超积累植物的东南景天
2021-08-31 03:58:55
分类:养花问答
来源: 日夏养花网
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重金属高的土壤适宜种什么植物
重金属高的土壤适宜种什么植物你所说的涉及到土壤的植物修复。超积累植物是植物修复中的主要作物,植物体中对重金属元素的积累量超过普通植物100倍以上,超积累植物约有450种,广泛分布于植物界的45个科,大多数属于十字花科植物,以超积累镍最多,有些能同时吸收和积累2种或2种以上的重金属元素
陈同斌等首次在中国找到了砷的超富集植物蜈蚣草;对砷有很好富集作用的是大叶井口边草,其地上部分含砷量可达694mg/kg;修复土壤铅污染的富集效果较好的植物是鲁白、芥菜,这些植物在温室砂培盆栽条件下,进行铅吸收和耐性实验,发现其不仅生长快,且地上部分铅含量超过1000mg/kg,迁移总量和迁移率都很高;超富集铜的植物是鸭跖草;通过野外调查和温室栽培发现,东南景天是很好的锌超富集植物,在天然条件下的地上部分锌平均含量为4515mg/kg。
蔬菜也对土壤中的重金属有一定的富集作用。辣椒、四季豆、莴苣、红萝卜均对汞有一定的富集作用(气汞浓度为57.614.7ng/m3),富集汞的能力最强的是辣椒,最低的是莴苣。
日夏养花网姚会敏等发现,不同类蔬菜及不同品种的同类蔬菜之间,吸收和累积金属的能力存在显著差异;在杂草中筛选出龙葵等植物,茎和叶中富集系数也大于1(镉含量均超过l00mg/kg),认为是镉超积累植物。
农业科技怎么去重金属?
怎么去掉重金属(茶叶)目前,可用于农田重金属污染修复技术主要包括如下四种:工程措施;农艺调控措施;钝化修复技术;植物修复技术。
1. 工程措施
利用物理的方法进行污染土壤的修复,主要包括客土法、翻耕混匀法、去表土法、表层洁净土壤覆盖法等。客土法(换土法)指重污染土壤则多采用客土或换土的方式,但换出的土壤应进行妥善处理;稀释法(翻耕混匀)指在污染土壤中加入大量未被污染的土壤来降低重金属含量;去表土法指将受到重金属污染的表层土壤清除,然后进行翻耕;深耕翻土法(旋耕法)指污染程度轻、土层厚、面积小的污染场地可采用深耕翻土的方法。
客土法对重金属污染重、面积小的农田,特别是设施农业局部大棚土壤重金属污染具有非常明显的修复效果,不受外界条件限制,治理效果彻底;翻耕混匀法治理效果不明显;去表土法和表层洁净土壤覆盖法效果较好,但仍然需要注意下层重金属污染。
农田重金属污染工程治理技术由于涉及工程量大,费用高,只适宜用于小面积的、污染严重的土壤修复;对于大面积农田重金属污染修复不仅需要大量的人力、物力,成本高,而且容易引起农田肥力减弱,耕层破坏。日本富山县水稻田镉污染采用客土法治理,整项工程耗资407亿日元(约合3.4亿美元),覆盖神通河盆地863公顷农田(约30万人民币/亩),花费治理时间33年。
2. 农艺调控措施
主要指采取农艺方法,如水分管理、施肥调控、低累积品种替换、调节土壤pH值、调整种植结构等措施来控制农田重金属污染,直接或间接达到修复农田重金属污染的目的。研究表明:水稻全生育期淹水,可显著降低土壤镉有效态,降低稻米中镉的吸收累积。
农艺调控措施具有操作简单、费用较低、技术较成熟,缺点是修复效果有限,仅适应于农田重金属轻微和轻度污染的修复;其中,种植结构调整有可能导致农民难以接受及影响粮食数量安全。
为了降低土壤砷的毒性,一般修复措施可采用水田改旱地种植模式。但在镉砷复合污染下,水田改旱地会增加镉的生物有效性。所以镉砷污染农田治理需要统筹考虑,以免在降低镉污染的同时,却增加了砷污染。
