紫穗槐幼苗在污泥影响下的生理特征与重金属吸收特征研究

【摘要】：随着城市化的发展,城市污水处理厂的附属产物城市污泥的排放也越来越多,环境污染、生态破坏等问题日趋突出,进而影响到人类的生活与健康。但是污泥因其富含有机质与其他营养物质,又能够提高土壤肥力,促进植物生长。因此,城市污泥的农业资源化利用是一种具有广阔前景的污泥处置方法,符合我国新时期循环经济的要求,在资源化利用的同时可以减轻甚至避免对生态环境产生二次污染。紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn)是一种适宜盐碱地绿化、具有经济实用价值、能改良土壤的传统耐盐碱灌木树种,紫穗槐根系发达,抗逆性较强；生长速度快,较易成活,枝叶密集,绿期长；根部萌蘖性强,并有根瘤,有固氮作用,可改良土壤。可在荒山绿化、居住区绿化、道路绿化及其它外围防护林绿化中起到很好的绿化、防风作用,而且还可以涵养水源,防治水土流失,净化空气,美化环境,保护生态,具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。因此在水土保持和绿化造林中,具有很好的应用前景,但近年来由于引种地区土壤养分含量低等原因而出现衰退现象。因此,本文以城市污泥与土壤混合物盆栽紫穗槐幼苗,研究不同比例的污泥浓度对紫穗槐幼苗生长与吸收重金属特征的影响,为污泥的农业化利用及紫穗槐水土保持的应用提供理论依据。主要结论如下： 1.土壤中各比例污泥处理对紫穗槐幼苗生物量影响显著(地上部分和地下部分),随着污泥浓度的提高,紫穗槐幼苗的生物量及其各项生长指标的增加幅度呈先增加后降低的趋势。土壤中中低比例污泥浓度可以使紫穗槐幼苗生物量增加明显并能明显提高紫穗槐幼苗的株高、地茎粗度、根部长度、叶片长度和叶面积；高比例污泥浓度则表现为紫穗槐幼苗生物量增加幅度小且对紫穗槐幼苗的上述各项生长特征指标产生比较显著的抑制作用。 2.在土壤中施加污泥后,紫穗槐幼苗叶片中的叶绿素a和叶绿素b的含量会明显增多,但是随着污泥浓度的逐渐增高,各分组实验的紫穗槐幼苗叶片中的叶绿素a和叶绿素b的含量的变化规律表现为先逐渐升高,后逐渐下降；在施加污泥后,紫穗槐叶绿素a含量的变化幅度要高于叶绿素b含量的变化幅度,即污泥对紫穗槐幼苗叶片叶绿素a的影响比较明显；同时,污泥的使用,还会改变紫穗槐幼苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等指标,其表现形式为随着污泥浓度的升高,各指标呈现出先升高、后降低的变化规律。 另外,通过对实验数据分析发现,紫穗槐幼苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等各项指标随紫穗槐幼苗生长时间发生变化,这些指标在实验时间90天左右的时候达到最高值,然后逐渐降低,且污泥浓度越高,降低的速度越快。造成这种现象的原因可能是因为污泥中含有重金属等有毒物质,而这些物质对紫穗槐幼苗生长产生一定的不利影响,时间越长植物所受毒害的效应表现越强,进而使植物的生理活动减弱。 2.在土壤中施加城市污泥后,土壤内铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)等各类重金属有效态都有所增加,增加量与污泥施加量相关,污泥施加越多,有效态重金属越多；而经过紫穗槐幼苗盆栽实验后,土壤内的各类有效态重金属含量显著减少,即紫穗槐幼苗有吸收各类重金属的能力。随着污泥施用量的增加,紫穗槐幼苗各器官的重金属含量随之增加,即紫穗槐幼苗体内的重金属累积量有所增高。通过对各组实验数据分析,各类重金属被紫穗槐幼苗吸收的速率和吸收量有所不同,表现为锌(Zn)铜(Cu)铅(Pb)镉(Cd),锌(Zn)元素和铜(Cu)元素由于是植物生长必须的金属元素,因此锌(Zn)和(Cu)在紫穗槐幼苗体内的累积量最大。 通过对实验数据分析得出,污泥浓度为15%左右的紫穗槐幼苗生物量增加最多,各项生长特征及光合性生理指标值最高生长最好,重金属吸收量适中,是农业化资源利用最适宜的污泥施用浓度。