四环素和产酸菌对镉污染土壤植物修复影响研究

发布时间：2020-11-15 07:33

　　 土壤抗生素与重金属复合污染现象屡见不鲜,抗生素存在条件下重金属污染土壤修复工作迫在眉睫。本研究采用花卉类超富集植物孔雀草(Tagetes patula L)和紫茉莉(Mirabilis jalapa L)作为供试植物,开展镉污染土壤修复工作,考察四环素类抗生素和产酸菌对植物修复的影响,主要研究结果如下:1、碱性镉污染土壤会对孔雀草产生毒害作用,减少其生物量,与对照组相比,T3(30 mg/kg)处理时,茎部和叶部生物量减小幅度最大,降幅分别达到27.4%和31.2%。不同浓度Cd污染土壤中孔雀草表现出对镉较好的富集转移能力,富集系数和转运系数都大于2,富集系数最大达到3.18(T1处理),重金属镉主要集中在地上部。随着土壤中镉浓度的增加,对孔雀草毒害作用增强,富集系数减小。大田实验中,孔雀草镉富集系数为1.1,转移系数为1.66,虽然小于盆栽实验中的镉富集系数和转移系数,但单株生物量和镉积累量上远大于盆栽实验,因此孔雀草是可以作为镉污染土壤的修复植物。紫茉莉根部表现出较好的镉耐受能力,镉浓度越高,根部生物量越大,T3(30 mg/kg)处理时根部生物量达到最大,为2.38 g/pot,而地上部生长会受到镉的抑制作用。实验中紫茉莉对镉的富集系数随着镉浓度的增加有增加的趋势,但都小于1,无显著性差异,不具备作为镉超富集植物的条件。2、产酸菌能够增加土壤中草酸和乙酸的含量,促进孔雀草生长,但会受土壤中镉浓度的影响,镉浓度越大,孔雀草生物量增加的越少。BT0(0 mg/kg)处理茎部生物量增幅最大,增加10.2%,BT1(5 mg/kg)处理叶部生物量增幅最大,增加33.0%。当土壤镉浓度为BT1(5 mg/kg)和BT2(15 mg/kg)处理时,产酸菌能够增强孔雀草对重金属镉的富集能力,增强修复效果,地上部分镉积累量分别增加39.8%和18.5%。镉浓度为BT3(30 mg/kg)处理时产酸菌降低了孔雀草对镉的富集能力,降低了修复效果。当壤镉浓度为BT1(5 mg/kg)时,产酸菌会促进紫茉莉生长,根、茎、叶生物量分别增加2.8%、20.4%、83.5%。此条件下产酸菌提高紫茉莉对镉的提取能力,地上镉积累量显著增加了39.8%,增强了修复效果。当镉浓度为BT2(15 mg/kg)和BT3(30 mg/kg)时产酸菌会抑制紫茉莉的生长,对根部抑制作用显著,根部生物量分别减少62.4%和55.7%。该条件下产酸菌降低紫茉莉对重金属镉的提取能力,地上部分镉积累量分别降低32.3%和25.0%,降低了修复效果。3、在镉-四环素复合污染土壤中,四环素会增强对孔雀草和紫茉莉的毒害作用,降低二者生物量。四环素浓度越大,孔雀草地上部生物量减少的越多,地上部分生物量由CK1(0 mg/kg)处理的5.29 g/pot降至B3(5 mg/kg)处理的4.12 g/pot。不同浓度四环素处理下,紫茉莉根部和叶部生物量变化均存在显著性差异(p0.05 LSD test)。四环素对于植物修复效果的影响不同。对于孔雀草,B1(0.5 mg/kg)处理下四环素能够增强孔雀草对重金属镉的富集能力和转运能力,提高孔雀草对镉污染土壤的修复效率,此条件下孔雀草富集系数、转移系数、地上部镉积累量都达到最大值,分别为3.26、2.65、238.32μg/pot。B2(2 mg/kg)处理下四环素能够减弱孔雀草对重金属镉的富集能力和转运能力以及修复效率,此条件下孔雀草富集系数、转运系数、地上镉积累量都达到最小值,分别为2.17、1.59、136.48μg/pot。B3(5 mg/kg)处理下四环素能够增强孔雀草对重金属镉的富集能力,却降低了转运能力和修复效率。对于紫茉莉,四环素能提高紫茉莉对镉的富集能力,且浓度越大紫茉莉富集系数越大,在B3(5 mg/kg)处理条件下达到1.25。但由于生物量的减少,B1(0.5 mg/kg)和B2(2 mg/kg)处理下紫茉莉地上部镉积累量分别降低了11.7%和3.7%,降低了复效率,B3(5 mg/kg)处理下地上部镉积累量增加17.7%,却提高了紫茉莉修复效率。4、在四环素与镉复合污染土壤中接种产酸菌会增加乙酸和草酸含量。BB1(四环素为0.5 mg/kg,菌)处理下四环素增强了产酸菌对孔雀草茎部和叶部生长的促进作用而完全抑制了对根部生长的促进作用,进一步增强了产酸菌对孔雀草镉富集能力和转运能力以及修复效果的强化作用。BB2(四环素为2 mg/kg,菌)和BB3(四环素为5 mg/kg,菌)四环素全抑制了产酸菌对孔雀草生长的促进作用,抑制了产酸菌对孔雀草镉富集能力和转运能力的增强作用,降低了修复效率。四环素缓解了产酸菌对紫茉莉根部生长的抑制作用,完全抑制了产酸菌对紫茉莉茎部生长的促进作用,增强了产酸菌对紫茉莉叶部生长的抑制作用。不同浓度的四环素能够缓解甚至消除产酸菌对紫茉莉镉吸收能力的抑制作用,提高紫茉莉对镉的提取能力和修复效率。5、在镉污染土壤中,无论是否添加四环素或接种产酸菌,孔雀草地上部生物量和富集系数都大于紫茉莉,孔雀草对镉污染土壤修复效果优于紫茉莉,更适合做镉-四环素复合污染土壤的修复植物。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X53;X173
【部分图文】：

