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利用绿化苗木修复Cd污染土壤研究

作　者: 李橙
导　师: 杨志新
学　校: 河北农业大学
专　业: 环境科学
关键词: 植物修复绿化苗木镉硅矾浆固定移栽
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

土壤作为人类社会赖以生息的重要自然资源,目前,受重金属污染的形式日益严峻。修复重金属污染的土壤已成为我国农业可持续发展亟待解决的问题。本研究针对土壤重金属镉(Cd)污染问题(尤指开采的矿区污染),采用光照温室模拟和田间模拟试验相结合的方法,以当地的海涂土壤为材料,20种不同的苗木品种为供试植物,研究了不同苗木的耐抗Cd污染的基本规律,筛选出了不同浓度下的耐抗Cd型绿化苗木品种。并探讨了在化学改良剂施用条件下耐抗型苗木对土壤Cd污染的修复效果及作用机理。主要研究结果如下:1、第一次耐抗Cd型绿化苗木的筛选研究结果在植物的生长状况上,7种苗木在不同的Cd处理浓度上表现出了不同程度的中毒现象。50 mg·kg-1的土壤Cd含量对苗木生物量的抑制影响主要发生在根部而非茎和叶。而在100和200 mg·kg-1 Cd处理下,茎叶的生物量下降比根明显。在植物对Cd的吸收特征上,供试苗木根部的表皮Cd累积显著高于皮层和中柱,成为根部对Cd固定的一个重要器官组织。在50 mg·kg-1 Cd处理下,海桐相对吸收值最高(12.74‰),其次为蓝冰柏和金边黄杨。在100和200 mg·kg-1 Cd处理下,蓝冰柏相对吸收值最高,分别为15.1‰和13.64‰。在耐抗Cd型植物的筛选上,金边黄杨、海桐、蓝冰柏三种苗木在50 mg·kg-1Cd处理下,具有较好的耐Cd能力和高Cd积累量。推荐其作为Cd污染土壤植物修复的有前景的木本植物。海桐适于用作中度Cd污染植物固定(低于50 mg·kg-1 Cd)。蓝冰柏适于用作严重Cd污染的植物固定(高于100 mg·kg-1)。2、第二次耐抗Cd型绿化苗木的筛选研究结果在植物的生长状况上,一个月的生长期间内先后出现不同程度的Cd中毒现象,各苗木品种长势呈现很大差异,Cd处理后的13种苗木品种的株高差均低于对照,表现出了Cd的抑制现象。在植物对Cd的吸收特征上,13种苗木品种Cd含量根部均明显高于地上部。厚皮香和茶梅地上部及根部Cd浓度较低且吸收Cd总量均小于0.2 mg/株。13种苗木品种根际土壤Cd含量均低于非根际土。在耐抗Cd型植物的筛选上,茶梅和厚皮香可以作为低浓度Cd污染土壤上的耐性植物。3、移栽苗木Cd释放的风险分析在移栽苗木Cd释放的风险上,移栽后的植物Cd在三个月生长期间由根部转移到地上部。非根际和根际土壤Cd浓度在50 mg·kg-1 Cd处理下没有明显变化。在100和200 mg·kg-1 Cd处理中非根际土壤Cd浓度增加。非根际土壤Cd含量最高(0.43 mg·kg-1)的为200 mg·kg-1Cd处理的海桐,但该浓度远仍低于中国土壤环境质量标准(1 mg·kg-1)。本试验处理浓度下的苗木移栽后的环境风险较小。4、施用改良剂(Si和矾浆)对耐抗型苗木生长及土壤Cd形态的影响?在添加外源Si对耐抗型苗木生长的影响上,不管土壤是否存在Cd污染的胁迫,100 mg·kg-1Si处理与无Si处理相比较,对龙柏和侧柏的生长均具有明显的促进作用。在两种耐抗型苗木对Cd吸收的影响上,呈现出了两种相反的趋势。添加100 mg·kg-1 Si有利于侧柏根、茎、叶对Cd的吸收,却降低了龙柏根、茎、叶对Cd的吸收。在耐抗型苗木的生化指标上,在Cd胁迫下,不同Si处理水平均增加了侧柏和龙柏叶片POD活性和CAT活性,而对SOD酶活性却有一定的抑制作用,从而提高了植物的耐抗Cd污染的性能。添加100 mg·kg-1Si比无Si处理降低了侧柏和龙柏叶片中MDA的含量,显著减轻了Cd对两种柏树的毒害。在施用改性干矾浆对红叶石楠生长的影响上,随着矾浆量的增加红叶石楠干重呈现出增长趋势,在2.5%矾浆量情况下干重达最大,并且植物根、茎、叶Cd含量随矾浆量的增加而减少。在热碱改性矾浆对Cd的钝化效果上,热碱改性矾浆比表面积增大了1倍,吸附Cd的效果达到最好。