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《南京农业大学》 2003年
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蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用可行性研究

俞协治  
【摘要】: 植物修复(phytoremediation)这种新兴的绿色生物技术应用于治理重金属污染土壤时,超积累植物生物量小、土壤中重金属生物有效性低是该项技术成功应用的主要限制因素。近年来提出的螯合诱导—植物修复技术虽能提高修复效率,但缺点是环境风险大,成本高。因此,寻求安全、经济的技术途径已成为当前急需研究的课题。 本文以红黏土红壤、长江冲积物形成的高砂土和香港灰化土为供试土壤,分别加入Cu(0,100,200,400 mg/kg)或Cd(0,5,10,20 mg/kg)模拟土壤污染,设置接种蚯蚓(Pheretima sp.)与不接种蚯蚓处理,通过培养试验、盆栽黑麦草(Lolium multiflorum)试验、接种菌根(Glomus mosseae+Glomus intraradices)实验等,研究蚯蚓对植物生物量和土壤中重金属生物有效性的影响,揭示蚯蚓对土壤—植物系统中重金属化学行为作用机理,为蚯蚓在植物修复技术中的应用与发展提供理论依据。 供试蚯蚓是对重金属的忍耐品种,但土壤重金属的污染明显抑制蚯蚓的生长。在高砂土和红壤中,蚯蚓对Cd的富集系数分别为2.78~3.41和3.08~3.84,说明蚯蚓对Cd具有明显的富集作用;Cu的富集系数分别为0.13~0.16和0.18~0.28,蚯蚓对Cu则是部分吸收。蚯蚓活动增加了高砂土Cu、Cd各处理中黑麦草地上部分的产量,增产幅度为33%~96%,且随重金属浓度的升高而降低。蚯蚓活动增加红壤Cu处理中黑麦草地上部分的产量,增产幅度为0~40%,对Cd处理中的产量无显著影响。蚯蚓活动显著提高了红壤和高砂土中速效N的含量,增加幅度分别为11%~56%、24%~94%,而对两种土壤上速效P和K的含量以及黑麦草中P、K含量没有明显影响。增加土壤速效N含量,提高植物对N的吸收,进而促进植物生长,是蚯蚓活动增加生物量的机理之一。 酸性红壤接种蚯蚓后pH显著降低,降低幅度为0.03~0.18个pH单位,而高砂土的pH则略有升高。蚯蚓活动增加了红壤中DTPA-Cu、CaCl_2-Cu和H_2O-Cd的含量;但对高砂土中Cu和Cd的各形态含量没有明显影响。土壤中三种形态的Cd含量与土壤pH均呈负相关,其中CaCl_2-Cd达到极显著水平(-0.950~¨)。蚯蚓通过影响土壤pH,进而影响土壤中重金属的生物有效性,或通过影响土壤pH值,进而影响蚓粪中重金属的生物有效性。蚯蚓活动没有增加黑麦草地上部分重金属含量,但由于生物量的显著增加,增加了黑麦草对Cu的吸收总量。这对提高植物修复效率具有重要意义。 在灰化土上和设定的Cd浓度范围内,菌根侵染率不受添加Cd浓度的影响,平均 虹蝴在植物修复重金属污染土壤中的应用可行性研究 侵染率为22%,加入蛆川能使菌根的侵染率提高9%.但接种菌根,对蛆川的生长率影 响没有呈现明显的规律性.仅接种菌根能显著增加土壤中速效N、P和可溶性有机碳 的含量以及黑麦草对N、P的吸收,但没有提高黑麦草地上部的产量,原因是菌根侵 染促进了黑麦草对Cd的吸收,抑制了植物生长。接种菌根不仅能促进黑麦草对Cd的 吸收,而且还能促进Cd从植物的根部向地上部分转移,这对提高植物修复效率有重 要意义. 蛆州与菌根的相互作用,除了增加黑麦草对N的吸收外,在增加土壤速效养分、 植物对养分的吸收、提高植物产量、降低土壤PH、提高土壤重金属活性和植物对重金 属的吸收方面没有显著的协同作用。当添加cd的浓度大于10mg/kg时,接种菌根可 部分地抑制蛆川对植物的增产作用。 洲粪中H20一Cd和DTPA一cd含量均显著高于相应处理的土壤中的含量,Cacl厂Cd 含量则显著低于土壤中的含量.蛆川通过摄取含重金属的土壤,经体内研磨消化排泄 等作用,以及分泌大量粘液蛋白对重金属的络合作用,增加了HZO一Cd和DTPA一Cd的 含量,这是蛆川提高土壤中重金属活性的主要机理之一同时接种菌根后,川粪中三 种形态的含量均低于仅接种蛆川的处理,可见接种菌根后部分抑制了蛆洲对土壤中cd 的活化作用.由于川类中三种形态的cd含量与黑麦草吸收呈极显著的正相关,而圳 粪中HZO一Cd和DTPA一cd含量均高于土壤中的含量。因此,川粪中有效态Cd是植物吸 收Cd的重要供源。 上述研究表明,蛆州在重金属污染土壤上仍能提高土壤速效养分含量,促进植物 生长;蛆州能通过多种机理活化土壤中重金属,提高其植物有效性,但其作用大小因 土壤性质而异;菌根真菌与蛆洲虽没有表现出更好的协同作用,但其能促进植物对重 金属的吸收和转移.因此,蛆圳和菌根有很大潜力提高植物修复的效率,进一步的研 究需要在超积累植物上进行.
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:X53

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【引证文献】
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【二级引证文献】
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