設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤鎘-硝酸鹽復(fù)合污染邊生產(chǎn)邊修復(fù)過程研究.pdf

1、近幾十年來，全球人口迅速增長，對蔬菜和纖維的需求量巨大，設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤使用強度也隨之增大，由于工業(yè)三廢的排放以及農(nóng)藥和化肥的過量使用，導(dǎo)致大量設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤受到鎘和硝酸鹽嚴(yán)重污染，嚴(yán)重威脅農(nóng)產(chǎn)品安全和人類健康。針對我國乃至世界設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤的鎘和硝酸鹽復(fù)合污染，發(fā)展資源節(jié)約、環(huán)境友好的治理與修復(fù)技術(shù)是一個亟待解決的問題。鎘和硝酸鹽各自的特性決定了修復(fù)過程的差異，真正能夠應(yīng)用于鎘-硝酸鹽復(fù)合污染土壤修復(fù)的植物和微生物材料十分有限。本文以我國原生

2、鎘超積累植物東南景天、收集于世界各地的小白菜、空心菜種質(zhì)資源的材料，采用水培試驗、盆栽試驗和大田試驗，研究了不同基因型小白菜、空心菜對鎘和硝酸鹽吸收和積累的差異，CO2或/和修復(fù)菌劑強化提高超積累東南景天修復(fù)鎘污染的過程，富集植物和水分管理的耦合作用，超積累植物-低積累蔬菜輪作聯(lián)合強化措施“邊修復(fù)邊生產(chǎn)”技術(shù)模式及效應(yīng)分析，取得的主要研究成果如下:
　　(一)采用大田篩選試驗研究了復(fù)合污染土壤中62個基因型小白菜的生物量、鎘和硝酸

3、鹽的吸收和積累能力差異。結(jié)果表明，不同基因型小白菜對復(fù)合污染土壤中鎘和硝酸鹽的吸收和積累能力差異很大，鎘含量最高和最低的基因型相差63倍，硝酸鹽含量最高和最低的基因型相差10倍。7個小白菜基因型(四月慢，甜脆春水白，28天速生白菜，德高埃菲爾，蠶白，豐邦四月白和四季小黃金)被篩選為鎘-硝酸鹽共低積累基因型小白菜，可以在中輕度鎘-硝酸鹽復(fù)合污染土壤上安全生產(chǎn)。降低氮肥供應(yīng)率，提高鉀肥供應(yīng)率，葉面噴施水溶性鋅肥可以降低生長在鎘-硝酸鹽復(fù)合污

4、染土壤上的小白菜體內(nèi)的鎘和硝酸鹽含量。利用土壤改良劑增加土壤鈣、鎂和錳的有效性，也是降低小白菜體內(nèi)鎘和硝酸鹽含量的有效方式。
　　(二)采用大田篩選試驗研究了38個基因型空心菜對復(fù)合污染土壤中鎘和硝酸鹽的吸收和積累能力差異。結(jié)果表明，不同基因型空心菜對復(fù)合污染土壤中鎘和硝酸鹽的吸收和積累能力差異很大，鎘含量最高和最低的基因型相差39倍，硝酸鹽含量最高和最低的基因型相差6倍。4個空心菜基因型(江西大葉空心菜、港種青梗柳葉空心菜、香港

5、大葉白?？招牟撕图儼仔∪~空心菜888)被篩選為鎘-硝酸鹽共低積累基因型空心菜?？梢栽谥休p度鎘-硝酸鹽復(fù)合污染土壤上安全生產(chǎn)。增加磷肥供應(yīng)比例可以降低生長在鎘-硝酸鹽復(fù)合污染土壤上的空心菜體內(nèi)的鎘、鉛和鋅等重金屬的含量。
　　(三)采用水培和根箱試驗，研究了CO2或/和修復(fù)菌劑強化東南景天修復(fù)鎘污染土壤的潛力。結(jié)果表明，CO2和修復(fù)菌劑聯(lián)合強化處理顯著增加了兩種生態(tài)型東南景天的農(nóng)藝性狀、光合作用和根系分泌，促進(jìn)東南景天對鎘的活化、吸

6、收和積累。不同的是，超積累東南景天將鎘向地上部尤其是葉片中轉(zhuǎn)移，從而刺激根系吸收更多的鎘。非超積累東南景天將吸收的鎘貯存在根部，轉(zhuǎn)移到地上部的鎘又盡可能多的被固定在了莖里，很少向葉片轉(zhuǎn)移，從而將鎘毒害降到最低。由此可見，兩種生態(tài)型東南景天對鎘脅迫的響應(yīng)機(jī)制存在巨大差異。利用CO2和修復(fù)菌劑聯(lián)合強化提高超積累東南景天對鎘污染土壤的修復(fù)效率是可行的。
　　(四)采用盆栽試驗，研究了淹水對不同基因型空心菜鎘-硝酸鹽吸收和積累的影響。結(jié)果

7、表明，淹水處理增加了各種基因型空心菜的各農(nóng)藝性狀，產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，降低了空心菜體內(nèi)鎘和硝酸鹽的含量和富集系數(shù)。淹水處理提高了土壤pH值，降低了土壤中鎘的有效性，將高積累空心菜對復(fù)合污染土壤有效鎘和硝酸鹽的修復(fù)效率分別提高了30.86％和27.81％，但是卻降低了土壤中總鎘的去除效率。高積累基因型空心菜對土壤有效鎘和硝酸鹽的去除率高，是一種良好的修復(fù)材料。低積累基因型空心菜具有更低的鎘和硝酸鹽轉(zhuǎn)移系數(shù)和富集系數(shù)，體內(nèi)鎘和硝酸鹽含量符合國家食

8、品安全標(biāo)準(zhǔn)，可以在鎘-硝酸鹽復(fù)合污染土壤上安全生產(chǎn)。
　　(五)采用大田試驗，在鎘-硝酸鹽復(fù)合污染設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤上種植了內(nèi)生菌強化超積累東南景天，配合以農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物大棚發(fā)酵CO2施肥，并將發(fā)酵殘渣作為有機(jī)肥施入土壤，輪作以鎘-硝酸鹽共低積累空心菜和小白菜，并配合以合理的水分管理措施。結(jié)果表明，在兩年的修復(fù)試驗中，聯(lián)合強化處理超積累東南景天總鎘積累量分別是常規(guī)栽培超積累東南景天的2.57和2.48倍。與常規(guī)蔬菜輪作處理相比，與超積累