泥炭土改良铅锌矿渣下木本植物修复效果研究

发布时间：2020-09-11 16:50

　　为了研究铅锌矿渣改良下木本植物生长与修复效果,实验以木本植物泡桐(Paulownia fortunei)和夹竹桃(Nerium oleander)为木本植物材料,草本植物芒麻(Boehmeria nivea(L.)Gaudich.)作对照进行了两年植物实验,第一年为铅锌矿渣改良下木本植物修复效果研究,第二年为铅锌矿渣改良下植物修复效果对比和优化研究,分别在不同泥炭土浓度(CK:0、A1:5%、A2:10%、A3:15%)和(CK:0、A1:10%、A2:20%、A3:30%)改良铅锌矿渣条件下进行盆栽实验,测定了根(主、侧)、茎、叶生物量和铅锌含量、根系构型指标和根际过程(0、6、12月)中根际土壤pH值、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、铅锌BCR形态、累积量和转移量系数等指标,主要研究结果如下:1.铅锌矿渣改良下木本植物修复效果基础研究(1)泡桐和夹竹桃根系和地下生物量均呈现改良A3A2A1CK的趋势增长,但树种和改良剂综合对植物根系生长指标增加影响极显著(P0.01),改良显著增加了泡桐细根区间0d2mm根长、根尖数、根体积和表面积和d2区间粗根体积和根表面积而夹竹桃不显著。两种植物侧根Pb、Zn含量显著高于其他部位(P0.05),泡桐Pb、Zn主要富集在侧根以及叶中,根表面积和体积大小影响根吸收含量的大小,泡桐细根生长显著提高了 Pb、Zn吸收和累积。夹竹桃Pb、Zn主要富集在侧根中,细根生长停滞规避根系Pb、Zn吸收和累积。(2)随改良剂浓度增加,根际土壤Pb的弱酸提取态含量降低,可还原态、可氧化态和残渣态含量增加;Zn的弱酸提取态减少,可还原态和可氧化态增加,残渣态减少。随着根系处理时间增加,根际Pb弱酸提取态含量降低,可还原态、可氧化态减少,残渣态增加;根际Zn弱酸提取态和可还原态增加,可氧化态和残渣态减少。泡桐根际过程,残渣态Pb比例CK-A3分别增加14.36%,16.43%,20.26%,和 20.46%,残渣态锌分别降低 18.89%,13.98%,6.95%和 8.84%。夹竹桃残渣态Pb比例分别增加11.95%,14.27%,16.90%和19.40%,残渣态Zn分别降低3.34%,2.71%,3.37%和0.90%。根际过程改良剂能使Pb钝化增加,Zn释放减少,泡桐根际土壤对Pb的钝化优于夹竹桃,而Zn的释放高于夹竹桃。(3)随改良剂浓度增加植物pH变化不显著,根际土壤有机含量增加显著,随处理时间增加,泡桐和夹竹桃根际pH分别提高了 0.2和1.2个单位,根际有机质含量变化不明显但相对本底无植物时增加显著,含量分别提高了 8.723g·kg-1和3.93g·kg-1。OM和CEC分别与Pb、Zn可氧化和可还原态正相关显著或与弱酸提取态负相关显著,且OM与CEC相关性显著,pH对根际铅锌形态影响因植物而异。改良引起根际有机质含量变化是影响根际铅锌形态的主要原因。2.铅锌矿渣改良下植物修复效果优化研究(1)随着改良剂浓度的增加,三种植物总生物量增量均呈现改良A3A2A1CK的趋势增长但根系有不同增长方式,苎麻细根生长显著,侧根(细根)生物量占比从19%增加到了 32.9%。其0d1细根根长和根尖相对d1增长差异及显著(P0.01),对应0d1细根表面积大于d1极显著(P0.01);泡桐粗根d2根径的根体积和表面积增长极显著(P0.01),细根增长显著(P0.05);而夹竹桃根系增长最低。细根表面积影响侧根Pb、Zn吸收,三种植物中苎麻细表面积最高,对应侧根Pb、Zn含量最高,分别达到了 1364.73mg·kg-1和719.49 mg· kg-1。种植后三种植物根际Pb、Zn含量有差异,Pb含量大小依次为苎麻夹竹桃泡桐;Zn含量依次泡桐夹竹桃苎麻,其中泡桐根际Pb种植后相对种植前CK到A3依次降低了 1161.85mg · kg-1,1128.49mg · kg-1,1796.78mg · kg-1和1849.95mg · kg-1。苎麻根际Zn植后相对种植前CK到A3依次降低 279.14mg·kg-1,284.61mg·kg-1,301.64mg·kg-1 和 608.06mg·kg-1。植物根系构型差异导致土壤铅锌去除有差异。(2)三种植物根际pH值降低显著(P0.05),OM增加显著(P0.05),三种植物根际pH和OM增加有差异,根际OM增加有苎麻泡桐夹竹桃,pH大小有夹竹桃泡桐苎麻。相关性分析OM和根系生长之间存在正相关,其中泡桐OM和泡桐细根根长、根表面积和体积增长之间正相关显著(P0.05)。细根生长和pH之间负相关,夹竹桃细根尖数和根体积与pH存在负相关显著(p0.05),泡桐细根根表面积和体积和根际pH负相关显著(P0.05)。(3)对比5%、10%和15%泥炭改良处理,提高改良配比后,泡桐Pb、Zn地上部转移量系数随着改良浓度增加继续增加,而夹竹桃Pb、Zn转移量系数在10%处理后降低,其最佳转移量配比为10%。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X53;X173
【部分图文】：

