蚯蚓對(duì)Zn、Pb在土壤-植物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化的影響研究.pdf

1、隨著土壤重金屬污染日益加劇，土壤重金屬污染的治理已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的綠色生物技術(shù)因具有物理、化學(xué)修復(fù)方法所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而在土壤污染治理方面具有極大的潛力。但是超積累植物的生物量小、土壤中重金屬的生物有效性低是該項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用的主要限制因素。為了提高土壤中重金屬的生物有效性，近年來提出的“蚯蚓誘導(dǎo)-植物修復(fù)”技術(shù)雖然具有廣闊的發(fā)展前景，但是現(xiàn)有的研究大都采用的是重金屬的耐受植物，吸收的重金屬多積累與植物根部，

2、并沒有向植物地上部轉(zhuǎn)移。而耐受植物與超積累植物對(duì)重金屬有不同的吸收模式，因此，選用超積累植物研究蚯蚓對(duì)重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化的影響成為此項(xiàng)技術(shù)能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵。 本文以酸性棕壤(Acidbrownsoil)、潮棕壤(Aquaticbrownsoil)、石灰?guī)r類褐土(Cinnamonsoil)為供試土壤，分別加入Zn2+(0，100,200,400mg·kg-1)或pb2+(0，200，400，800mg·kg-1)

3、模擬土壤污染，設(shè)置接種蚯蚓(Eiseniafoetida)與不接種蚯蚓處理，通過培養(yǎng)試驗(yàn)、盆栽Zn、Pb耐性植物黑麥草(Loliummultiflorum)和超積累植物印度芥菜(BrassciajunceaL.)，研究蚯蚓對(duì)植物生長(zhǎng)量和土壤中重金屬生物有效性的影響，目的是揭示蚯蚓對(duì)土壤—植物系統(tǒng)中重金屬化學(xué)行為作用機(jī)理，為蚯蚓在植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供理論依據(jù)。 土壤重金屬的污染明顯抑制了蚯蚓的生長(zhǎng)，種植黑麥草培養(yǎng)一個(gè)月后，

4、所有處理中蚯蚓蚓重顯著降低，酸性棕壤中平均生長(zhǎng)率為-6％～-56％，潮棕壤中平均生長(zhǎng)率為-7％～-46％，褐土中均生長(zhǎng)率為-9％～-35％，且隨土壤中Pb、Zn濃度的增加，蚯蚓生長(zhǎng)率出現(xiàn)降低；種印度芥菜培養(yǎng)一個(gè)月后，蚯蚓較種黑麥草時(shí)生長(zhǎng)率有所增加，酸性棕壤中平均生長(zhǎng)率為+3％～-25％，潮棕壤中平均生長(zhǎng)率為-8％～-40％，褐土中平均生長(zhǎng)率為+2％～-29％。蚯蚓活動(dòng)促進(jìn)了三種土壤Zn、Pb各處理耐受植物和超積累植物的生長(zhǎng)，在褐土中，蚯

5、蚓在所有處理中均能促進(jìn)印度芥菜的生長(zhǎng)，而在潮棕壤和酸性棕壤中，蚯蚓只能在低濃度重金屬污染情況下促進(jìn)其生長(zhǎng)，蚯蚓對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用與土壤性質(zhì)、重金屬種類和植物種類有關(guān)。 無論是種植印度芥菜還是種植黑麥草，蚯蚓活動(dòng)顯著降低了褐土和潮棕壤中Zn、Pb處理的土壤pH；顯著提高了酸性棕壤中種植印度芥菜的Pb處理和種植黑麥草的Zn處理的土壤pH。在種植黑麥草的褐土和潮棕壤上，蚯蚓對(duì)DTPA提取態(tài)Zn含量無顯著影響，顯著提高了酸性棕壤上DT

6、PA提取態(tài)Zn含量；在種植印度芥菜的酸性棕壤中，只有當(dāng)Zn處理濃度為400mg.kg-1時(shí)，蚯蚓活動(dòng)顯著提高了DTPA提取態(tài)Zn含量；蚯蚓活動(dòng)顯著降低了種植印度芥菜的潮棕壤中DTPA提取態(tài)Zn含量，對(duì)褐土中DTPA提取態(tài)Zn含量的影響沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。無論種植印度芥菜還是種植黑麥草，蚯蚓活動(dòng)對(duì)三種供試土壤中DTPA提取態(tài)Pb含量的影響沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。 無論種植黑麥草還是印度芥菜，蚓糞中Pb、Zn的含量均隨Pb、Zn添加

7、濃度的提高而增大。生活在種植黑麥草的三種土壤中的蚯蚓蚓糞中Pb、Zn含量大于種植印度芥菜相應(yīng)處理中的含量。蚓糞中Zn全量是相應(yīng)處理土壤中Zn全量的1.02～1.91倍，蚓糞中DTPA提取態(tài)Zn含量是土壤中DTPA提取態(tài)Zn含量的0.52～52.9倍；蚓糞中Pb全量是相應(yīng)處理土壤中Pb全量的0.87～8.25倍，蚓糞中DTPA提取態(tài)Pb含量是土壤中DTPA提取態(tài)Pb含量的0.77～31.8倍。蚓糞中DTPA態(tài)Pb、Zn是植物吸收的重要供源

8、。 蚯蚓活動(dòng)顯著增加了Zn濃度在200mg·kg-1和400mg·kg-1時(shí)的褐土和酸性棕壤中黑麥草體內(nèi)Zn含量，其他處理中沒有顯著影響。蚯蚓活動(dòng)使褐土和酸性棕壤中印度芥菜吸收Z(yǔ)n含量顯著提高；在潮棕壤中添加Pb濃度在400mg·kg-1和800mg·kg-1和酸性棕壤添加Pb濃度在800mg·kg-1時(shí)，蚯蚓活動(dòng)使印度芥菜吸收Pb的量顯著增加，黑麥草和印度芥菜均沒有對(duì)Pb達(dá)到富集效果。蚯蚓活動(dòng)能否提高重金屬的生物有效性，不僅與

9、蚯蚓種類、土壤性質(zhì)、重金屬種類等因素有關(guān)，還有植物的種類有關(guān)。 統(tǒng)計(jì)分析土壤pH、蚓糞中Zn、Pb的含量、土壤有效態(tài)Zn、Pb與植物體內(nèi)吸收Z(yǔ)n、Pb的含量的關(guān)系的結(jié)果，我們推測(cè)蚯蚓通過影響土壤pH，進(jìn)而影響土壤中重金屬的生物有效性，或者通過攝取重金屬的土壤后，經(jīng)體內(nèi)研磨消化排泄等作用，以及分泌大量粘液蛋白對(duì)重金屬的絡(luò)合作用，增加了DTPA態(tài)Pb、Zn含量，這或許是蚯蚓提高土壤中重金屬活性的主要機(jī)理。 上述研究表明，蚯蚓