冰草對(duì)鉛污染土壤改良修護(hù)技術(shù)研究

馬 盼，姜慧玲，呂 亮，楊苗苗

(濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東濟(jì)南 250300)

目前，土壤重金屬改良方法主要有水利改良[1]、化學(xué)改良[2]、生物改良[3]和物理改良[4]。各種改良方法的方式、作用與目的各不相同，但都為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的水、鹽、肥、氣環(huán)境，維持土地的可持續(xù)利用。其中生物改良中的直接利用耐鹽植物進(jìn)行種植的方法最為綠色，最具有生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，十分可行[5]。

為此，利用生物措施，采用直接種植冰草既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的土壤改良修護(hù)方法，分析種植冰草后的土壤pH、堿解氮、速效磷、速效鉀和有效態(tài)鋅、鐵、錳、銅的含量等，探究冰草是否具有改良修護(hù)鉛污染土壤的作用。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1非洲冰草。從山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院購置非洲冰草種子，并且育苗成功。選擇生長(zhǎng)旺盛的冰草幼苗種植于不同處理的土壤中。

1.1.2土壤風(fēng)干磨細(xì)和過篩。風(fēng)干：新鮮樣品土壤應(yīng)風(fēng)干，將樣品放在干凈的紙上，鋪展薄層，室內(nèi)通風(fēng)干燥，避免直接暴露在陽光下。 空氣干燥處應(yīng)防止酸、堿等氣體和灰塵的污染。 當(dāng)土壤樣品處于半干燥狀態(tài)時(shí)，建議及時(shí)搗碎大塊土壤，或在40 ℃以下干燥土壤。

磨細(xì)和過篩：采用4分法取適量的干燥樣品，并從土壤其他部位(如動(dòng)物和植物殘余物、磚塊、石頭等)中取出入侵者，然后用圓棒粉碎土壤，分別用篩孔尺寸20目和100目的篩子將不同的風(fēng)干土樣在木板上分別進(jìn)行研磨(切記防止土樣之間的交叉污染)，再將研磨好的土分別用馬克筆標(biāo)記好目數(shù)、土樣名稱和時(shí)間，并用試驗(yàn)塑料袋裝好備用，在儲(chǔ)存期間，樣品應(yīng)避免日光、熱量、水分、酸和堿的影響。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)取黃土(沒有被污染的土)加入Pb(NO3)2粉末，形成含有Pb2+不同濃度梯度的土壤，然后用不同濃度的土壤種植相同棵數(shù)的冰草。該試驗(yàn)根據(jù)Pb2+的濃度設(shè)3個(gè)處理，每處理6個(gè)花盆，每盆都取土6 kg，分別按400 mg/kg(處理①)、600 mg/kg(處理②)、1 600 mg/kg(處理③)的量將Pb(NO3)2粉末加入到花盆土壤中，種植冰草。以原黃土6盆(每盆土重6 kg)為對(duì)照(CK)。

1.3試驗(yàn)儀器試驗(yàn)主要用到的儀器和設(shè)備如下：恒溫往復(fù)振蕩機(jī)SHA-B-A(紹興市蘇珀儀器有限公司)、火焰光度計(jì)FP640(上海之信儀器有限公司)、可見分光光度計(jì)V1100D(上海美譜達(dá)儀器有限公司)、酸度計(jì)PHS-25(上海雷磁儀器有限公司)、電子天平Y(jié)P(余姚市金諾天平儀器有限公司)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀725-ES(美國(guó)瓦里安)、智能微波消儀MD6C-6H(深圳市三利化學(xué)品有限公司)、移液槍多量程可選(艾本德儀器有限公司)、趕酸器H28455(北京恒奧德儀器儀表有限公司)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀7500(美國(guó)安捷倫公司)。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法土壤水解性氮的測(cè)定參照森林土壤水解性氮的測(cè)定：中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1299—1999；土壤速效鉀的測(cè)定參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 889—2004；土壤有效磷的測(cè)定參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.7—2014；土壤有效態(tài)鋅、鐵、錳、銅含量的測(cè)定參照二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提法、中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 890—2004；重金屬測(cè)定采用微波消解法；pH的測(cè)定用玻璃電極法；土壤水溶性鹽總量的測(cè)定參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.16—2006。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤N、P、K含量的變化種植冰草前和種植冰草后土壤理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果見表1。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，種植冰草后的土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量有所降低。種植冰草前土壤pH為8.05，為堿性土壤，種植冰草后土壤的pH、水溶性鹽含量都有所下降，由此可見冰草對(duì)改良土壤鹽堿度有明顯的效果。

