蜈蚣草富集砷過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、二次污染小、操作簡單等特點，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)過程中也扮演著一個重要角色。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道。鉀、鈣都是植物必需的重要元素，對植物的生長和發(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)中心在我國建立的第一個砷污染土壤植物修復(fù)示范基地為研究地點，進(jìn)行了相關(guān)的研究，同時對基地土壤的鉀、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，表明蜈蚣草對根際土壤細(xì)菌的影響最大，放線菌次之，對真菌影響最小。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)。通過統(tǒng)計分析，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，非根際土壤的真菌數(shù)量也有這種變化化趨勢。 在中度污染區(qū)采集了4年生蜈蚣草根際土壤，通過分析發(fā)現(xiàn)與2年生蜈蚣草根際土壤的微生物數(shù)量沒有顯著差異。表明在植物修復(fù)過程中，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有明顯規(guī)律，不能說明蜈蚣草和鉀、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、鈣含量變化趨勢相反，具有一定的補償性，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。 3修復(fù)基地土壤的鉀、鈣平衡通過研究發(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