紫茉莉富集土壤中镉的机理及强化修复技术研究

论文摘要

紫茉莉一种观赏性植物,他是一种新发现的镉的超富集植物。本论文以紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）为材料,进行了磷镉交互作用对紫茉莉富集镉的影响机制和氮肥、有机肥强化紫茉莉修复镉污染土壤的实验等,探讨能有效提高紫茉莉富集镉能力的强化修复方法,目的在建立以紫茉莉进行镉污染土壤修复时的肥培管理准则,以期早日达到恢复污染的可利用性。（1）对不同磷镉水平下紫茉莉吸收镉的研究中发现,相同浓度镉处理下,当磷的添加浓度为100 mg·kg-1时,紫茉莉的生物量达到最大值。不同浓度镉处理下,紫茉莉地上部镉浓度和镉富集量均随磷添加浓度的升高而下降。从紫茉莉对镉的富集系数和转移系数来看,磷处理为20-100 mg·kg-1时,紫茉莉对镉的转移系数提高较大,而富集系数则表现为随磷浓度增加而降低。通过同步辐射XANES技术对镉处理下紫茉莉根、茎、叶内磷的形态进行了研究,发现紫茉莉体内不同部位的磷的形态与标准样品中磷的形态接近,但并非钙的磷酸盐。同时,紫茉莉根部磷的形态有别于其茎部和叶部的形态,其中紫茉莉颈部的白线峰和白线峰后的振荡均较叶部和根部强烈,表明磷可能参与了镉胁迫下植物体内的某种生理机制。（2）通过土壤培养的方式研究了硫酸铵、氯化铵、硝酸铵三种氮肥对紫茉莉修复镉污染土壤的效率的影响。研究结果表明,不同的氮肥处理下,紫茉莉的地上部生物量均随着氮肥的添加量的增加而增加。但是,紫茉莉的生物量在相同的氮肥浓度下,随氮肥的种类变化并未表现出明显的差异。从三种氮肥对紫茉莉富集镉的影响来看,硫酸铵和氯化铵效果较硝酸铵明显。对于氮肥强化紫茉莉修复镉污染土壤的机制,一方面由于紫茉莉的富集能力没有下降的情况下紫茉莉的生物量增加了,从而导致镉富集量增加。另一方面,随着氮肥浓度的增加,NH4+的含量也不断增加,这样NH4+可以将土壤上吸附的Cd2+释放出来,导致镉的有效态含量增加,但是这种交换作用可能起到的作用较小。另外铵态氮肥的酸化作用本身也可以提高土壤中镉的活性而利于紫茉莉富集吸收。（3）在施加鸡粪强化紫茉莉修复污染土壤中镉的实验中,施加鸡粪后紫茉莉对Cd污染的耐性有较大程度的提高,但是植物在Cd浓度为10、50 mg·kg-1处理下对Cd积累的特性不能很好的符合。而在镉投加浓度为100 mg·kg-1时则符合Cd超富集植物的基本特征。施加鸡粪后,植物地上部Cd浓度有较大下降,但由于其生物量增加了1.6-8.1倍,因此,紫茉莉对Cd的提取率并未降低很多。同时在镉浓度为100 mg·kg-1处理下其地上部对镉的修复效率显著增加。这说明在高浓度镉污染区施用鸡粪具有明显提高植物提取效率的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题背景
• 1.2 目的和意义
• 1.2.1 超积累植物数量和种类有限
• 1.2.2 现有超积累植物存在的问题
• 1.2.3 紫茉莉用于修复镉污染土壤的特点
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 超积累植物吸收重金属的生理及分子机制
• 1.3.2 对重金属的解毒
• 1.3.3 土壤调控强化措施
• 1.4 研究展望
• 2 实验设计与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 供试材料与实验地点概况
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 土壤基本理化性质分析
• 2.2.2 植物样品中镉总量的分析
• 2.2.3 镉的有效态分析方法
• 2.2.4 同步辐射分析
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 磷对超富集植物紫茉莉吸收积累镉的影响及其机制研究
• 2.3.2 镉超富集植物-紫茉莉的氮肥强化研究
• 2.3.3 镉超富集植物-紫茉莉的有机肥强化研究
• 2.4 数据分析
• 2.5 质量控制程序
• 3 结果与讨论
• 3.1 磷对超富集植物紫茉莉吸收积累镉的影响及其机制研究
• 3.1.1 磷镉复合处理对紫茉莉生长的影响
• 3.1.2 磷镉水平对紫茉莉不同部位镉富集量的影响
• 3.1.3 磷镉水平对紫茉莉不同部位镉积累量的影响
• 3.1.4 磷对紫茉莉富集镉的影响机制研究
• 3.2 镉超富集植物-紫茉莉的氮肥强化研究
• 3.2.1 氮对镉胁迫下紫茉莉生物量的影响
• 3.2.2 氮对紫茉莉修复镉的效率的影响
• 3.2.3 讨论
• 3.3 镉超富集植物-紫茉莉的有机肥强化研究
• 3.3.1 鸡粪对土壤中镉有效性的影响
• 3.3.2 鸡粪对镉胁迫下紫茉莉生长发育的影响
• 3.3.3 鸡粪对紫茉莉提取镉效率的影响
• 3.3.4 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历