究豫北地區(qū)常見三種花卉植物在不同Cd處理濃度下的生長反應和累積能力。結(jié)果表明:在5個不同濃度處理60天后,蓖麻和萬壽菊沒有表現(xiàn)出明顯的中毒現(xiàn)象?;ㄆ翰菰谔幚頋舛葹?00mg·kg-1時出現(xiàn)葉片黃化等癥狀。隨著處理濃度的增加,植物累積Cd含量也逐漸增加,隨著處理濃度的增加土壤中Cd的富集系數(shù)降低,對重金屬Cd的累積能力大小為蓖麻>萬壽菊>花坪草。

關(guān)鍵詞:土壤;重金屬Cd;植物修復

土壤中的重金屬鎘能夠通過食物鏈進入人體,人體中長期鎘含量較高還會導致脊椎畸形、骨質(zhì)疏松等[1]。目前,土壤Cd污染的植物修復技術(shù)已引起了重視,該技術(shù)屬于原位修復并且可以減少水土流失、美化環(huán)境,是一項新興的重金屬污染治理技術(shù)[2]。Salt發(fā)現(xiàn)印度芥菜對Cd具有較強的富集能力,但該植物地域性強,在我國生長緩慢。蘇德純研究表明,溪口的油菜對重金屬Cd具有較強的轉(zhuǎn)移能力。然而在篩選Cd的超富集植物的時候,研究者對花卉植物關(guān)注的較少[3-5]。本研究選取豫北地區(qū)常見的三種花卉植物作為實驗對象,研究其在不同Cd污染條件下的生長反應和累積情況,以期為花卉植物用于重金屬Cd的土壤修復方面提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試植物:蓖麻、萬壽菊、花坪草。

供試土壤:取自花卉種植園,揀去土壤中的雜物,自然風干過2mm的尼龍篩備用。土壤基本理化性質(zhì)如下:pH值為7.8,有機質(zhì)含量為23.5g·kg-1,有效氮含量為67 mg·kg-1,有效磷含量為23 mg·kg-1,土壤全Cd含量為2mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

采用露天盆栽。每份取3kg土壤,加入適量底肥,每種植物設(shè)一個空白樣和五個Cd濃度水平:10 mg·kg-1,20 mg·kg-1。50 mg·kg-1,100 mg·kg-1,200 mg·kg-1,拌勻后裝盆,每個樣設(shè)三個平行實驗,共54個樣品。

每盆撒20粒種子,半月后每盆選長勢較好的2顆幼苗,之后觀察記錄植株的生長情況,60日后收獲植株。

1.3 樣品處理和分析

在收獲植株之前采集新鮮葉片,用丙酮提取葉綠素并用722分光光度計測定葉綠素含量。植株清洗并在105℃下殺青30分鐘,然后在60℃下烘干至恒重,粉碎。用直尺測植株的高度,采用混酸消解測地上和地下部重金屬含量,混酸全消解的方法測根際土壤中重金屬含量[6]。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同濃度Cd對三種植物生長的影響

(1)不同濃度Cd對三種植株高度的影響

從圖1株高來看,Cd對三種植株的抑制作用:花坪草>萬壽菊>蓖麻。在濃度(50mg·kg-1以下)時,Cd對蓖麻,萬壽菊株高有一定的促進作用,花坪草為20 mg·kg-1以下。從實驗記錄來看,當處理濃度為200 mg·kg-1時,蓖麻和萬壽菊的植株生長緩慢,葉片新鮮度下降?;ㄆ翰菰阪k處理濃度為100 mg·kg-1時出現(xiàn)上述狀況。

