南京棲霞重金屬污染區(qū)植物富集重金屬效應(yīng)及其根際微生物特性分析

1、南京棲霞重金屬污染區(qū)植物富集重金屬效應(yīng)及其根際微生物特性分析言言前前 礦產(chǎn)資源開采極大的改變了地球表面景觀和破壞了地表生態(tài)系統(tǒng)，礦冶周邊地區(qū)產(chǎn)生了嚴(yán)重的重金屬污染。重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)因其成本低廉、環(huán)境友好而成為世界各國關(guān)注的熱點(diǎn)。但是其在實(shí)施過程中也存在不少問題。 根際微生物在土壤中具有一些特殊的功能。因此，植物與微生物聯(lián)合對(duì)重金屬 污 染 土 壤 的 修 復(fù) 已 經(jīng) 成 為 生 物 修 復(fù) 研 究熱點(diǎn)。 南京棲霞鉛鋅銀礦開采和冶煉的金屬有Zn、Pb 和 Mn。多年的礦冶生產(chǎn)活動(dòng)向周圍土壤環(huán)境釋放了大量重金屬。該鉛鋅銀礦周圍農(nóng)田樣點(diǎn)的土壤重金屬 Pb、Cu、Zn、Cd總量的平均值分別

2、是土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的 5倍、3 倍、8 倍、26 倍。本文調(diào)查了這一重金屬污染區(qū)域植物富集重金屬的特點(diǎn)，并對(duì)根際細(xì)菌、土壤酶活性等進(jìn)行了研究，以期揭示影響植物吸收重金屬的因素，為植物-微生物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤提供參考。1.材料和方法 1 樣品采集及預(yù)處理 土壤和植物樣品的采集是沿貨場公路兩邊由南向北，以 500 m 左右的間距設(shè)置采樣點(diǎn)，分別采集 5 種植物:反枝莧（A），一年蓬（B），苦苣菜（C），茼草（D）和龍葵（E）。將植物連根帶土裝入滅菌袋中，每種植物采 3 株，帶回實(shí)驗(yàn)室，4保存。采用抖根法將根際土壤與非根際土壤分開。另外采集未生長植物樣點(diǎn)土壤（F） 3 份，作為對(duì)照。新鮮

3、土壤用于細(xì)菌計(jì)數(shù)。土壤樣品在室內(nèi)自然風(fēng)干，木棒搗碎過 10 目篩，進(jìn)行土壤樣品 pH 等理化性質(zhì)、土壤酶活性和重金屬有效態(tài)測定；過 100 目篩進(jìn)行土壤重金屬全量的測定。植物樣本經(jīng)清洗后，分成根、莖、葉，烘干后進(jìn)行重金屬含量的測定。1.2 樣品分析與數(shù)據(jù)處理待測項(xiàng)目測定方法根際細(xì)菌數(shù)量（cfu g-1）LB培養(yǎng)基30恒溫培養(yǎng)3d,計(jì)數(shù)Pb抗性細(xì)菌數(shù)量（cfu g-1）含Pb100mg L-1 的LB培養(yǎng)基30恒溫培養(yǎng)3d,計(jì)數(shù)脲酶活性（mg g-1h-1）靛酚藍(lán)比色法轉(zhuǎn)氨酶活性（mg g-1h-1）3，5-二硝基水楊酸比色法土壤pH水土比2.5:1，玻璃電極法土壤有機(jī)質(zhì)（g Kg-1）重鉻酸鉀

4、容量法CEC（cmol Kg-1）多次交換法土壤重金屬全量（mg Kg-1） HNO3-HCl 消煮定容土壤重金屬有效態(tài)含量（mg Kg-1）二乙基三胺五乙酸（DTPA）提取植物重金屬全量（mg Kg-1） HNO3-HClO4消煮定容植物重金屬含量（mg Kg-1） ICP-AES 法測定土壤重金屬綜合污染指數(shù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法2.結(jié)果與分析2. 1 植物根際土壤性質(zhì)及重金屬污染狀況 2. 2 植物對(duì)重金屬的積累特點(diǎn) 2. 3 植物根際土壤細(xì)菌數(shù)量和土壤酶活性 植物根際土壤是植物與土壤直接進(jìn)行物質(zhì)交換的最為活躍的場所，而土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性是影響根際土壤綜合作用的主要因素，對(duì)植株的生

5、長起著至關(guān)重要的作用。通常情況下，重金屬污染對(duì)微生物有兩種效應(yīng): 一是不適應(yīng)生長的微生物種類數(shù)量的減少或滅絕；二是適應(yīng)生長的微生物種類數(shù)量增大與優(yōu)勢(shì)化，進(jìn)而導(dǎo)致微生物種群和群落的分布發(fā)生改變。 圖 1 土壤中細(xì)菌、Pb 抗性細(xì)菌數(shù)量 土壤酶是土壤有機(jī)體的代謝動(dòng)力，在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)方面扮演重要的角色。脲酶能酶促有機(jī)質(zhì)分子中肽鍵的水解，通常情況下土壤脲酶活性與土壤微生物數(shù)量、有機(jī)質(zhì)含量等呈正相關(guān)，可以表征土壤的氮素狀況。轉(zhuǎn)化酶活性與土壤中腐殖質(zhì)、水溶性有機(jī)質(zhì)的含量以及微生物數(shù)量及其活動(dòng)呈正相關(guān)，通常表征土壤的熟化程度和肥力水平。本研究中 5 種植物的根際土壤酶活性均高于無植物生長對(duì)照土壤（圖

6、2、圖 3），尤其是茼草和龍葵這兩種植物。 圖 2 脲酶活性圖 3 轉(zhuǎn)化酶活性 表4 土壤不同形態(tài)重金屬與土壤酶、根際細(xì)菌數(shù)量的相關(guān)性 Tab.4 Relevance between Different forms of heavy metal andrhizosphere bacteria and soil enzymes論論結(jié)結(jié) 1）南京棲霞貨場公路土壤受到重金屬不同程度的污染，重金屬污染物主要為 Zn、Cd、Pb 和 Cu。貨場公路邊植物有較強(qiáng)的吸收重金屬的能力，并且對(duì) Zn 和 Cd 具有較強(qiáng)的向上轉(zhuǎn)運(yùn)能力，龍葵和茼草對(duì) Cd 的富集系數(shù)大于 1。 2）植物根際可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量和 Pb 抗性細(xì)菌數(shù)量達(dá)到 107 cfu g 1 干土，土壤轉(zhuǎn)化酶活性較高。根際土壤細(xì)菌尤其是具有重金屬抗性的活性細(xì)菌有可能促進(jìn)土壤重金屬的活化，由此促進(jìn)植物