秸秆和工程菌联合施用修复铜、镉污染土壤

【摘要】：本试验为重金属污染土壤原位修复试验,试验田位于湖北省大冶市庙宇垴村杨家湾蔬菜生产基地,基地土壤铜、镉含量均超标,其中铜属轻度污染,镉属重度污染。试验选取当地常种蔬菜——生菜为供试植物,评价了土壤中施用稻草秸秆(5.2t ha-1、10.3 t ha-1和23.2 t ha-1)和表面展示工程菌(X4/pIM)对生菜生长、品质指标、土壤主要化学性质及土壤铜、镉形态的影响。获得的主要结果如下： 1.施用稻草秸秆和工程菌能够显著促进生菜生长,但对生菜品质影响不一。秸秆处理中,生菜株高和产量分别增加6～23%和28～86%,叶绿素、维生素C和可溶性糖含量没有显著变化,硝酸盐含量增加7～34%；秸秆和工程菌联合处理中,生菜株高和产量分别增加8～20%和44～72%,叶绿素和可溶性糖含量没有显著变化,维生素C含量增加22～38%,秸秆(10.3 t ha-1)和工程菌联合处理中硝酸盐含量增加15.85%。 2.施用稻草秸秆和工程菌能够显著降低生菜根系及茎叶中铜含量。秸秆处理中,生菜根系和茎叶中铜含量分别下降19～35%和18～32%；秸秆和工程菌联合处理中,生菜根系和茎叶中铜含量分别下降24～42%和33～62%。 3.随着稻草秸秆施用量增加,生菜根系镉含量逐渐升高,茎叶镉含量逐渐下降。秸秆处理中,生菜根系镉含量增加1～18%,生菜茎叶镉含量降低33～55%；秸秆和工程菌联合处理中,生菜根系镉含量增加6～40%,生菜茎叶镉含量降低51～67%。 4.施用稻草秸秆和工程菌能够显著增加非根际土壤pH和总有机质含量(TOM)。秸秆处理中,非根际土壤pH增加0.23～0.59个单位,总有机质含量增加24～40%；秸秆和工程菌联合处理中,非根际土壤pH增加0.43～0.66个单位,总有机质含量增加22～36%。施用稻草秸秆和工程菌对根际土壤pH和总有机质(TOM)含量均没有显著影响。秸秆处理中,根际土壤可溶性有机质(DOM)显著增加21.9～55.5%,非根际土壤没有显著变化；秸秆(5.2 t ha-1)和工程菌联合处理中,非根际土壤DOM显著增加24.2%,根际土壤降低17.3%,其它处理没有显著变化。 5.随着稻草秸秆施用量的增加,土壤细粒径(50～200μm)颗粒状有机物(POM)含量逐渐降低,粗粒径(200～2000μm)POM含量逐渐增加。秸秆(23.2 t ha-1)处理中土壤粗粒径POM含量显著增加；秸秆(10.3 t ha-1)和工程菌联合处理后,细粒径和粗粒径POM含量均显著高于秸秆处理。 6.施用稻草秸秆和工程菌后,土壤粗粒径(200～2000μm)和细粒径(50～200μm)POM结合铜、镉的量均显著增加。秸秆和工程菌联合处理中土壤细粒径POM结合铜、镉的量分别比秸秆处理增加25～135%和61～88%,粗粒径POM结合铜、镉的量分别比秸秆处理增加81～133%和87～97%。施用秸秆和工程菌后,土壤粗粒径POM结合铜、镉的量均显著高于细粒径。 7.稻草秸秆和工程菌的施用促进了土壤中水溶态/交换态铜、镉向有机结合态或弱晶型铁结合态的转化。秸秆和工程菌处理后,根际和非根际土壤水溶态/交换态镉含量下降3～18%,弱晶型铁结合态镉含量显著增加；非根际土壤中水溶态/交换态铜含量下降40～54%,有机结合态增加11～27%,根际土壤铜形态没有显著变化。 总之,施用稻草秸秆和工程菌对土壤中重金属有钝化的作用,能够显著降低生菜中铜、镉的含量,且随着稻草施用量的增加,降低效果越显著。 【关键词】：稻草秸秆 工程菌 有机物 铜、镉形态 生菜中铜、镉含量
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 1 前言10-18
• 1.1 土壤重金属污染的现状10-11
• 1.2 土壤重金属污染的危害11-13
• 1.2.1 重金属污染对土壤微生物的影响11-12
• 1.2.2 重金属污染对土壤酶活性的影响12
• 1.2.3 重金属污染对植物生长的影响12-13
• 1.3 土壤重金属污染修复方法13-14
• 1.4 有机物料对土壤重金属影响的研究14-16
• 1.4.1 有机物料在土壤重金属污染中的应用14-15
• 1.4.2 有机物料修复土壤重金属污染的机理15-16
• 1.4.2.1 吸附性和络合性15
• 1.4.2.2 改变土壤pH和氧化还原电位15-16
• 1.5 微生物对土壤重金属影响的研究16-18
• 1.5.1 微生物在土壤重金属污染中的应用16
• 1.5.2 微生物修复土壤重金属污染机理16-18
• 1.5.2.1 胞外络合作用16-17
• 1.5.2.2 胞外沉淀作用17
• 1.5.2.3 氧化还原作用17-18
• 2 材料与方法18-24
• 2.1 供试材料18
• 2.2 田间试验18-19
• 2.3 样品处理与制备19
• 2.4 土壤和秸秆理化性质测定19-20
• 2.5 土壤颗粒状有机物提取及其Cu、Cd含量测定20
• 2.6 土壤Cu、Cd形态分级20-21
• 2.7 生菜品质指标的测定21-23
• 2.7.1 株高及叶绿素含量21
• 2.7.2 维生素C21-22
• 2.7.3 硝酸盐22
• 2.7.4 可溶性糖22-23
• 2.8 生菜组织中Cu、Cd含量的测定23
• 2.9 数据统计分析23-24
• 3 结果与分析24-51
• 3.1 生菜生长与重金属吸收24-30
• 3.1.1 生菜株高及产量24-25
• 3.1.2 生菜品质指标25-28
• 3.1.3 生菜Cu、Cd含量28-30
• 3.2 土壤pH与有机质30-33
• 3.2.1 土壤pH30
• 3.2.2 土壤总有机质30-31
• 3.2.3 土壤可溶性有机质31-32
• 3.2.4 土壤颗粒状有机物32-33
• 3.3 土壤颗粒状有机物结合态Cu、Cd33-35
• 3.4 土壤Cu、Cd形态35-51
• 3.4.1 土壤Cu形态35-41
• 3.4.2 土壤各形态Cu的比例41-43
• 3.4.3 土壤Cd形态43-48
• 3.4.4 土壤各形态Cd的比例48-51
• 4 讨论51-52
• 5 结论52-53
• 参考文献53-60
• 致谢60

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