在农田镉含量处于污染临界值附近或已受镉污染的土壤上,应避免施用高量的酸性肥料如尿素、氯化铵、普钙,以及
其他酸性物料。在常用磷、钾肥中,磷酸二铵和硫酸钾在镉污染土壤上施用更为适合。同时,在农作物生长时期,在作物茎叶表面喷施硒肥、锌肥或硅肥等微量元素,可以抑制或拮抗农作物对重金属镉、砷等的吸收累积。
在轻度重金属污染的农田种植低累积作物品种可以明显降低作物地上部重金属累积量,但低累积作物品种对重金属含量稍高的土壤不适应,需要与诸如化学钝化修复技术进行联合;此外,低积累作物品种(如水稻)来源得不到保障。
镉在不同作物中的累积大小为:葱蒜类>叶菜类>根茎类>豆类>茄果类>瓜类,所以对菜地重金属镉污染,可以通过调整农作物品种起到一定的修复效果。
3. 原位钝化修复技术
指通过调节土壤理化性质以及吸附、沉淀、离子交换、腐殖化、氧化-还原等一系列反应,将土壤中的有毒重金属固定起来,或者将重金属转化成化学性质不活泼的形态,降低其生物有效性,从而阻止重金属从土壤通过植物根部向农作物地上部的迁移累积,以达到治理污染土壤的一种修复技术。
钝化修复技术具有修复速率快、稳定性好、费用低、操作简单等特点,同时不影响农业生产,可以实现边修复边生产,尤其适用于修复大面积中轻度重金属污染农田土壤。大量研究表明:土壤经钝化修复后,重金属镉、铅等有效态一般可降低30%-60%,农作物(稻米、蔬菜地上部)中镉、铅等含量可降低30%-70%;一般土壤中镉、铅等钝化修复稳定性可以达到3年以上。但该项修复技术可能会影响土壤环境质量,修复长期稳定性需要进行长期监控评估。
在目前实际开展的农田重金属污染修复中,主要以化学钝化修复为主,辅助农艺调控措施等,以达到重金属污染农田的安全生产,控制稻米等农产品重金属超标问题。
4. 植物修复技术
目前,常用的土壤重金属污染修复植物为超富集植物,超富集植物是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物,一般超富集植物地上部(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的100倍,其临界含量分别为镉100mg/kg,
锌10000mg/kg,铅、铜、镍均为1000mg/kg;同时,植物地上部的重金属含量高于根部该种重金属含量,对高浓度的金属有较强的忍耐性,植物对土壤中重金属的富集系数大于1。
目前,国内筛选出的重金属超富集植物主要有:砷超富集植物-蜈蚣草;镉超富集植物-龙葵和天蓝遏蓝菜;锌、镉超富集植物-东南景天;铜积累植物-海州香薷等。
植物修复技术具有修复成本低、适应性广,耐受性强、不破坏土壤理化性质等优点;但超积累植物通常矮小,生物量低,生长缓慢,修复效率低,不易于机械化作业,植物无害化处理难度大。此外,受不同地区气候等自然条件不同影响,超积累植物在不同地区生长也受到影响。
一般超富集植物修复中度污染镉、砷污染农田至少需要十年以上,甚至长达几十年至上百年;对重金属轻度污染土壤,一般不易采用植物修复。植物修复比较适应于高重金属污染土壤,但随着修复年限的增加,修复效率也会逐渐下降,影响修复治理效果,增加治理费用。
超累积植物的分布状况
目前.世界范围内已经发现的超富集植物有400多种。国外开展这方面的工作较早.已发现的超富集植物有富集Ni的Streptanthus polygaloides.Azyssum pinto—dasilvae,Stackhousia tryonii Bailey,Alyssum markgrafii和富集Zn的Brassicanapusr以及富集Zn和Cd的Ara—bidopsis hallerir等。Baker在欧洲中西部发现了能富集Cd高达2 130 mg/kg(干重1的十字花科植物天蓝褐蓝菜(T.eaerule8tens),它是已知的积累浓度最高且研究最深入的超富集植物之一。
