重金屬Cd、Hg單因素及復(fù)合污染對(duì)青菜—土壤系統(tǒng)微生物活性及其多樣性和青菜生理指標(biāo)的影響.pdf

1、本研究通過(guò)溫室盆栽試驗(yàn)，探討了土壤-青體系中重金屬汞、鎘單一及其復(fù)合污染對(duì)土壤微生物活性及其多樣性以及青菜生理和品質(zhì)指標(biāo)的影響。以期為土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、土壤重金屬污染預(yù)警指標(biāo)的建立提供有益的參考。 論文研究是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項(xiàng)目(編號(hào)：2002CB410804)“長(zhǎng)江、珠江三角洲地區(qū)土壤和大氣環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律與調(diào)控原理”子課題“重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中遷移、轉(zhuǎn)化、積累規(guī)律與農(nóng)產(chǎn)品安全”的組成部分。根據(jù)

2、國(guó)家項(xiàng)目的特定研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)的要求，本研究選擇了長(zhǎng)江三角洲的黃泥砂田(黃紅壤性水稻土Clayey kaolinitie thermic aerie endoaqraalf(Ustaxonomy))、黃松田(Loamy mixed active thermic typic endoaqualf)兩種有代表性人為耕作土壤，在溫室中設(shè)計(jì)Cd、Hg單因素濃度分別為3、10、30mg/kg，復(fù)合污染濃度為10mg/kgCd、Hg分別與濃度為3、1

3、0、30mg/kg的Hg、Cd相交互。預(yù)培養(yǎng)平衡60天。然后直播青菜種子，每盆15粒。分別于青菜種植前，青菜生長(zhǎng)30天和45天時(shí)取土樣，測(cè)定土壤微生物活性(土壤微生物量碳、微生物商、微生物代謝熵、土壤基礎(chǔ)呼吸、微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤酶活性)指標(biāo)。同時(shí)測(cè)定青菜種植前和青菜生長(zhǎng)45天時(shí)土壤中Cd、Hg各形態(tài)：交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)的含量；青菜種植45天時(shí)，測(cè)定收獲的青菜葉綠素和脯氨酸生理指標(biāo)和抗壞血酸(Vc)品質(zhì)

4、指標(biāo)，結(jié)果如下： (1)青菜生長(zhǎng)45天和0天時(shí)，Cd、Hg各形態(tài)百分含量表現(xiàn)為碳酸鹽結(jié)合態(tài)>有機(jī)結(jié)合態(tài)>交換態(tài)>鐵錳氧化態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)。45天和0天同一汞水平相比，有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)和鐵錳氧化態(tài)百分含量增大，碳酸鹽結(jié)合態(tài)和交換態(tài)百分含量減少。青菜同一生長(zhǎng)周期，隨汞濃度的增加，有機(jī)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)百分含量減少；隨汞濃度的增加碳酸鹽結(jié)合態(tài)和交換態(tài)百分含量增大。45天和0天同一鎘水平相比，交換態(tài)、碳酸鹽、殘?jiān)鼞B(tài)、鐵錳氧化態(tài)態(tài)百分

5、含量減少，有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘增加；但青菜同一生長(zhǎng)周期碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化態(tài)百分含量隨濃度增加而增大，單因素鎘有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)百分含量隨濃度增加而增大，但復(fù)合污染時(shí)則隨濃度增加而減少。 (2)兩種土壤在外加單因素Cd、Hg時(shí)，3mg/kg對(duì)土壤酶活性影響不大，30mg/kg時(shí)，則使土壤脲酶，磷酸酶活性降低。在鎘、汞的影響下，土壤的微生物生態(tài)特征發(fā)生了改變，表現(xiàn)在：同一階段各污染水平與對(duì)照相比，微生物量、微生物商降低；呼吸作用微生物代

6、謝熵明顯升高，隨著濃度升高(3mg/kg)，微生物量和微生物商降低，代謝熵和呼吸作用上升。在青菜種植下，隨著青菜生長(zhǎng)周期的延長(zhǎng)，微生物量增加，微生物商和微生物代謝熵減弱，酶活性有所上升。 (3)Cd、Hg復(fù)合污染時(shí)，呈輕微的協(xié)同作用，對(duì)微生物生態(tài)指標(biāo)(土壤微生物量、土壤微生物商、土壤呼吸強(qiáng)度和土壤代謝熵)的影響大于單因素，毒害作用表現(xiàn)總體表現(xiàn)為Cd+Hg>Hg>Cd的規(guī)律。PIYA結(jié)果揭示：Cd、Hg復(fù)合污染使兩種土壤的微生物群

7、落結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，表現(xiàn)在細(xì)菌的數(shù)目減少，真菌數(shù)目有所增加，放線菌在兩種土壤中變化不同，在黃紅壤中總體隨著交互濃度增大呈下降趨勢(shì)，而小粉土中在Cd3、10mg/kg與Hg交互時(shí)，放線菌數(shù)量呈增加趨勢(shì)，但Cd30mg/kg與Hg交互和Hg與Cd交互時(shí)，隨濃度增加，放線菌含量呈較少趨勢(shì)。革蘭氏陰性菌與革蘭氏陽(yáng)性菌的比值逐漸增加。與無(wú)污染對(duì)照相比，隨著Cd、Hg復(fù)合濃度的增大，土壤微生物量總數(shù)下降，微生物群落結(jié)構(gòu)改變顯著。根據(jù)本試驗(yàn)重金屬

8、對(duì)土壤微生物生態(tài)特征的影響變化，得出土壤微生物受到Cd、Hg明顯的危害的臨界濃度為10mg/kg和3mg/kg。 (4)青菜在受到高濃度Cd、Hg污染時(shí)，形態(tài)和生物量并沒有受到明顯的影響，說(shuō)明青菜是一種重金屬耐性植物，但對(duì)青菜的部分生理指標(biāo)產(chǎn)生了顯著影響，如葉綠素和抗壞血酸Vc隨著Cd、Hg濃度增加而降低，而脯氨酸則隨之增加。 (5)重金屬形態(tài)與青菜各生理指標(biāo)和土壤微生物活性指標(biāo)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：兩種土壤青菜45天