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螯合剂对紫穗槐和栾树幼苗修复铅污染土壤的影响

宋清玉  
【摘要】:为揭示3种绿色螯合剂乙二胺二琥珀酸(EDDS)、氨三乙酸(NTA)、柠檬酸(CA)对紫穗槐和栾树幼苗修复铅污染土壤的影响,本研究采用室外旱棚盆栽试验,研究了3种螯合剂对紫穗槐和栾树幼苗积累和转移铅的能力、幼苗生长、生理特性及土壤酶活性的影响。其中,螯合剂施加方式分为单施和混施2种,单施时3种螯合剂的浓度均设置为1mmol/kg、3mmol/kg、6mmol/kg、9mmol/kg、12mmol/kg 5个水平,混施时2种螯合剂EDDS和NTA的浓度之比分别设置为1:1、1:2、2:1,且总浓度为3mmol/kg、6mmol/kg、9mmol/kg。得出以下结论:1.在单独施加EDDS、NTA、CA时,紫穗槐和栾树的铅含量随EDDS、NTA、CA浓度的升高,总体呈现先增后减的趋势。在施加CA的处理下,紫穗槐和栾树各部位的铅含量要低于施加EDDS和NTA的处理,EDDS与NTA对铅的积累能力无显著差异(P0.05)。在EDDS和NTA浓度为9 mmol/kg的处理下,紫穗槐和栾树植株的平均铅含量最大,各浓度的CA对紫穗槐和栾树植株的平均铅含量均无显著影响(P0.05)。当3种螯合剂浓度均为9 mmol/kg时,紫穗槐的铅转移系数最大,当EDDS、NTA、CA浓度为9 mmol/kg、12 mmol/kg、12 mmol/kg时,栾树的铅转移系数最大。当EDDS、NTA、CA的浓度范围为6 mmol/kg~9 mmol/kg时,紫穗槐各部位的铅富集系数差异不显著(P0.05),并高于其它2个浓度的处理,栾树在9 mmol/kg的EDDS、NTA、CA处理下铅富集系数达到最大值。在混施处理条件下,紫穗槐的平均铅含量在EDDS:NTA=2:1且总浓度为6 mmol/kg的处理下最高,栾树的平均铅含量在EDDS:NTA=1:2且总浓度为6 mmol/kg的处理下最高,在EDDS:NTA=2:1且总浓度为6mmol/kg的处理条件下,紫穗槐和栾树的铅转移系数和铅富集系数均达到最大值。在同一处理下,紫穗槐的铅积累量要高于栾树。2.向铅污染土壤中施加EDDS、NTA、CA对紫穗槐和栾树的株高、地径、根系形态及生物量造成了一定的影响。随着螯合剂浓度的升高,紫穗槐和栾树的株高、地径、根系形态及生物量总体表现为先上升后下降的趋势。在大多数处理条件下,紫穗槐和栾树的生长指标并未受到显著影响(P0.05)。综合单施3种螯合剂对各项生长指标的影响,对紫穗槐和栾树生长状况最有利的EDDS、NTA、CA浓度分别为6 mmol/kg、9mmol/kg、9 mmol/kg。3种螯合剂对紫穗槐和栾树生长影响的顺序为EDDSNTACA。当螯合剂浓度相同时,单施优于混施,对植物生长造成影响最小的螯合剂比例是EDDS:NTA=1:2。说明螯合剂的种类、施加方式及施加比例不同对植物生长特性的影响也不同,适当浓度的螯合剂对紫穗槐和栾树的生长不会造成显著影响。3.施加EDDS、NTA对紫穗槐和栾树叶片的叶绿素含量和相对电导率均有显著影响(P0.05),而施加CA可以一定程度缓解铅胁迫对植物叶片叶绿素含量的影响,对叶片膜系统的破坏程度也较小。向土壤中施加EDDS、NTA、CA,栾树叶片的叶绿素含量、净光合速率、相对电导率的变化规律较紫穗槐的变化波动更大,因此其对栾树生理特性的影响大于紫穗槐。经综合分析,对紫穗槐和栾树叶片各项生理指标影响大小的顺序为:EDDSNTACA。在混施时,紫穗槐和栾树叶片的上述几项生理指标并未受到螯合剂的显著影响(P0.05)。4.除在极少数处理条件下,土壤脲酶的活性会不显著低于对照(P0.05),大多数处理对土壤脲酶有激活作用,而所有处理对土壤碱性磷酸酶均有激活作用。3种螯合剂对紫穗槐和栾树根系土壤碱性磷酸酶及紫穗槐根系土壤脲酶激活能力由强到弱的顺序均为NTAEDDSCA,但其对栾树根系土壤脲酶激活强度由强到弱为EDDSNTACA。在EDDS:NTA=2:1的混施处理条件下,对2种植物根系土壤碱性磷酸酶和脲酶活性的激活作用最强。所有处理对根系土壤碱性磷酸酶的激活作用均不显著(P0.05),而有些处理则能显著激活土壤脲酶的活性(P0.05)。说明螯合剂对2种土壤酶的影响程度为脲酶碱性磷酸酶。5.主成分分析结果表明,在单施处理条件下,利用紫穗槐修复铅污染土壤时,施加EDDS、NTA、CA的最佳浓度为3 mmol/kg、9 mmol/kg、9 mmol/kg,且相比各螯合剂在最佳浓度处理下的修复效果,9 mmol/kg的NTA修复效果最佳;利用栾树修复铅污染土壤时,施加EDDS、NTA、CA的最佳浓度为6 mmol/kg、6 mmol/kg、9 mmol/kg,且在6 mmol/kg NTA的处理下,修复效果最好。在混施处理条件下,当EDDS:NTA=1:1且总浓度为9 mmol/kg时,利用紫穗槐修复铅污染土壤的效果最好;当EDDS:NTA=2:1且总浓度为9 mmol/kg时,利用栾树修复铅污染土壤的效果最好。综合紫穗槐和栾树单施和混施的修复效果,单施优于混施。综合比较2种树种在施加螯合剂处理条件下的修复效果,紫穗槐优于栾树,在种植紫穗槐且施加9 mmol/kg的NTA的处理条件下,修复铅污染土壤的效果最好。


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