秸秆和工程菌联合施用修复铜、镉污染土壤

论文摘要

本试验为重金属污染土壤原位修复试验,试验田位于湖北省大冶市庙宇垴村杨家湾蔬菜生产基地,基地土壤铜、镉含量均超标,其中铜属轻度污染,镉属重度污染。试验选取当地常种蔬菜——生菜为供试植物,评价了土壤中施用稻草秸秆（5.2t ha-1、10.3 t ha-1和23.2 t ha-1）和表面展示工程菌（X4/pIM）对生菜生长、品质指标、土壤主要化学性质及土壤铜、镉形态的影响。获得的主要结果如下：1.施用稻草秸秆和工程菌能够显著促进生菜生长,但对生菜品质影响不一。秸秆处理中,生菜株高和产量分别增加6～23%和28～86%,叶绿素、维生素C和可溶性糖含量没有显著变化,硝酸盐含量增加7～34%；秸秆和工程菌联合处理中,生菜株高和产量分别增加8～20%和44～72%,叶绿素和可溶性糖含量没有显著变化,维生素C含量增加22～38%,秸秆（10.3 t ha-1）和工程菌联合处理中硝酸盐含量增加15.85%。2.施用稻草秸秆和工程菌能够显著降低生菜根系及茎叶中铜含量。秸秆处理中,生菜根系和茎叶中铜含量分别下降19～35%和18～32%；秸秆和工程菌联合处理中,生菜根系和茎叶中铜含量分别下降24～42%和33～62%。3.随着稻草秸秆施用量增加,生菜根系镉含量逐渐升高,茎叶镉含量逐渐下降。秸秆处理中,生菜根系镉含量增加1～18%,生菜茎叶镉含量降低33～55%；秸秆和工程菌联合处理中,生菜根系镉含量增加6～40%,生菜茎叶镉含量降低51～67%。4.施用稻草秸秆和工程菌能够显著增加非根际土壤pH和总有机质含量（TOM）。秸秆处理中,非根际土壤pH增加0.23～0.59个单位,总有机质含量增加24～40%；秸秆和工程菌联合处理中,非根际土壤pH增加0.43～0.66个单位,总有机质含量增加22～36%。施用稻草秸秆和工程菌对根际土壤pH和总有机质（TOM）含量均没有显著影响。秸秆处理中,根际土壤可溶性有机质（DOM）显著增加21.9～55.5%,非根际土壤没有显著变化；秸秆（5.2 t ha-1）和工程菌联合处理中,非根际土壤DOM显著增加24.2%,根际土壤降低17.3%,其它处理没有显著变化。5.随着稻草秸秆施用量的增加,土壤细粒径（50～200μm）颗粒状有机物（POM）含量逐渐降低,粗粒径（200～2000μm）POM含量逐渐增加。秸秆（23.2 t ha-1）处理中土壤粗粒径POM含量显著增加；秸秆（10.3 t ha-1）和工程菌联合处理后,细粒径和粗粒径POM含量均显著高于秸秆处理。6.施用稻草秸秆和工程菌后,土壤粗粒径（200～2000μm）和细粒径（50～200μm）POM结合铜、镉的量均显著增加。秸秆和工程菌联合处理中土壤细粒径POM结合铜、镉的量分别比秸秆处理增加25～135%和61～88%,粗粒径POM结合铜、镉的量分别比秸秆处理增加81～133%和87～97%。施用秸秆和工程菌后,土壤粗粒径POM结合铜、镉的量均显著高于细粒径。7.稻草秸秆和工程菌的施用促进了土壤中水溶态/交换态铜、镉向有机结合态或弱晶型铁结合态的转化。秸秆和工程菌处理后,根际和非根际土壤水溶态/交换态镉含量下降3～18%,弱晶型铁结合态镉含量显著增加；非根际土壤中水溶态/交换态铜含量下降40～54%,有机结合态增加11～27%,根际土壤铜形态没有显著变化。总之,施用稻草秸秆和工程菌对土壤中重金属有钝化的作用,能够显著降低生菜中铜、镉的含量,且随着稻草施用量的增加,降低效果越显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 土壤重金属污染的现状
• 1.2 土壤重金属污染的危害
• 1.2.1 重金属污染对土壤微生物的影响
• 1.2.2 重金属污染对土壤酶活性的影响
• 1.2.3 重金属污染对植物生长的影响
• 1.3 土壤重金属污染修复方法
• 1.4 有机物料对土壤重金属影响的研究
• 1.4.1 有机物料在土壤重金属污染中的应用
• 1.4.2 有机物料修复土壤重金属污染的机理
• 1.4.2.1 吸附性和络合性
• 1.4.2.2 改变土壤pH和氧化还原电位
• 1.5 微生物对土壤重金属影响的研究
• 1.5.1 微生物在土壤重金属污染中的应用
• 1.5.2 微生物修复土壤重金属污染机理
• 1.5.2.1 胞外络合作用
• 1.5.2.2 胞外沉淀作用
• 1.5.2.3 氧化还原作用
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 田间试验
• 2.3 样品处理与制备
• 2.4 土壤和秸秆理化性质测定
• 2.5 土壤颗粒状有机物提取及其Cu、Cd含量测定
• 2.6 土壤Cu、Cd形态分级
• 2.7 生菜品质指标的测定
• 2.7.1 株高及叶绿素含量
• 2.7.2 维生素C
• 2.7.3 硝酸盐
• 2.7.4 可溶性糖
• 2.8 生菜组织中Cu、Cd含量的测定
• 2.9 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 生菜生长与重金属吸收
• 3.1.1 生菜株高及产量
• 3.1.2 生菜品质指标
• 3.1.3 生菜Cu、Cd含量
• 3.2 土壤pH与有机质
• 3.2.1 土壤pH
• 3.2.2 土壤总有机质
• 3.2.3 土壤可溶性有机质
• 3.2.4 土壤颗粒状有机物
• 3.3 土壤颗粒状有机物结合态Cu、Cd
• 3.4 土壤Cu、Cd形态
• 3.4.1 土壤Cu形态
• 3.4.2 土壤各形态Cu的比例
• 3.4.3 土壤Cd形态
• 3.4.4 土壤各形态Cd的比例
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