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土壤镉污染下生物炭对小白菜生长及镉浓度的影响

2021-03-26 13:21编辑: www.jxszl.com景先生毕设
以小白菜为研究材料,研究了在土壤镉污染情况下,分别添加0.5%、1%、2%、5%生物炭对小白菜植株生长以及镉富集情况的影响。结果表明,添加0.5%的生物炭可以显著提高小白菜株高和鲜重,而随着生物炭添加量的增加,小白菜株高并没有继续显著增加,鲜重却随着添加量的增加而出现下降趋势。随着生物炭添加量的增加,小白菜植株镉含量显著下降。小白菜植株中,叶片镉含量显著高于叶柄。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料和方法2
1.1实验材料 2
1.2实验处理 2
1.3采样及样品分析方法2
1.4数据统计2
2 实验结果3
2.1小白菜生长情况3
2.1.1株高3
2.1.2鲜重3
2.2小白菜植株镉含量 4
2.2.1全镉含量4
2.2.2镉在小白菜不同部位的分布情况4
2.3 土壤pH值5
2.4 土壤有效镉量5
3 讨论6
4 结论6
致谢7
参考文献7
土壤镉污染下生物炭对小白菜生长及镉浓度的影响
引言
引言:镉作为一种活泼的重金属元素,易于在自然环境中流动,对生命体毒性大,可经食物链在人体中富集,对人体有很高的毒性和致病性,且难以通过新陈代谢排出[1]。近年来我国工业化高速发展,化石燃料燃烧、矿山开采、冶金等行业产生的工业废水废气的不合理排放以及矿渣堆积成为土壤中镉元素的一个重要来源,同时,电镀、电池生产等电解行业在生产过程中也会产生大量的镉污染。从全国范围看,我国镉污染程度大体呈现由北到南逐渐上升的趋势。我国镉污染农田大多是由引用污水灌溉导致的。据统计,仅90年代初我国引用污水灌溉的农田就达1.4×106hm2,镉污染耕地达1.3×104hm2,土壤镉含量为2.5—23.0mg/kg,可见我国镉污染日益严重[2]。典型区域如沈阳张士灌区,土壤污染面积达13%;上海蚂蚁浜地区的受污染土壤镉含量最高值达130mg/kg[3]。大面积的农田土壤被镉污染必然导致农 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥ 
作物的污染,进而在人体中富集并导致健康问题,如江西省某县因镉污染形成的“镉米”区、日本神通川流域的“痛痛病”事件等。
目前国内外普遍采用的治理方法主要分为物理方法、化学方法和生物方法三种,物理方法主要是对受污染土壤进行淋洗或者对受污染土壤进行电化,使重金属在电极处富集以便于收集,效果虽然较好但是不适合大面积使用,且淋洗液去路也值得商榷;生物修复则是普遍认为最有效且对于环境影响最低的,主要是利用植物或者土壤微生物对受污染土壤中的重金属进行富集和集中处理,但是也有研究显示生物修复尤其是植物修复,对于多种重金属污染的土壤没有很好的效果,且受自然环境等外部条件的制约较严重,并没有达到人们所预期的效益[4]。化学方法则有无机物、有机物、无机有机混合物三种方法,有机物土壤改良剂由于其会随着时间被土壤微生物分解,可能会将其富集或固定的的重金属再次释放,令植物大量吸收,因此也有一定的的风险。而近年来,生物炭在农田镉污染修复中成为一种新兴的土壤添加剂,且取得了不错的效果 [58]。生物炭比表面积巨大,吸附能力强,同时生物炭大多可以由农业废弃物加工制成,这不仅是一种新的处理农业废弃物如秸秆等的方法,同时也可以为生物炭治理重金属污染土壤提供充足的生物炭来源,是一种一举两得互利双赢的处理方法。且有研究显示,不同原料制成的生物炭甚至不同温度下以相同原料制作而成的生物炭对于重金属污染土壤的作用效果也不尽相同[9],可能可以以此发展为一项能够针对不同重金属污染情况,以不同生物炭进行针对性治理的技术,这将为重金属污染土壤的治理提供一个更加有效且高效的思路,尤其是对于大面积的重金属污染土壤,可能是一种极有发展前景的治理方法。
针对生物炭治理重金属污染土壤的优良前景,本文研究了一种秸秆生物炭对于土壤镉污染下小白菜生长情况及植株镉富集的影响。
1 材料和方法
1.1 实验材料
研究表明,不论在冬季还是在夏季,小白菜品种“小叶青”都表现出较高的镉富集能力,因此本实验采用该小白菜品种作为供试作物[10]。
用于试验的土壤采集于某地的农田中,采样深度约为020cm。采集的土壤经过风干粉碎过筛后备用。所采土壤的基本理化性质为:总有机质14.54g/kg;速效钾0.269 g/kg;缓效钾0.707 g/kg;铵态氮17.68μg/g;硝态氮78.5μg/g;有效P0.141 g/kg;有效铁98.63μg/g;生物有效态镉0.169μg/g;总镉0.465μg/g;pH6.96。
本次试验采用中国科学院南京土壤研究所提供的秸秆生物炭(花生秸秆,升温速率20℃/min,550℃隔氧保温5小时),研磨过1mm口径筛后备用。
1.2 实验处理
本次试验设置了四个不同的生物炭浓度梯度,分别为0.5%、1.0%、2.0%、5.0%。
将采集的土壤经过风干后,碾碎并过筛,装填在口径30cm,高30cm的花盆中,每个花盆装填土壤2kg,精确称重,并均匀的混入经过精确称量的土壤添加剂,即生物炭。
在土壤生物有效态镉含量的基础上,为使试验结果更加容易检测分析,以添加硝酸镉溶液的方法调节土壤总镉含量至1.5mg/kg。
为了模拟大田环境下植物的生长情况,所有花盆都露天摆放,手工除虫,未进行避雨遮阳等处理。
每个花盆中分别播种1020粒小白菜种子,用保鲜膜覆盖花盆口以保证萌发时种子所需的温度和湿度条件,约3至4天后,大部分种子正常发芽,此时去除花盆口覆盖的保鲜膜以保证通风,待小白菜生长至四叶一心时,第一次间苗,大概去除一半的小白菜苗,以保证小白菜的正常生长空间,大概15天后,进行第二次间苗,保证每盆有3棵长势良好发育正常的小白菜。小白菜生长周期共46天。期间每日早晚以清水浇透土壤,每周一以1/4Hogland营养液代替清水进行浇灌。
1.3 采样及样品分析方法
测量地上部分的株高,分别量取最高点和最低点叶片的高度,以平均数作为该植株株高;分别采取植株地上部分样品,称取鲜重后用去离子水洗净,分离小白菜的叶片和叶柄,分别擦干后装于干燥纸袋中,放置于烘箱内,在105℃条件下烘干至重量不再变化,称取植株地上部分的干重。经HNO3和HClO4(4:1,v/v)消解,石墨炉原子吸收法测定植株镉含量[11]。
1.4 数据统计
实验数据采用SPSS13.0及Microsoft Excel 2016分析。
2 实验结果

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