濕地植物根表鐵膜對(duì)磷、鉛遷移轉(zhuǎn)化及植物有效性影響的機(jī)理探討.pdf

1、人工濕地廣泛用于處理生活污水和控制農(nóng)業(yè)面源污染。濕地植物是人工濕地系統(tǒng)的重要組成部分，植物根系具有發(fā)達(dá)的通氣組織，能將大氣中和光合作用產(chǎn)生的氧運(yùn)送到根部，在根系與土壤界面形成微氧化區(qū)域，使植物根表形成鐵氧化物膠膜。鐵膜的形成不僅影響根際土壤中物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化，而且影響植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收利用。因此，研究濕地植物根表鐵膜對(duì)磷、鉛遷移、轉(zhuǎn)化及植物有效性的影響，對(duì)深入了解濕地植物凈化水質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理有著積極的意義。 本文通過(guò)調(diào)查采樣研

2、究了不同濕地植物在自然條件下形成根表鐵膜的差異性以及對(duì)磷吸附的特征，探討了根表鐵膜形成對(duì)景觀濕地植物不定根生長(zhǎng)和根系活力的影響，同時(shí)也分析了濕地植物土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)外加鉛、鐵的響應(yīng)。根據(jù)自然環(huán)境條件，并通過(guò)溶液培養(yǎng)試驗(yàn)和土壤盆栽試驗(yàn)系統(tǒng)地研究了根表鐵膜影響磷、鉛遷移、轉(zhuǎn)化及植物有效性的機(jī)理，主要結(jié)果如下： (1)通過(guò)對(duì)不同生境的濕地植物采樣分析，發(fā)現(xiàn)不同生境的濕地植物根表鐵膜量差異較大，同一生境不同植物根表鐵膜量差異明顯，

3、即同屬于莎草科植物根表鐵膜含量的順序?yàn)椋核?蔗草>旱傘草，其中水毛花是旱傘草的6.5倍。 (2)鉛抑制濕地植物根表鐵膜的形成與積累，添加鐵促進(jìn)根表鐵膜的積累。溶液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高鉛對(duì)鐵膜流失的影響大于低鉛，根表鐵膜量越大，其流失量更多。在鉛污染土壤中，同一鉛水平下，寬葉香蒲和黃菖蒲根表鐵膜量都隨鐵添加量的增加呈上升趨勢(shì)；在同一鐵水平下，寬葉香蒲根表鐵膜量隨鉛濃度的增加而降低，而黃菖蒲根表鐵膜量并沒(méi)有隨鉛濃度的增加而明顯降低。

4、 (3)當(dāng)鐵濃度低于100mg/L時(shí)，寬葉香蒲新形成不定根生物量隨鐵濃度的增加降低，但當(dāng)鐵濃度高于100mg/L時(shí)，不定根生物量呈增加趨勢(shì)；而黃菖蒲的新形成不定根的生物量與根表鐵膜量的相關(guān)性不顯著。植物根表形成鐵膜后，寬葉香蒲根系活力與其根表鐵膜量呈顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.861*；而黃菖蒲在各處理之間的根系活力為2.36-5.48μg/g·h，總體變化幅度不大。 (4)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)外源鉛鐵的響應(yīng)表現(xiàn)為

5、：磷脂脂肪酸(PFLAs)表征的微生物總量在根際高于非根際，香農(nóng)-維納指數(shù)(H)在500mg/kg鐵處理水平下，非根際土中微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性隨鉛濃度增加呈上升趨勢(shì)，而根際土壤中H指數(shù)在高濃度鉛(500、1000mg/kg)處理時(shí)高于低鉛處理。聚類(lèi)分析表明根際土中微生物群落結(jié)構(gòu)主要受鐵的影響，而非根際土鉛起主導(dǎo)作用。 (5)不論是未污染土壤還是鉛污染土壤，濕地植物根表吸附的磷與根表鐵膜量呈明顯的正相關(guān)。而對(duì)鉛的吸附取決于鐵膜厚

6、度大小，鐵膜量大時(shí)則呈正相關(guān)，否則相關(guān)性不顯著。 (6)溶液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，鐵膜量較少時(shí)促進(jìn)了寬葉香蒲對(duì)磷的利用，超出了30g/kg則抑制了磷的利用；而根表鐵膜對(duì)黃菖蒲地上部磷含量的影響表現(xiàn)出抑制作用。在50mg/L鉛處理中，根表鐵膜提高了寬葉香蒲體內(nèi)鉛的含量；而對(duì)黃菖蒲而言，一定量根表鐵膜促進(jìn)了鉛向根中遷移，但誘導(dǎo)鐵濃度高于100mg/L時(shí)則抑制鉛向根中遷移。根表鐵膜提高黃菖蒲地上部鉛含量。鉛污染土壤中，添加鐵促進(jìn)了根表鐵膜的形