我国开展这方面的工作较晚.到日前为止,中国的科技工作者陆续发现了As的超富集植物蜈蚣草(Pterisvittata)和大叶井口边草(Pteris creticaI)、Cd的超富集植物宝山堇菜(Violabaoshaensis)、Mn的超富集植物商陆(Phytolacca acinosa Roxb)、Zn的超富集植物东南景天(Sedum alfredii Hance)以及Cu的超富集植物海州香薷(Ellshohzia splendens)和鸭跖草(Commelina com—
例如,羊齿类铁角蕨、野生苋和十字花科植物天蓝褐蓝菜对镉的富集能力强;紫叶花苕能富集铅和锌;蒿属和芥菜对铅的富集作用明显;在镍污染的土壤中可种植十字花科和庭芥属植物;在铜污染土壤中可种植酸模草,其植株含铜可达1.850mg/g。此外,研究发现,植物对重金属的吸收与电渗滤有关。因此,向植物根系通直流电能加强植物对重金属的吸收,向污染土壤施硫酸盐和磷酸盐能提高植物枝干部分对铬、镉、镍、锌和铜的富集系数。
根系总吸收面积中,为什么要进行三次浸提,每次的意义是什么
植物根系是活跃的吸收器官和合成器官,根的生长情况和活力水平直接影响地上部的生长和营养状况及产量水平。根系活力是衡量根系功能的主要指标之一,所以研究植物根系生理时,一定要测定根系活力。
土壤是由矿物质、有机质、土壤水分及土壤空气四个部分组成的。根据各个组分的含量的不同可以判断土壤的发育程度。红壤根据矿物质的不同阶段可分为砖红壤性红壤、砖红壤及铁质红壤。砖红壤发育在热带雨林或季雨林下强富铝化酸性土壤,在中国分布面积较小。海南岛砖红壤的分析资料表明:风化度很高,粘粒的二氧化硅/氧化铝比值(以下同)低于1.5,粘土矿物含有较多的三水铝矿、高岭石和赤铁矿,阳离子交换量很少,盐基高度不饱和。燥红土热带干热地区稀树草原下形成的土壤,分布于海南岛的西南部和云南南部红水河河谷等地,土壤富铝化程度较低,土体或具石灰性反应。赤红壤发育在南亚热带常绿阔叶林下,具有红壤和砖红壤某些性质的过渡性土壤。红壤和黄壤均为中亚热带常绿阔叶林下生成的富铝化酸性土壤,前者分布在干湿季变化明显的地区,淀积层呈红棕色或桔红色,剖面下部有网纹和铁锰结核,二氧化硅/氧化铝比值为1.9~2.2,粘土矿物含有高岭石、水云母和三水铝矿;后者分布在多云雾,水湿条件较好的地区,以川、黔两省为主,以土层潮湿、剖面中部形成黄色或蜡黄色淀积层为其特征,粘土矿物含有较多的针铁矿和褐铁矿。红壤系列的土壤适于发展热带、亚热带经济作物、果树和林木,作物一年可二熟、乃至三熟、四熟,土壤生产潜力很大。目前尚有较大面积荒山、荒丘有待因地制宜加以改造利用。棕壤系列亦为中国东部湿润地区发育在森林下的土壤,由南至北包括黄棕壤、棕壤、暗棕壤和漂灰土等土类。黄棕壤亚热带落叶阔叶林杂生常绿阔叶林下发育的弱富
日夏养花网铝化、粘化、酸性土壤,分布于长江下游,界于黄、红壤和棕壤地带之间,土壤性质兼有黄、红壤和棕壤的某些特征。棕壤主要分布于暖温带的辽东半岛和山东半岛,为夏绿阔叶林或针阔混交林下发育的中性至微酸性的土壤,特点是在腐殖质层以下具棕色的淀积粘化层,土壤矿物风化度不高,二氧化硅/氧化铝比值3.0左右,粘土矿物以水云母和蛭石为主,并有少量高岭石和蒙脱石,盐基接近饱和。暗棕壤又称暗棕色森林土,是发育在温带针阔混交林或针叶林下的土壤,分布在东北地区的东部山地和丘陵,介于棕壤和漂灰土地带之间,与棕壤的区别在于腐殖质累积作用较明显,淋溶淀积过程更强烈,粘化层呈暗棕色,结构面上常见有暗色的腐殖质斑点和二氧化硅粉末。漂灰土过去称为棕色泰加林土和灰化土,分布在大兴安岭中北部,是北温带针叶林下发育的土壤,亚表层具弱灰化或离铁脱色的特征,常出现漂白层,强酸性,盐基高度不饱和,属于生草灰化土和暗棕壤之间的过渡性土类,可认为是在地方性气候和植被影响下的特殊土
