两耳草在稀土矿场土壤修复中的应用研究

发布时间：2020-08-28 13:22

　　随着稀土采矿业的迅速发展,形成了大量受毁损和受污染的稀土矿场废弃地,造成了严重的生态环境问题,其中矿区土壤重金属污染、土壤贫瘠和干旱等问题尤为严重。本研究主要利用植物修复方法,选用生长快、生物量氋的两耳草(Paspalum conjugatum)为实验植物展开研究:通过分析不同修复年份与不同植物间的根际土壤微生物多样性差异,探讨植物-土壤-微生物之间的关系;通过水培和盆栽实验,了解两耳草耐重金属胁迫的机理及其抗旱性能;同时还进行田间实验和实地观察,验证两耳草对重金属土壤的修复效果。通过本项目的研究,期望能将两耳草作为植物修复材料用于稀土矿场生态修复,为稀土矿区生态修复和土地复垦提供重要理论支持、科学依据和技术方案,探寻出一条有效修复治理稀土矿区生态环境的途径,主要研究结果如下:(1)通过分析修复矿场内两耳草与马尾松(Pinus massoniana)在不同修复年份下的根际土壤微生物多样性,得出实验5个土壤样本中的含菌量及菌群多样性情况均表现为:M2(修复2年马尾松)L2(修复2年两耳草)L1(修复1年两耳草)M1(修复1年马尾松)CK(未修复原矿场裸土)。实验结果表明,植物修复样地的土壤微生物多样性显著高于未修复的原矿地,说明两耳草与马尾松对于稀土矿场土壤修复具有良好效果。(2)通过16S rDNA高通量测序,得到实验5个土壤样本中排名前10的菌门,按丰度由大到小依次排列为:变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、螺旋体门(Saccharibacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)。其中变形菌门的丰度最高,在每个样本中所占的比例都最大,在样本中占据绝对优势。(3)通过水培实验发现,两耳草根、茎、叶不同部位对镉和铅两种重金属元素都表现出不同程度的吸收积累能力,不同部位的积累量由大到小依次为:根茎叶。实验表明,两耳草对镉(Cd)和铅(Pb)的转移系数均大于1,两耳草体内积累镉的总含量接近于100 mg/kg,接近于超累积植物对镉的临界值;对铅的总积累量要高于镉,但小于1000 mg/kg,未达到其超累积临界值。说明两耳草对镉和铅都具有一定的避害能力,且其对镉具有较强的积累能力,对铅有较强的耐受性。(4)通过在两耳草修复后的土壤上种植胡萝卜(Daucus carota)、马铃薯(Solanum tuberosum)和白菜(Brassica chinensis)3种蔬菜,并对收获物进行重金属含量测定发现,经两耳草修复后,修复样地土壤中的镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)和锌(Zn)四种重金属含量相对于修复前土壤均有明显降低,并且修复样地上生长的作物体内几种重金属含量均未超过其食用安全标准的上限值,实验证明两耳草对重金属污染土壤具有一定修复效果。(5)盆栽实验结果表明,在干旱胁迫下,两耳草仍能基本保持较好的植株形态不变,无枯黄、萎蔫甚至死亡的情况。同时对两耳草的水分生理指标(水分饱和亏缺、相对含水量)、渗透调节物质(脯氨酸含量)、丙二醛含量以及酶活性(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶)的测定发现,两耳草在干旱胁迫下也都表现出一定的抗旱能力。
【学位单位】：仲恺农业工程学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X53;X173
【部分图文】：

用途,稀土,图片,来源

图 1.1 稀土用途Figure 1.1Application of rare earth（图片来源：https://image.baidu.com/）图 1.2 我国稀土出口量及出口金额Figure 1.2 China's rare earth exports and export value

出口量,来源,图片

2图 1.2 我国稀土出口量及出口金额Figure 1.2 China's rare earth exports and export value（图片来源：http://www.chyxx.com/industry/201702/498612.html）

稀土资源,世界

图 1.3 世界稀土资源分布Figure 1.3 World rare earth distribution（图片来源：http://www.chyxx.com/industry/201702/498612.html）1.1.2 稀土矿开采在我国南方地区，离子型稀土矿的开采工艺主要为原地浸提法（图 1.4）。这是一种有别于传统采矿工艺，而将多种专业与工艺集于一体且简便易行的新工艺，此方法能生产出较高质量的稀土矿产品，是传统旧工艺所难以企及的。原地浸矿法以硫酸铵[(NH4)2SO4]或氯化铵(NH4Cl)溶液作为浸矿剂，经过浸池浸矿取得低浓度酸性稀土提取液；再用草酸(H2C2O4)作为沉淀剂，经沉淀池沉淀得到混合稀土矿物（富集矿泥），最后进行焙烧、烘干得到稀土精矿（富集矿土）（赵彬等，2017）。稀土矿经过原地浸提工艺开采和提取后，排出的废渣会对周围生态环境带来严重破坏和污染。离子吸附型稀土又通常分布于地表浅层，其布展面积大，因此

【参考文献】