表1 土壤理化性質(zhì)

2.2土壤微量元素含量的變化由表2可知，土壤微量元素是土壤肥力的重要組成部分之一[6]，而有效態(tài)是能夠被植物吸收和利用的部分微量元素，微量元素不僅影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，重要的是還影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。因此，改良土壤的關(guān)鍵還要看土壤的有效態(tài)鋅、鐵、錳、銅含量。從表2可知，種植冰草后的土壤有效態(tài)銅、鐵、錳、鋅的含量都呈下降趨勢(shì)。

表2 土壤微量元素含量

2.3土壤重金屬含量的變化種植冰草前后土壤重金屬含量見表3。分析數(shù)據(jù)可知，種植冰草后，重金屬的含量都不同程度的有所降低。其中鉛離子的含量降低最明顯。處理①中Pb2+含量400 mg/kg的土壤種植冰草后降低到2.650 mg/kg，降低了99.34%；Pb2+含量600 mg/kg的土壤種植冰草后降到3.186 mk/kg，降低了99.47%；Pb2+含量1 600 mg/kg的土壤種植冰草后降低到9.995 mg/kg，降低了99.38%；對(duì)照組黃土原來的鉛含量2.740 mg/kg，種植冰草后降到0.021 mg/kg，降低了99.23%。Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg的含量也有明顯的下降趨勢(shì)。可以看出冰草對(duì)鉛污染的土壤具有明顯的改良作用，進(jìn)一步研究這種利用種植冰草的生物技術(shù)改良修復(fù)鉛污染的土壤意義重大。

2.4冰草中重金屬含量的變化冰草采收后，打樣測(cè)得冰草中重金屬含量見表4。分析數(shù)據(jù)可知，不同濃度Pb2+含量的土壤種植冰草后，冰草的重金屬含量增加趨勢(shì)與土壤的Pb2+含量成正比，說明越是重金屬污染嚴(yán)重的土壤，冰草對(duì)其重金屬吸收的含量越高。可見冰草具有改良鉛等重金屬污染土壤的作用。

表3 土壤重金屬含量

表4 冰草中重金屬含量

3 結(jié)論

通過對(duì)種植冰草前后不同濃度Pb2+含量的土壤進(jìn)行理化分析，發(fā)現(xiàn)冰草具有降解鉛污染土壤的能力。含有不同Pb2+濃度的土壤在種植冰草后，通過測(cè)定種植冰草后不同土壤的pH和水溶性鹽含量發(fā)現(xiàn)，土壤在種植冰草后，pH和水溶性鹽的含量都明顯下降，說明冰草吸收土壤中的鹽分，起到降低土壤鹽堿度的作用，而且土壤中的重金屬含量都有所降低，說明冰草不僅具有改良鹽堿地的作用，還具有改良重金屬污染土壤的潛能。特別是冰草種植后各處理和對(duì)照中，土壤中Pb2+的含量都降低了99%以上，說明冰草可以改良修復(fù)鉛污染的土壤。

[1] 黃益宗，郝曉偉，雷鳴，等.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實(shí)踐[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32(3)：409-417.

[2] 王福春，雷浩，劉能生，等.生物質(zhì)基金屬吸附材料的研究進(jìn)展[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2017，42(1)：19-25.

[3] 陳建軍，于蔚，祖艷群，等.玉米(Zeamays)對(duì)鎘積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的品種差異研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，23(10)：1671-1676.

[4] WANG J L，CHEN C.Biosorbents for heavy metals removal and their future[J].Biotechnology advances，2009，27(2)：195-226.

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[6] 萬有強(qiáng)，陳強(qiáng)，李雪梅，等.水城縣紅陽獼猴桃主產(chǎn)區(qū)的土壤肥力及微量元素含量評(píng)價(jià)[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(10)：107-110.