蜈蚣草富集砷過(guò)程中的土壤微生物變化與鉀、鈣分析.pdf

1、土壤的重金屬污染已經(jīng)成為嚴(yán)重的環(huán)境和健康問(wèn)題。目前普遍推崇的治理土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)同理化方法相比具有廉價(jià)、二次污染小、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此發(fā)展前景良好。超富集植物是植物修復(fù)的前提和基礎(chǔ)。對(duì)于植物修復(fù)而言，超富集植物的本身的的富集能力非常重要，但有研究報(bào)道Zn的超富集植物Thlaspicaerulescens和Ni的超富集植物Alyssummurale根際微生物可以顯著促進(jìn)其地上部對(duì)重金屬的富集。表明植物修復(fù)不僅依賴于超富集植物

2、本身的富集能力，而且其根際的某些微生物在植物修復(fù)過(guò)程中也扮演著一個(gè)重要角色。但是目前關(guān)于超富集植物根際微生物的研究并不多。蜈蚣草(PterisvittataL.)是我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第一種超富集植物，它的發(fā)現(xiàn)為砷污染土壤的植物修復(fù)提供了可行性，目前關(guān)于其根際微生物特征的研究罕有報(bào)道。鉀、鈣都是植物必需的重要元素，對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育發(fā)揮著重要作用。在分布特征上，砷主要存在蜈蚣草羽葉表皮細(xì)胞和液泡中，鉀與砷在羽葉中的分布特征類似，具有顯著相關(guān)

3、性；鈣與砷在羽葉中分布則不同。在含量變化上，是否鉀、鈣和砷之間存在一定的相關(guān)性還不清楚。 本文以中科院地理所環(huán)境修復(fù)中心在我國(guó)建立的第一個(gè)砷污染土壤植物修復(fù)示范基地為研究地點(diǎn)，進(jìn)行了相關(guān)的研究，同時(shí)對(duì)基地土壤的鉀、鈣平衡進(jìn)行了分析，為合理施肥，提高植物效率提供科學(xué)依據(jù)。 1根際微生物數(shù)量的分析分別采集修復(fù)基地不同砷污染程度(重度污染區(qū)：90～300mg/kg、中度污染區(qū)：60～90mg/kg和輕度污染區(qū)：9～60mg/k

4、g)的蜈蚣草根際和非根際土壤，通過(guò)分析：蜈蚣草根際土壤的細(xì)菌數(shù)量顯著大于放線菌、真菌。3種微生物種群的根土比(根際微生物數(shù)量/非根際土壤微生物數(shù)量)，細(xì)菌、放線菌和真菌的分別是4.85、3.47和3.31，表明蜈蚣草對(duì)根際土壤細(xì)菌的影響最大，放線菌次之，對(duì)真菌影響最小。蜈蚣草根際和非根際土壤細(xì)菌數(shù)量的變化與土壤砷濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(p＜0.01)，其中非根際土壤細(xì)菌數(shù)量與土壤有效態(tài)砷濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(p＜0.05)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，蜈蚣草根

5、際和非根際土壤放線菌數(shù)量的變化與土壤砷濃度沒(méi)有顯著相關(guān)性，但放線菌數(shù)量具有隨土壤砷濃度的增加而降低的變化趨勢(shì)，非根際土壤的真菌數(shù)量也有這種變化化趨勢(shì)。 在中度污染區(qū)采集了4年生蜈蚣草根際土壤，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)與2年生蜈蚣草根際土壤的微生物數(shù)量沒(méi)有顯著差異。表明在植物修復(fù)過(guò)程中，蜈蚣草根際可能已形成穩(wěn)定的適應(yīng)性微生物群落，這些適應(yīng)種群落不易受一些條件的改變而發(fā)生明顯變化。在重度污染區(qū)采集了耐砷性植物芒草(Miscanthusfloru

6、dykys)的根際土壤，與蜈蚣草的相比，它也可以增加根際微生物的數(shù)量，但芒草根際細(xì)菌和放線菌數(shù)量變化不同，表明植物種類不同，對(duì)根際微生物的影響可能也不相同。雖然芒草根際土壤的砷濃度(170.45mg/kg)高于蜈蚣草的(146.29mg/kg)，但蜈蚣草根際土壤的有效態(tài)砷濃度(6.11mg/kg)顯著高于芒草的(3.36mg/kg)(p＜0.05)，表明蜈蚣草可以活化根際土壤穩(wěn)定態(tài)的砷。 2土壤、蜈蚣草體內(nèi)鉀、鈣含量同砷含量之間

7、的關(guān)系通過(guò)分析不同污染區(qū)的土壤和蜈蚣草的鉀、鈣和砷含量，不同污染區(qū)土壤中的全鉀和全鈣的含量與蜈蚣草地上部的鉀和鈣含量變化沒(méi)有明顯規(guī)律，不能說(shuō)明蜈蚣草和鉀、鈣與砷之間存在何種關(guān)系，但在不同砷污染的土壤蜈蚣草地上部的鉀、鈣含量變化趨勢(shì)相反，具有一定的補(bǔ)償性，剛好符合維持亞砷酸根離子平衡的要求，表明它們可能共同參與蜈蚣草體內(nèi)的電荷平衡。蜈蚣草地上部的砷含量隨土壤中的砷含量的增加而增加，表明一定條件下土壤砷含量能夠影響蜈蚣草地上部砷的富集量。在

8、中度污染區(qū)蜈蚣草的生物量(4595.9kg/hm2)顯著大于輕度污染區(qū)(2849.5kg/hm2)和重度污染區(qū)(2460.4kg/hm2)蜈蚣草的生物量(p＜0.05)，表明一定濃度(約60mg/kg)的土壤砷可以促進(jìn)蜈蚣草的生長(zhǎng)。 3修復(fù)基地土壤的鉀、鈣平衡通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)植物修復(fù)基地土壤的鉀鈣含量差異較大，鉀的含量變化：輕度污染區(qū)(8727mg/kg)＞重度污染區(qū)(7691mg/kg)＞中度污染區(qū)(7515mg/kg)；鈣的含量