图 1-1 研究技术路线1.6.3 创新点(1) 通过接种产酸菌，提高碱性镉污染土壤植物修复效率，为碱性镉污染土壤强化修复工作开展提供指导。(2) 探讨四环素类抗生素复合污染对镉植物修复及产酸菌强化植物修复的影响，丰物修复理论。

图 3-1 不同浓度 Cd 处理中孔雀草生物量图 3-1 可见，盆栽实验中，不同镉浓度处理下孔雀草各部位的生物量都表现为茎部＞根部，显然孔雀草地上部生物量远高于地下部生物量。由于地上部容易去除，这也增强了孔雀草作为重金属修复植物的优势性。随着土壤中镉浓度的孔雀草根部生物量总体上有增加的趋势，但各处理条件下无显著性差异（p＞0text），在 T2 处理中根部生物量达到最大，达到 0.82 g/pot。原因可能是低浓度的孔雀草的刺激性不强，对根部产生一定的毒害性，生物量减少，但随着镉浓度对孔雀草根起到了一定的刺激作用，植物自身保护机制开启，根部生物量增加量再增加时，镉的毒害作用强于自身保护机制，根部生物量开始减少。孔雀草部生物量都随着镉浓度的增大而减少，但各处理条件下均无显著性差异（p＞0test）。与 CK 处理组相比，T1 处理茎部和叶部分别减少了 19.1%和 22.9%；T2和叶部分别减少了 24.9%和 26.0%；T3 处理茎部和叶部分别减少 27.4%和 31.2出土壤中镉浓度越高，对孔雀草的毒害越强，对孔雀草地上部分生长抑制作用

图 3-2 不同浓度 Cd 处理中紫茉莉生物量由图 3-2 可见，盆栽实验中，除了 T1 处理条件下紫茉莉茎部生物量略高于叶部外，CK 处理、T2 处理、T3 处理中紫茉莉各部位生物量都表现为：根部＞叶部。经计算可知 CK 处理条件下紫茉莉的地上部分生物量略比根部分高，其他镉浓条件下紫茉莉地上部分生物量都低于地下根部生物量，表明其作为重金属镉的超物的优势性不如孔雀草强。随着土壤中镉浓度增加，紫茉莉根部生物量在不断增加显著性差异（p＞0.05 LSD test）。对比 CK 处理，T1、T2、T3 处理根部生物量增为 1.8%、17.6%和 40%，这表明紫茉莉的根部对一定浓度的镉污染表现出较好的随着实验设计中镉浓度增加，紫茉莉根部受到的刺激性越强，生物量增加越多。K 处理，T1、T2、T3 处理紫茉莉茎部生物量都在减少，分别减少 22.5%、3.8%，无显著性差异（p＞0.05 LSD test）。叶部生物量在不同镉处理浓度下都在减小显著性差异（p＜0.05 LSD test），对比 CK 处理，T1、T2、T3 处理叶部生物量都，分别减少 45.0%、1.8%和 14.4%。由茎部和叶部生物量的变化特征可看出因土
【参考文献】

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本文编号：2884508