石灰对重金属铅影响玉米生长的影响

石灰对重金属铅影响玉米生长的影响

铅能降低了包括人类在内的各种生物的生殖功能和身体效率，导致各种异常的生理异常，尤其是儿童的智力发展。已有研究表明,汽车尾气排放产生铅污染会导致公路系统土壤和作物不同程度的铅累积。土壤中的铅通过粮食、蔬菜等食物链进入人体,成为人体铅的主要来源。随着经济的不断发展,世界各国土壤都存在不同程度的铅污染,全世界平均每年排放的铅约为500万t。目前中国一些大城市蔬菜基地和部分商品粮基地都存在不同程度的包括铅在内的重金属污染[10,11,12,13,14,15]。植物对铅的吸收表现出极强的隐蔽性,即使在严重污染的土壤中(>4000mg·kg-1),作物大量吸收铅后也没有表现出植株的表观病症。因此,铅污染土壤的有效治理对我国食品安全和人体健康具有重大现实意义。本文通过玉米的盆栽试验,研究了铅元素在玉米体内的分布规律及吸收累积特性,并探索性的研究了通过施加改良剂来减少玉米对土壤中铅的吸收作用。探讨了环境中土壤重金属对作物和人类健康的影响,为进一步探讨改良铅污染土壤的方法提供了一些科学依据。1材料和方法1.1土壤改良剂和铅的质量分数对土壤用量的影响供试土壤为沈阳市郊大田土壤,土壤基本性质见表1。供试作物为玉米(品种为丹玉)。供试药剂为醋酸铅。将15kg过筛的土壤与不同质量分数的铅和改良剂充分混匀,再加入5g的氮、磷、钾质量分数为15%的复合肥,装入塑料桶(直径25cm、高35cm)。待平衡一周播种玉米。试验共设5个处理,每一处理重复3次。污染物质量分数为低剂量、高剂量,改良剂为石灰,不同处理见表2。1.2干磨碎植物主要指标的测定玉米播种30d后开始采样,以后每隔15d取一次样,测定株高、根容积、叶面积等指标。将采集的植物样品风干磨碎备用。植物样品均采用碘化钾-MIBK萃取-原子吸收光谱法,同时测定标准控制样,确保数据可靠。2结果与分析2.1不同植物中叶片叶面积的变化玉米盆栽实验结果表明,不同处理对玉米植株生长的影响是不同的。从图1(下页)可以看出,在不同处理条件下,玉米生长到45d,即拔节期,开始分化,以石灰作为改良剂的处理2Ca100、4Ca100的株高开始高于其他处理,到抽雄期,这种差异已经很明显,并且高于对照。叶片是玉米进行光合作用的主要器官,叶面积的大小直接影响植物光合作用。从图2(下页)中可以看出,玉米单株叶面积在拔节期前无明显的差异,拔节期后开始分化,以石灰改良的处理2Ca100、4Ca100的单株叶面积开始大于其他处理,到抽雄期,这种差异已经很明显,并且高于对照。在生长中后期,处理2Ca0、4Ca0的单株叶面积所受到的抑制作用表现出来,但是各植株叶片没有明显表现出失绿症状。植物通过根系从土壤中吸收生长所必须的水分和养料,根系生长的好坏直接影响植株对养料的摄取。从图3中可以看出,玉米植株根容积在拔节期前无明显的差异,到抽雄期,根容积的差异已经很明显,以石灰改良的处理2Ca100、4Ca100的根容积明显大于其他处理,但是,到了生长中后期,石灰改良处理的玉米根系衰老的幅度要大于其他处理。单一铅污染的处理,在生长前期,促进玉米植株单株根容积的生长,到了中后期,所受到的抑制作用表现出来。从统计分析结果看,玉米在抽雄期时,以石灰改良的处理与对照相比1%水平差异极显著。2.2不同质量分数的土壤-环图4是不同处理条件下玉米各器官对土壤中重金属铅的吸收情况。从图中可以看出,无论玉米的营养器官根、茎、叶,还是繁殖器官籽实对土壤铅的吸收作用随土壤铅污染质量分数的升高而升高,并且就同一植株来说,对土壤铅污染的吸附作用由大到小的顺序为根→茎、叶→籽实,这一点与已有的研究成果相吻合。这也说明植物利用根部吸收土壤中的铅,当土壤中的铅质量分数增加时,也会使植物的含铅量增高。根部所吸收的铅主要积累在根部,只有少数才能转到地上部分。施加改良剂处理的玉米各器官含铅质量分数明显低于单一铅污染的处理,说明不同质量分数铅污染土壤经改良剂处理后,有利于抑制玉米植株对土壤中重金属铅的吸收。经改良剂处理后的玉米,其籽粒部分含铅量已经达到国家食品卫生标准。3玉米土壤中铅的生物利用技术(1)重金属铅在质量分数小于500mg·kg-1单一污染条件下不会对玉米产生明显的宏观毒害病症。(2)改良剂石灰抑制重金属铅对玉米的影响,促进玉米的生长,表现在株高、叶面积、根容积等都与单一铅污染的处理差异显著。(3)玉米对土壤中铅的吸收具有强烈的分异特征,其中根系对铅的吸收性最强,是秸秆、籽实的几倍至几十倍,表明作物根系为秸秆、籽实对铅的吸收提供了良好的屏障。这一点与已