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《山西农业大学》 2016年
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铅污染土壤对植物生长固土机制及力学特性的影响

兰晓玲  
【摘要】:土壤遭受重金属的污染,植物修复由于其经济性和环保性而备受关注。目前的研究主要聚焦于利用重金属高富集植物来修复污染土壤,从植物抗倒伏特性来筛选耐性植物却未见报道,从植被固定污染土壤角度来评价修复植物的报道也未见。本文研究了不同土壤铅浓度对14种本土草本植物生长形态特征和茎杆力学特性的影响,并从植物对土壤的固土效应的角度出发,分析了植物对铅污染土壤容重和总孔隙度、土壤团聚体和有机质含量、土壤抗剪强度、植物根系抗拉拔性能的影响,研究其固土抗侵蚀效能,进而为铅污染土壤的植被构建和生态恢复提供理论和实践参考。主要研究内容及结论如下:(1)在14种草本植物中,随着铅浓度的增大,反枝苋和高丹草表现出明显的中毒症状,其他12种植物的株高和生物量与对照相比均无显著降低,表现出对铅污染具有一定的耐受性。(2)藜、新麦草、红叶苋和紫花苜蓿,为铅高耐性植物,其根长、根系生物量、根系活力在各处理下均高于对照;紫苑、反枝苋和高丹草为铅敏感植物,1500 mg·kg-1铅处理下,根长、根系生物量、根系活力均显著低于对照(P0.05);其余7种植物对铅的耐性介于第1类与第2类植物之间。(3)随着铅浓度的增大反枝苋、高丹草、紫苑最大拉应力、最大剪应力、弹性模量、剪切模量逐渐减小,1500 mg·kg-1铅处理下显著低于对照(P0.05)。藜、绿叶苋、红叶苋和鲁梅克斯K-1杂交酸模最大剪应力、最大拉应力、弹性模量、剪切模量在各铅处理下均高于对照,高于其它10种植物,可用于铅严重污染区和环境恶劣区土壤的植被恢复。(4)为说明力学指标与植物生长的关系,在进行力学性质试验研究的同时,进行了植物纤维素含量的测定,并对力学性质指标与生长指标、铅含量及纤维素含量等指标进行了相关性分析,获得了本土植物力学性质指标与生长等指标的最优回归方程。同时从微观结构的角度出发,重点解释了铅敏感植物高丹草、反枝苋在1500 mg·kg-1铅处理下微观结构的改变,为解释外力转变机理及宏观变形机理提供了基础。(5)研究了14种本土草本植物根系在土壤中的分布及固土抗蚀效应。结果表明:种植不同植物固土抗蚀效应差异很大,反枝苋、高丹草随着铅浓度的增大,根长、根系生物量、抗剪强度、抗拉拔力逐渐减小,表现出对铅较差的耐性和固土抗蚀性能;其余12种植物表现出相对较强的耐性和固土抗蚀性能。在0-10 cm土层中,鲁梅克斯K-1杂交酸模、藜、紫花苜蓿在各处理下粘聚力均鸭茅、新麦草其余6种植物。相同铅浓度下鲁梅克斯K-1杂交酸模的抗拔力最大,远大于其它13种植物。鸭茅、虎尾草、藜、新麦草、紫苑、鬼针草、紫花苜蓿,这几种植物在低铅浓度时对土的抗拔力有明显的促进作用。因此对浅层铅污染土壤进行生物固定时,可选择固土能力较强鲁梅克斯K-1杂交酸模、藜、紫花苜蓿;在10-15 cm土层中,藜、紫花苜蓿鸭茅、新麦草其余7种植物。因此,对较深土壤进行生物固定时,可选择固土能力较强藜、紫花首蓿。
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X53;X173

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【参考文献】
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