植物对重金属cu污染土壤的修复作用

植物对重金属cu污染土壤的修复作用

铜是植物生长发育所必需的少量养分。适量的铜可促进植物的正常生长和发育,在植物的生理代谢中起着重要的作用。但铜也是重金属元素,当土壤中铜含量超过土壤自净能力时,铜会积累在土壤中,甚至造成土壤污染。有研究表明,土壤中铜的缺乏和过剩都会对植物生长发育造成影响。作物铜中毒通常表现为失绿症和生长受阻。腐殖酸是有机物料,对土壤重金属的形态、活性和生物有效性具有明显的影响。菌肥是生物肥料,含有大量的微生物,在土壤中通过改善微生物的生命活动,来提高作物的营养条件。所以,研究腐殖酸和菌肥对重金属Cu污染土壤的修复效果具有重要意义。1材料和方法1.1土壤样品概况试验区在山西农业大学资源环境学院试验站大棚,位于晋中盆地东北部,属暖温带大陆性气候,年平均气温9.8℃,无霜期175d,降雨量462.9mm。供试土壤为石灰性褐土,pH值7.92,为弱碱性土壤。其中,碱解氮为60.93mg/kg,速效磷为2.046mg/kg,速效钾为126.22mg/kg,有机质含量为3.51g/kg,容重为1.31g/cm3。1.2肥料:花葵、高炉供试农作物为玉米(长玉16号)、蓖麻(晋蓖麻5号)、向日葵(花葵)、高粱(沈杂8号)。肥料为复合肥(N-P2O5-K2O,17%,17%,17%,总养分≥51%,作为基肥)、腐殖酸、菌肥。重金属铜的样品为二水合氯化铜CuCl2·2H2O(分析纯)。1.3铜处理的作物采用温室盆栽试验。供试作物于2012年4月播种。试验共设4个处理,分别为:空白(CK);铜处理土壤(Cu);铜处理土壤+腐殖酸(Cu+F);铜处理土壤+菌肥(Cu+J)。在4种处理的土壤上种植4种作物,重复3次。每盆装10kg的供试土壤,经测定土壤中重金属铜含量为25.835mg/kg,每盆再施用CuCl2·2H2O(分析纯)1.9931mg,土壤重金属铜含量达到100mg/kg(Cu污染达到二级标准),加腐殖酸(或菌肥)处理为每10kg土壤施加5g。1.4马弗炉分光光度的测定植物中重金属铜的测定采用ICP法。称取植物烘干样品0.2g于坩埚中,先经炭化后置于马弗炉中于500℃灰化至灰白色,待冷却后,用1∶1HNO3溶解准确定容于25mL容量瓶中,经过滤置于小三角瓶中,用原子吸收分光光度计测定。土壤中重金属铜的测定采用火焰原子吸收分光光度法。1.5处理数据土壤基本理化性状分析采用常规方法。所有数据均采用Excel和DPS软件进行分析。2结果与分析2.1不同玉米和玉米cu富集量土壤铜过多会对植物根系正常代谢功能产生影响。由图1可知,在4种施肥条件下,玉米和高粱的根部Cu富集量比蓖麻和向日葵多,而玉米(Cu+F)比玉米(Cu+J)、高粱(Cu+F)、高粱(Cu+J)、玉米(Cu)、高粱(Cu)根部Cu富集量分别提高了40.31%,45.55%,79.46%,78.77%,88.72%。2.2不同施腐殖酸处理对茎部重金属cu富集量的影响由图2可知,高粱(Cu+F)、向日葵(Cu+F)、玉米(Cu+F)茎部重金属Cu富集量从高到低依次比施入菌肥高。玉米、高粱、向日葵施腐殖酸处理茎部Cu富集量比相应的施菌肥和Cu处理分别增加了29.25%,55.50%;35.79%,20.01%;33.30%,49.64%。2.3玉米和高炉叶部重金属cu富集差异叶片铜含量的分布是较为均匀的,过量的铜导致叶片退绿,光合作用减弱并且造成植物缺铁。由图3可知,玉米和高粱叶部重金属Cu富集量明显高于蓖麻和向日葵。而玉米(Cu+F)处理比高粱(Cu+F)、玉米(Cu+J)、高粱(Cu+J)、玉米(Cu)、高粱(Cu)处理分别提高了27.56%,16.51%,12.90%,56.91%,49.56%。2.4植物叶片生长要点由图4可知,玉米在4种施肥方式下Cu富集量明显依次高于向日葵、高粱、蓖麻。并且玉米(Cu+F)比玉米(Cu+J)、玉米(Cu)、玉米(CK)分别提高了38.71%,44.07%,48.37%。2.5cu和浚麻对cu/j处理的影响由图5的方差分析可知,玉米、高粱和向日葵作物修复重金属污染土壤后,土壤中Cu含量大小依次为:Cu+F<Cu+J<Cu<CK。而蓖麻则是Cu+J处理较低。玉米(Cu+F)处理比高粱(Cu+F)、向日葵(Cu+F)、蓖麻(Cu+J)处理分别减少了33.92%,54.77%,32.73%。3不同施腐殖酸条件下作物cu富集及剩余cu含量(1)对于玉米、高粱、向日葵3种作物,施腐殖酸可以促进植物对重金属Cu污染的吸附。而对蓖麻来说,最好的施肥方式是施菌肥。(2)在施腐殖酸条件下,作物Cu富集量的大小依次为:玉米>高粱>向日葵>蓖麻,且Cu富集量分别为0.6682,0.4046,0.2602,0.1679mg