水淹條件下秋華柳對Cd污染土壤生化特征的影響.pdf

1、三峽工程完成蓄水后，庫區(qū)形成面積達(dá)349km2，反復(fù)經(jīng)歷“淹沒-干旱-淹沒”過程的消落帶，采用植被重建的方式是治理受損的消落帶生態(tài)系統(tǒng)行之有效的方法。此外，三峽庫區(qū)消落帶土壤重金屬污染處于警戒狀態(tài)，主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)元素為Cd。在對三峽庫區(qū)消落帶進(jìn)行植被重建的同時(shí)，聯(lián)合進(jìn)行重金屬植物修復(fù)將達(dá)到事半功倍的效果。以耐水淹和耐重金屬的秋華柳(Salix variegata Franch.)作為試驗(yàn)材料，從土壤角度出發(fā)，對土壤化學(xué)性質(zhì)、Cd全量及各形

2、態(tài)Cd含量、土壤微生物數(shù)量以及酶活性等生化特征進(jìn)行了研究，探究秋華柳在水淹條件下對Cd污染土壤的修復(fù)能力。
　　設(shè)置無植物和種植秋華柳兩個(gè)處理組，分別對兩組設(shè)置兩個(gè)水分處理組：正常供水組（CK）及土壤表面以上5cm水淹組（FL），四個(gè)鎘濃度處理組：對照組（0mg·kg-1）、低濃度（0.5mg·kg-1）、中濃度（2mg·kg-1）及高濃度（10mg·kg-1）。主要研究結(jié)果如下：
　　1．水淹條件下秋華柳種植對Cd污染土壤

3、主要化學(xué)性質(zhì)的影響
　　與無植物組土壤相比，種植秋華柳均顯著降低30d和60d土壤pH值，使其更加趨于中性(P＜0.01)；水淹顯著降低第60d土壤pH值(P＜0.01)；30d土壤中，無植物正常供水（CK）及種植秋華柳正常供水組（PCK）土壤pH值均呈現(xiàn)出隨Cd處理濃度增大而增大的趨勢。種植秋華柳顯著降低第30d全氮和60d土壤全氮及全鉀含量(P＜0.05)；水淹顯著降低第30d全磷含量，60d土壤全氮、全磷及全鉀含量(P＜0.

4、05)。水淹對土壤營養(yǎng)元素有較強(qiáng)的溶出效應(yīng)，且隨時(shí)間延長，其溶出效應(yīng)有可能越強(qiáng)，有增加水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。但秋華柳對土壤營養(yǎng)元素全量有較好的吸收能力，能在一定程度上減緩?fù)寥乐械紫蛩w的釋放，降低水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。
　　種植秋華柳顯著提高第60d土壤堿解氮含量(P＜0.05)；水淹顯著提高第30d、60d土壤堿解氮含量(P＜0.05)。水淹顯著降低第30d土壤有效磷含量(P＜0.05)，植物及水分處理均顯著影響第30d和60d土壤速

5、效鉀含量(P＜0.05)。除30d土壤pH值外，Cd濃度處理對種植秋華柳土壤化學(xué)性質(zhì)均無顯著影響(P＞0.05)。方差分析表明Cd濃度處理與植物或水分的交互作用對土壤化學(xué)性質(zhì)有一定顯著影響(P＜0.05)，說明土壤Cd的存在對土壤營養(yǎng)元素會有一定影響，其具體機(jī)理尚需進(jìn)一步探究。
　　從土壤營養(yǎng)元素吸收的角度亦可反映出秋華柳對土壤Cd脅迫有較好的耐受和適應(yīng)能力。
　　2．水淹條件下秋華柳種植對土壤Cd含量及形態(tài)的影響
　

6、　Cd處理濃度越高，土壤中Cd活性態(tài)濃度越高，生物毒性越強(qiáng)。水淹顯著降低土壤活性態(tài)Cd濃度（P＜0.05），增大Cd污染土壤植物修復(fù)難度。種植秋華柳對30 d土壤Cd全量及各形態(tài)Cd濃度均無顯著影響（P＞0.05）；對第60d土壤中交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Cd濃度以及60d水淹組土壤Cd全量均有顯著影響（P＜0.05）。秋華柳種植顯著降低土壤Cd遷移系數(shù)，30d正常供水組、水淹組以及60d正常供水組和水淹組平均降幅分別為2.0％、4.12

7、%、9.71%、9.32%，二組降幅差異不大。處理時(shí)間過短和試驗(yàn)用苗生物量偏小可能是秋華柳對土壤全量Cd影響不大的主要原因。本研究表明：水淹生境下，秋華柳對Cd污染的土壤仍有較好的修復(fù)能力，且隨時(shí)間延長，其修復(fù)效果有可能越好。
　　3．水淹條件下秋華柳種植對Cd污染土壤微生物數(shù)量的影響
　　種植秋華柳顯著提高第60d土壤細(xì)菌數(shù)量（P<0.05）。水淹顯著降低第60d土壤中細(xì)菌數(shù)、真菌數(shù)，顯著降低第120d土壤放線菌數(shù)及真菌數(shù)

8、（P<0.05）。高濃度的Cd濃度處理組土壤中各微生物數(shù)量低于對照組和低濃度處理組，但方差分析表明Cd濃度處理對土壤各微生物數(shù)量的影響未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，Cd處理濃度不夠高可能是其主要原因。種植秋華柳對土壤微生物數(shù)量有一定改善作用，其成效不如前人以超富集植物為研究對象的改善效果明顯，Cd處理濃度較低，對微生物未造成嚴(yán)重脅迫，可能是其主要原因。
　　4．水淹條件下秋華柳種植對Cd污染土壤酶活性的影響
　　種植秋華柳

9、顯著提高了60 d土壤磷酸酶活性以及120d土壤脲酶和蔗糖酶活性（P<0.05）；水淹顯著降低第60d土壤磷酸酶活性及第120d土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性（P<0.05）；各處理組土壤酶活性隨Cd處理濃度的增大均大致表現(xiàn)出先增高后降低的趨勢，高濃度處理組（10mg·kg-1）酶活性均低于對照組（無外源Cd添加處理組）。其中，60d土壤磷酸酶活性及120d脲酶活性對Cd濃度處理的響應(yīng)達(dá)到顯著水平（P<0.05）。秋華柳對正常供水及水淹組

10、土壤中酶活性均有一定程度的提高，表明秋華柳對土壤酶活也有一定改善作用。土壤微生物數(shù)量與酶活性相關(guān)性較大，且對土壤Cd脅迫均較為敏感，將這兩類指標(biāo)結(jié)合起來作為判斷土壤Cd污染程度和治理成效指標(biāo)更為合理。
　　綜上，本研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行水淹和Cd雙重脅迫的情況下，秋華柳在試驗(yàn)處理期間存活率達(dá)100%。水淹對土壤營養(yǎng)元素有較強(qiáng)的溶出效應(yīng)，但秋華柳對土壤營養(yǎng)元素全量有較好的吸收能力，故能在一定程度上降低水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。短期時(shí)間內(nèi)秋華柳對水