(2)不同濃度Cd對三種植株葉綠素a含量的影響

從圖2可以看出,在實驗所述Cd濃度范圍內(nèi),葉綠素a的含量隨著Cd處理濃度的增加而先有所增加后逐漸降低。生長過程中,蓖麻和萬壽菊葉片沒有出現(xiàn)明顯的黃化現(xiàn)象。但花坪草在Cd處理濃度100 mg·kg-1時,葉片出現(xiàn)失綠癥狀,當Cd處理濃度為200 mg·kg-1時,植株生長到20天時就出現(xiàn)明顯的失綠癥狀,到28天時植株黃化嚴重并枯萎。葉綠素是進行光合作用的主要色素,葉綠素含量的減少是植株衰老的直接表現(xiàn)。

2.2 三種花卉植物對Cd的吸收和積累

從表1可以看出,在不同Cd濃度下生長60天后,三種花卉植物對鎘的積累根部>地上部。蓖麻的轉(zhuǎn)移系數(shù)為0.22~0.43,萬壽菊的轉(zhuǎn)移系數(shù)為0.48~0.72,花坪草的轉(zhuǎn)移系數(shù)為0.09~0.38,遷移率大小為萬壽菊>蓖麻>花坪草。蓖麻的富集系數(shù)為1.5~6.13,萬壽菊的富集系數(shù)為1.45~7.13,花坪草的富集系數(shù)為1.27~5.82,富集程度為萬壽菊>蓖麻>花坪草。隨著Cd處理濃度的增加,地上部和根部的Cd濃度都有明顯的增高,但富集系數(shù)隨著逐漸降低,說明隨著土壤中重金屬含量的增加,其向植株遷移率逐漸降低。蓖麻和萬壽菊在Cd處理濃度增加到200 mg·kg-1時,植株并沒有出現(xiàn)明顯的中毒現(xiàn)象,而是重金屬濃度顯著增加尤其是在根部,蓖麻在處理濃度為200 mg·kg-1時,根部鎘含量達到1046.78 mg·kg-1,萬壽菊為419.76 mg·kg-1,重金屬從土壤向上遷移時主要富集在植物的根部。雖然萬壽菊和蓖麻對重金屬表現(xiàn)出比較強的耐性,但并不屬于重金屬Cd的超富集植物,屬于富集植物,可以用于土壤重金屬Cd的植物修復。

3 結(jié)論

(1)從株高來看重金屬Cd對三種植株的抑制作用大小為花坪草>萬壽菊>蓖麻。從株高和葉綠素含量來看,三種植物對Cd的耐性為蓖麻>萬壽菊>花坪草。

(2)從株高干重葉綠素a含量的生長變化趨勢來看,重金屬Cd對三種植物生長表現(xiàn)出明顯的“低促高抑”的現(xiàn)象。

(3)萬壽菊和蓖麻對鎘的累積量比較大,三種植物對Cd的累積量大小為蓖麻>萬壽菊>花坪草,重金屬主要累積在根部,建議可以通過向土壤中添加螯合劑誘導劑等,提高重金屬Cd從根部向上遷移的能力以提高耐性,用于重金屬Cd污染土壤的植物修復技術(shù)。

參考文獻

[1] 唐將,王世杰,付紹紅,等.三峽庫區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量評價[J].土壤,2008,45(4):25-27.

[2] 滕彥國,倪師軍,等.應用地質(zhì)累計指數(shù)評價攀枝花地區(qū)土壤重金屬污染[J].重慶環(huán)境科學,2002,24(4):25-27.

[3] 劉衍軍,湯慶新,白振華,等.基于地質(zhì)累積與內(nèi)梅羅指數(shù)的耕地重金屬污染研究[J].中國農(nóng)學通報,2009,25(20):174-178.

[4] 黃順生,廖啟林,吳新民,等. 揚中地區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染調(diào)查與評價[J].土壤,2006,38(4) :483-488.

[5] 林海鵬,于云江,李定龍等. 沈撫灌區(qū)土壤重金屬污染潛在生態(tài)風險評價[J].環(huán)境與健康雜志,2009,26(4):320-323.

[6] Salt D E,Prince R C,Pickering I J,etal.Mechanisms of cadmium mobility and accumulation in Indian Mustard[J].Plant Physoil,1995,109:1427-1433.

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