重金属污染对凤丹生长及凤丹根际土壤环境的影响

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伴随着现代经济的快速发展,各种行业的迅速崛起,重金属的使用范围也大大扩展,重金属的需求量日益增大,这些造就了采矿业的大量开采。在取得经济回报的同时,由采矿业所带来的重金属污染也越来越严重。安徽铜陵是我国重要的采铜地区之一,大规模的开采产生了大量的尾矿,覆盖了大面积的土地。尾矿中重金属含量极高,它不仅会对土壤造成严重的危害,对环境产生严重的污染,同时还会对其中生长的植物带来伤害。  凤丹(Paeoniaostii),又名杨山牡丹,凤丹的根皮即丹皮,具有清热、解毒和保健等功效,近年来,还被广泛应用于临床,需求量大。凤丹主要产于铜陵、南陵等地,其中铜陵凤凰山所产凤丹丹皮品质最为上乘,位列全国之首,畅销中外。为增加收益,当地农民在铜陵凤凰山尾矿库附近直接或覆土种植凤丹。但由于该库附近分布着大量的一种或多种重金属,这势必会影响凤皮中重金属的含量,进而危害人体健康。目前,尾矿区的重金属污染已经成为环境污染治理的重点,尾矿区重金属污染污染问题亟需解决。为此,本文采取盆栽的方法,研究在各浓度的重金属污染条件下凤丹的生长情况及凤丹根际土壤的各项指标,研究并寻求重金属污染的监测和治理方法。主要结论如下:  (1)在重金属Cu污染条件下,凤丹的株高、根长、地上鲜重和地下鲜重分别随着Cu浓度的升高呈现出先增加后减少的趋势;叶绿素a和叶绿素b的含量均随Cu浓度的升高呈现先增加后减少的趋势;凤丹叶片的抗氧化物酶活性和丹皮酚的含量同样随着Cu浓度的升高表现为先增大后减少,可见Cu浓度对凤丹的生长表现为低浓度促进、高浓度抑制。凤丹根际土壤微生物数量随着重金属Cu浓度的升高出现先增加后减少的趋势,它们对重金属Cu的敏感性表现为放线菌>真菌>细菌,且微生物数量表现为实验组>对照组,由此可见凤丹的生长能够降低铜污染对土壤微生物的抑制作用,减少土壤微生物数量的下降;添加重金属Cu使土壤的电导率、pH及氧化还原电位呈现先增加后减少的趋势,土壤养分随铜浓度的增加出现较小的先增后减的波动。凤丹的种植对铜污染土壤的理化性质有一定的改良作用,栽种凤丹可以稳定土壤的电导率、pH及氧化还原电位;凤丹的生长可改良土壤生态环境系统,提高土壤有机质、氮、磷和钾的含量,减少土壤养分的流失。  (2)在重金属Pb污染条件下,凤丹的株高、根长、地上和地下鲜重均与Pb的添加浓度相关性显著,相关性大小顺序为株高>根长>地下>地上。叶绿素a和叶绿素b的含量与重金属Pb的浓度表现为极显著负相关,丙二醛的含量与Pb的浓度表现为极显著正相关。凤丹的CAT、POD、SOD和丹皮酚含量均随Pb浓度的升高呈现先增加后减少的趋势。重金属Pb对凤丹根际土的影响表现为:微生物的数量、土壤的理化性质和土壤的养分含量均随着Pb浓度的升高先增加后减少,且土壤微生物数量与土壤养分含量为极显著正相关,其中,微生物数量和土壤养分表现为实验组>对照组。  (3)在重金属Cd污染条件下,随着土壤Cd浓度的升高,凤丹的株高、根长、地上鲜重和地下鲜重、叶绿素a和叶绿素b均逐渐下降,丙二醛含量逐渐升高,可见重金属Cd的污染危害较大,对凤丹的毒害作用较强。随着重金属Cd浓度的升高,微生物数量关系为实验组>对照组;土壤理化性质和土壤的养分含量随Cd浓度的升高而降低,实验组和对照组相比,土壤理化性质和养分含量表现为:实验组>对照组。Cd污染土壤中的大部分重金属Cd主要集中在凤丹的根部,这样就大大减少了土壤中的Cd含量,降低了重金属Cd对土壤养分和土壤理化性质的影响,从而增加了土壤中的微生物数量。
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