夹竹桃,泡桐,植物生物量

２．１泥炭土改良铅锌矿渣下两种植物的生长特性分析逡逑２．１．１改良下植物生物量变化逡逑从植物的生物量增量（图１）来看，随着改良剂配比增加，泡桐和夹竹桃生逡逑物量均呈现改良Ａ３＞Ａ２＞Ａ１＞ＣＫ的趋势增长，其中泡桐地上部和根系生物量都逡逑增长显著（尸＜０．０５），夹竹桃根系生物量增长不显著，泡桐根系生物量干重高于逡逑夹竹桃明显，说明泡桐较夹竹桃有较发达的根系生物量。逡逑１００１逦１邋Ｉ地上部？逡逑９０：逦地下部＾邋Ｐ逡逑８0」ｂ邋Ｉ３邋＾邋Ｘ，邋ｆ逡逑６0－邋＿逦ｈ邋ＩＴ邋１逡逑３邋５０：逦名三口十N逡逑ｍａｎ邋．逦ａ邋４邋丁逡逑屋逦ａ邋ａ邋ａ邋ｒ逦＋逡逑ｉＨ邋３０－逦－Ｊ－邋￣｜￣逡逑２０－邋丁逡逑１０－逡逑°邋ＪＣＫＪＡ１ＪＡ２ＪＡ３邋ＰＣＫＰＡ１邋ＰＡ２邋ＰＡ３邋－－逡逑图１改良下植物生物量变化（Ｐ：泡桐；Ｊ：夹竹桃）逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋Ｐ．ｆｏｒｔｕｎｅｉ邋ａｎｄ邋Ｎ．ｏｌｅａｎｄｅｒ邋ｕｎｄｅｒ邋ｓｕｂｓｔｒａｔｅ邋ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ逡逑２．１．２改良下两种植物根系结构变化和分析逡逑根系是植物吸收水、养分和维持其生长的主要器官，从改良下植物根系构型逡逑参数变化（表５）来看，改良剂能促进泡桐和夹竹桃根系的生长，其中泡桐根系逡逑根长、根体积、根尖数和根表面积都增长显著（Ｐ＜0．0５）。方差分析（表６）表明逡逑树种差异下对植物根系比根长差异显著，对比表面积、根尖密度和分叉等指标影逡逑响极显著

径级分布,细根,泡桐,夹竹桃

＊表示差异显著（Ｐ＜0．0５），＊＊表示差异极显著（Ｐ＜０．０１）。逡逑沿用多数研宄对根系径级的分类体系进行统计分析［１７］，即将根系径级分为逡逑５个径级区间，其中０＜ｄ＜２为细根区间，如图２所示。改良显著增加细根区间逡逑的细根根尖数和根长和根体积和表面积（Ｐ＜０．０５），增加了泡桐ｄ＞２区间外的逡逑粗根体积和根表面积，相对ＣＫ，改良下泡桐在各个区间根长、根表面积、根体逡逑积、根尖数上增加显著，且随改良浓度增加而增加（ＰＣ０．０５），而夹竹桃除在逡逑０＜ｄ＜０．５区间根长和ｄ＞２区间根表面积外都不显著。整体上，在细根增长上，泡逡逑桐根系生长对改良响应显著（尸＜０．０５）

泡桐,累积量,植物,夹竹桃

２．２．１植物铅锌累积量变化逡逑植物累积量反映植物对基质Ｐｂ、Ｚｎ去除效果，从改良下植物Ｐｂ、Ｚｎ累积逡逑量（图３）来看，泡桐对Ｐｂ、Ｚｎ累积随处理浓度增加而增加，对Ｚｎ累积高于铅逡逑１５逡逑

【参考文献】