不同施肥条件下重金属锌污染土壤对不同作物生长的影响.docVIP

1前言 由于铅锌矿开采、冶炼、镀锌加工等含锌工业“三废”的不合理排放，或以上述“三废”作为改土剂及肥料副成分施入土壤，使土壤中的锌超常积累，成为锌污染土壤。我国土壤锌污染问题在近年开始突现出来，土壤锌污染报道增加，进入土壤中的锌很难移动，自然净化时间漫长，据AIIaway 估算，在没有外来锌继续加入，只通过植物吸收使其在土壤中消失的时间约为1 000 年［1］。土壤中Zn 的含量一般为10—300 mg / kg，平均为50 mg / kg，而锌污染的土壤中Zn 含量可高达13500 mg / kg 以上，易被植物吸收而造成毒害，进而可通过食物链污染农产品和威胁人畜健康。 土壤被锌污染后，直接对土壤—植物系统产生危害，严重时使土壤失去自然生产力，成为不毛之地［2 - 3］。因此，近年来土壤- 植物系统锌污染治理一直是土壤学家和环境学家的研究重点。 Zn 作为植物生长所必需的元素，在植物体内的生化过程相当活跃，但作为重金属元素加之在植物代谢过程中易于转移，当其浓度超过一定范围对植物细胞产生毒害作用［4］。刘建新研究表明：Zn2 + 浓度超过200 mg / L时膜伤害程度显著增强，根系活力明显下降；Zn2 + 浓度大于50 mg / L 时叶绿素含量降低，叶片褪绿是植物受重金属毒害后出现的普遍现象［5］。徐卫红等研究发现，Zn 浓度较低时，黑麦草植株对N、P、K 吸收并无抑制，但高浓度Zn 影响黑麦草植株对N、P、K 的吸收［7］。徐勤松认为，重金属锌污染使植物细胞内的保护酶SOD、POD、CAT 活性比例失调,尤其是加入锌后，植物体内活性氧的产生和清除失衡，并有利于活性氧的产生，导致植物的生理代谢紊乱，从而加速植物的衰老和死亡［9］。由此可见，锌污染的土壤对植物生长有严重的抑制作用。 经由各种途径进入环境的重金属，对土壤和水源会造成一定程度的污染，并且由于这些重金属在环境中的相对稳定性，使得治理重金属污染成为一件困难和代价高昂的工作。据测算，在发达国家利用掩埋法清除1英亩土地内的重金属污染平均需要花费247.11万美元[10]；而现有的清除重金属污染的物理方法、化学方法或微生物法除代价高昂外，现场施工过程复杂，目前尚难以有效地付诸实施。近年来，利用植物去除环境中污染物的植物修复技术以更经济、更适合于现场操作及环境友好的特征，受到关注。Ilya Raskin认为植物修复所取得的最大的进步是去除环境中的重金属[12]。环境科学家们先是从研究对重金属有特殊积累能力的一些超量积累植物(Hyperaccumulator)起步，到近几年不仅局限于研究超量积累植物，而且着手研究普通作物用于去除环境中重金属的可能性，在研究范畴与观念上发生一定的变化。这种观念的改变主要是受超量积累植物种类稀缺(目前全世界只发现三百多种)、生长缓慢和生物量小的限制，难以体现实用价值，因而对一些分布广泛、生物量大并可能具有“超量积累植物倾向”的传统作物的研究，就成为一种必然[13]。迄今为止，已有文献涉及到玉米、向日葵、燕麦、大麦、豌豆、烟草、印地安芥菜、莴苣等植物对重金属的修复作用研究。 植物修复(phytoremediation)属于生物修复范畴，是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的一门环境污染治理技术[14]。由于植物修复技术具有物理、化学修复方法所无法比拟的费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水的二次污染以及能够进行大规模治污等优势，引起人们的广泛关注，近年来已成为重金属污染土壤修复研究的热点。 本试验是在现有文献报道的基础上，分析研究经过不同施肥处理的玉米、蓖麻、向日葵三种普通作物对Zn污染土壤的植物修复作用以及Zn对作物的影响,选择一种对锌最具吸收能力的植物,以尝试对污染土壤中重金属的植物修复。 2 材料与方法 试验于2011～2012年在山西省晋中市太谷县资源与环境试验基地进行，试验地位于山西农业大学西校门300米处，地理坐标为东经111°28′～111°111′，北纬37°12′～37°32′。太谷属暖温带、温带大陆性气候，年平均气温9.9℃，年平均降水量462.9mm，平均无霜期176d。供试土壤类型为黄土母质石灰性褐土，质地为轻壤土，经风干后过3mm筛，充分混匀备用，其耕层土壤理化性状见下表：供试土壤理化性状 pH值 有机质g/kg 速效氮mg/kg 效磷mg/kg 速效钾mg/kg 容重g/cm3 7.92 60.93 2.046 126.22 1.31 2.2试验设计 本试验为盆栽试验，供试的几种作物品种为玉米、蓖麻、向日葵，于2012年4月播种。 具体方案如下：试验共设4个处理，分别为：1、空白2、处理土壤，3、处理土壤+，4、处理土壤+菌肥，在4种处理的土壤上种植3种作