铅锌矿区植物修复对土壤团聚体稳定性及重金属分布特征的影响

发布时间：2020-08-06 07:05

【摘要】：重金属污染不仅破坏土壤结构和性质,同时会对植物生长产生抑制等毒害作用。土壤团聚体作为土壤的基本结构单元,是发生土壤物理、化学和生物反应的重要场所,与重金属及其生物有效性在土壤中的分布密切相关。目前,植物修复污染土壤过程对团聚体中重金属分布及生物有效态的影响尚不清楚。本文以不同植物修复的土壤(对照、黑麦草、艾蒿、串叶松香草和油菜)为研究对象,分析了土壤团聚体组成及稳定性、土壤团聚体中有机碳(SOC)和球囊霉素相关土壤蛋白(glomalin-related soil protein,GRSP)含量、重金属及其有效态的分布和荷载,探讨了植物修复影响重金属及其有效态分布的因素。研究结果如下:(1)植物修复增加了土壤中5 mm干筛团聚体含量和干筛团聚体平均重量直径(DMWD);增加了2 mm湿筛团聚体含量、团聚体平均重量直径(WMWD)和水稳定性(WAS);降低了0.25 mm水稳性团聚体含量。结果表明植物修复增强了重金属污染土壤团聚体的机械稳定性和水稳定性。种植黑麦草后增加最显著,其WMWD和WAS比对照分别提高了63.3%和44.6%。(2)黑麦草修复提高了各粒级团聚体中有机碳含量,其中在2 mm团聚体中最高,比对照增加了12.5%。植物修复(油菜处理除外)提高了各粒级团聚体中的总球囊霉素(T-GRSP)和易提取球囊霉素(EE-GRSP)含量,其中在二者含量黑麦草处理最高。SOC和GRSP含量与大团聚体质量百分比显著正相关,与微团聚体质量百分比显著负相关,表明SOC和GRSP参与土壤颗粒内部的胶结,促进大团聚体形成。(3)植物修复显著降低了试验样地铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)含量;其中Cu含量降低了14.9~53.4%,Pb含量降低了7.1~30.5%,Zn含量降低了11.1~31.9%,Cd含量降低了17.3~34.3%。土壤中的有效态Zn和Cd含量(CaCl_2-Zn和CaCl_2-Cd)由高到低依次为:对照油菜串叶松香草蒿草黑麦草。各粒级团聚体中Cd、Zn、Pb、Cu含量随着团聚体粒径的增大而减小,且在黑麦草样地中最低,与对照先比降低了0.32~72.42%。植物修复显著降低了团聚体中重金属有效态含量,黑麦草和艾蒿样地团聚体中含量降低最明显。(4)重金属优先富集于小颗粒中,植物修复促使吸附重金属的小团聚体(0.25 mm)粘结形成大团聚体(2 mm),从而增加了重金属在大团聚体中的质量荷载。因此与对照相比,植物修复降低了重金属及其有效态在0.25 mm团聚体中的质量荷载;除油菜处理外,其他植物修复显著增加了重金属及其有效态在2 mm团聚体中的质量荷载,且在黑麦草处理中增加最显著。(5)土壤中Cd、Zn、Cu含量与SOC、GRSP含量、团聚体稳定性负相关;重金属在团聚体中的分布与氮、磷含量,GRSP、WMWD和WAS正相关;重金属有效态在土壤中的分布主要与土壤pH值、含水量和团聚体稳定性有关。团聚体特性是影响重金属及其分布的主要因素,且在大团聚体中影响更大。与其他处理相比,黑麦草修复增加了土壤SOC、GRSP含量以及团聚体稳定性,降低了重金属生物有效性,因此黑麦草的修复效果更佳。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53;S152

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