植物联合真菌原位模拟修复稀土尾矿重金属Cd污染

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江西赣州地区分布着全球稀有的离子吸附型稀土矿,其开采工艺主要为原地浸矿,长期的原位浸提对当地的土壤环境造成了极大的污染风险,土壤重金属污染问题亟待解决。本论文以寻乌县原地浸矿工艺的典型离子吸附型稀土尾矿为研究对象,开展了植物联合真菌治理矿区重金属Cd污染研究,通过投加外源性Cd,设置了不同梯度(0、0.2、0.6、1 mg/kg)的模拟Cd污染,以苎麻和雀稗为宿主植物,与两种广泛存在于稀土矿山的真菌之间组合研究对Cd污染治理效果及对宿主植物的生长状况影响,运用描述性统计、均值分析、非参检验、主成分分析等方法,探讨不同植物和真菌的组合对稀土矿山重金属Cd污染的处理效果,及应用于重金属污染污染土壤生物修复的可能性研究。得出以下主要结论:
  (1)赣南稀土矿山广泛存在的两种真菌:草酸青霉和木霉菌。
  (2)苎麻组合两种真菌生长量方面:苎麻加草酸青霉组生长程度最好。0.2mg/kg的外源性Cd的投加量对苎麻株高,叶片数量有一定促进作用,在0.2mg/kgCd条件下,添加草酸青霉组的株高,叶长、叶宽较其他组有明显优势。与对照组0mg/kgCd相比,每组植物的株高、叶长、叶宽均有增加。
  (3)苎麻组合两种真菌土壤养分变化:土壤全磷、全氮变化不大,定期施加肥料即可维持植物的生长,有机质含量显著降低,苎麻组土壤固氮能力较弱。主成分排序图中种植苎麻区环境因子PCA累积解释量达93.2%,其主要的影响因子为硝态氮、总氮和铵态氮及种植前Cd含量。
  (4)苎麻组合两种真菌处理Cd效果方面:苎麻加木霉菌组在四组中平均吸收Cd能力最强(78.11%)。苎麻地上、地下部分Cd含量方面:在0-0.6mg/kgCd投加量下,木霉菌组和草酸青霉组均能提高苎麻的转运Cd能力,在1mg/kgCd投加量下,草酸青霉的存在有显著提高苎麻转运Cd能力(2.73)。且不加菌组种植后土壤剩余Cd含量均高于接种菌组,接种菌组有利于降低土壤Cd含量。
  (5)雀稗组合两种真菌生长量方面:雀稗在木霉组中生长量最大,且随Cd梯度的提高,株长和株数均在增多;加菌组的株数均比不加菌组多,添加菌可以提高雀稗的生长量。
  (6)雀稗组合两种真菌土壤养分变化:木霉组在0.6mg/kgCd梯度处的土壤的全磷含量有明显提升,其余基本保持与种植前一致,土壤中铵态氮、硝态氮和有机质的含量显著低于种植前,相比于苎麻,雀稗具有一定的改善土壤固氮能力。主成分排序图中种植雀稗区环境因子PCA累积解释量达69.5%,其主要的影响因子为株高、硝态氮、铵态氮及SOD含量。
  (7)雀稗组合两种真菌处理Cd效果方面:雀稗从种子萌发到长成幼苗过程中,吸收重金属Cd的能力不强,去除土壤中Cd的能力平均不超50%,吸收重金属Cd的能力甚至低于15%,其中雀稗加两种菌组吸收Cd能力最高(20.16%)但接种了木霉菌的雀稗生物量高,木霉菌具有促进种子萌发的作用。
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