在红叶石楠生长期间,随着热碱改性矾浆的增加,土壤pH值逐渐增加,而土壤Cd有效性逐渐降低,对Cd的钝化有明显的效果。相比较而言,2.5 %矾浆处理适中,红叶石楠对Cd积累较少,且生长情况较好,可视为比较理想的改良剂及其适宜的比例配置。5、上虞市银山铅锌矿重金属污染土壤植物修复示范试验田的开展在上虞市银山铅锌矿北部300米附近,已经建立了占地面积为2亩的示范区。2010年6月25日种植了在以上研究中筛选出来的耐抗Cd型苗木:龙柏、侧柏、海桐和金边黄杨。其中海桐和金边黄杨为第一次苗木筛选出的耐Cd性较强的苗木,而龙柏、侧柏为矿区比较常见的植物,目前这些植物在该区正在生长之中,有待于得出结果进一步推广新技术。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 引言  11-26
  1.1 研究背景及目的意义  11-14
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 目的意义  12-14
  1.2 国内外研究进展  14-23
    1.2.1 土壤重金属污染的修复措施  14-16
    1.2.2 植物修复技术  16-18
    1.2.3 耐重金属的木本植物筛选  18-20
    1.2.4 利用化学改良剂修复重金属污染土壤研究  20-23
    1.2.5 施用赤泥与外源硅改良重金属污染土壤的研究  23
  1.3 研究目标  23-24
  1.4 研究内容  24-26
    1.4.1 耐（抗）Cd 型绿化苗木的筛选  24
    1.4.2 施用不同改良剂对耐（抗）性绿化苗木生长及土壤Cd 化学形态的影响  24
    1.4.3 上虞市银山铅锌矿重金属污染土壤相关示范试验田的开展  24-26
2 材料与方法  26-32
  2.1 耐抗Cd 型绿化苗木的筛选  26-28
    2.1.1 第一次耐抗（Cd）型绿化苗木的筛选  26-27
    2.1.2 第二次耐抗（Cd）型绿化苗木的筛选  27-28
  2.2 施用改良剂对苗木生长及其吸收Cd 的影响  28-31
    2.2.1 施硅条件下龙柏和侧柏耐Cd 机制研究  28-29
    2.2.2 施用改性干矾浆对红叶石楠生长及土壤Cd 形态的影响  29-31
  2.3 上虞市银山铅锌矿重金属污染土壤植物修复示范试验田的开展  31-32
    2.3.1 示范区概况  31
    2.3.2 示范区设计  31-32
3 结果与分析  32-56
  3.1 耐抗Cd 型绿化苗木的筛选研究结果  32-45
    3.1.1 第一次耐抗（Cd）型绿化苗木的筛选研究结果  32-40
    3.1.2 第二次耐抗（Cd）型绿化苗木的筛选研究结果  40-45
  3.2 施用改良剂对苗木生长及其吸收Cd 的影响  45-54
    3.2.1 施硅条件下龙柏和侧柏耐Cd 机制研究  45-50
    3.2.2 施用改性干矾浆对红叶石楠生长及土壤Cd 形态的影响  50-54
  3.3 上虞市银山铅锌矿重金属污染土壤植物修复示范试验田的开展  54-56
    3.3.1 示范区重金属含量  54
    3.3.2 示范试验区的种植效果  54-56
4 讨论与结论  56-61
  4.1 讨论  56-59
    4.1.1 七种苗木用于植物固定的耐Cd 潜力  56
    4.1.2 耐Cd 苗木移栽环境风险评价  56-57
    4.1.3 利用移栽常绿木本植物修复污染土壤的潜力  57
    4.1.4 施硅条件下龙柏和侧柏耐Cd 机制研究  57-59
    4.1.5 施用改性干矾浆对红叶石楠生长及土壤Cd 形态的影响  59
  4.2 结论  59-60
  4.3 展望  60-61
参考文献  61-69
在读期间发表的学术论文  69-70
作者简历  70-71
致谢  71-72

利用绿化苗木修复Cd污染土壤研究

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