www.rixia.cc被。棕壤系列土壤均为很重要的森林土壤资源。目前,不仅分布有较大面积的天然林可供采伐利用,为中国主要森林业生产基地;且大部分土壤,尤其是分布在丘陵平原上的黄棕壤和棕壤有很高的农用价值,多数已垦为农地和果园。有机肥有机肥料包括动物厩肥、绿肥和堆肥等,它不仅可以改善土壤的理化性状、增加土壤的肥力,而且可以影响重金属在土壤中的形态及植物对它的吸收,施用有机肥可以提高超富集植物地上部分生物量也有人研究表明使用有机肥必须注意腐殖质的性质和种类。土壤有机质的矿化可以提高土壤中重金属的活性,从而更容易被植物吸收。若长期施用人粪尿,不
www.rixia.cc仅易使土壤板结,其中的cl-可络合汞,造成被汞污染的土壤汞活性增强。利用有机肥改良Cd污染土壤,由于有机肥在矿化过程中分解出的低分子量的有机酸和腐殖酸组分对土壤中的Cd起到了活化作用,从而有利于超富集植物对重金属的吸收。有机肥的使用要注意土壤中腐殖酸组分和土壤环境条件。主要是由于有机肥在矿化过程中分解出的低分子量的有机酸和腐殖酸组分对土壤中的cd起到了活化作用,关键取决于腐殖酸组分和土壤环境条件,如果能够系统地掌握不同pH,Eh,质地等土壤条件下,腐殖酸组分对cd的移动性和生物有效性的影响,就能够合理利用有机肥更好的应用于植物修复。2.3.2化肥不同形态的N,P,K化肥,对土壤理化性质和根际环境具有明显的影响,选择适宜的化肥,既是一种简便的提高植物生物量的方式又有利于植物修复中超累积植物对土壤中重金属的吸收。氮肥施入土壤后,首先改变了土壤的pH,一般情况下pH降低,土壤溶液电导值增大,离子强度增强,植物从土壤中吸收重金属的能力就会增强。因此,如果施氮肥使土壤变酸,就会增大土壤中重金属的溶解度,减少了土壤中吸附重金属的量,提高了超富集植物对重金属的积累量。从根际环境看,当植物吸收NH和N0,根系分泌不同的离子,吸收NH-N时引起H+的分泌,造成根际周围酸化。而吸收NO2-N植物分泌OH-,造成根际碱化。利于超富集植物累积重金属的氮肥其作用强度顺序为(NH4)2SO4>NH4N03>ca(NO3)2。即不同形态的氮肥,由于对土壤酸化、根际环境及竞争作用的影响程度不同,对超富集植物累积重金属的量也不同。一般情况下施加氮肥能增加土壤中重金属的植物活性,利于超富集植物对土壤中重金属的吸收。磷肥对植物吸收重金属的作用有所不同,有促进植物活性,也有抑制。磷肥对土壤重金属的作用机制之一就是沉淀效应,使土壤溶液中的重金属离子发生沉淀,降低植物的吸收。磷还通常用来改良砷污染土壤,使生长的蔬菜可食部分砷含量降至食品卫生标准以下。但最新的研究表明,施人较多的磷时,砷超富集植物蜈蚣草对磷砷(V价盐)的吸收表现为协同作用。说明磷肥的种类对重金属在土壤中的形态有不同的影响。因此合理的选用磷肥才能增加超富集植物对土壤中重金属的吸收。研究表明能提高超富集植物地上部分生物量和重金属镉浓度的积累量的化肥形态是:①氮肥:(NH4)2S04>CO(NH2)2>NH4HC03>Ca(N03)2;②磷肥:Ca(H2P04)2>钙镁磷肥;③钾肥:KCI>K2S04。综上所述,由于N,P肥和有机肥能改变土壤重金属的化学行为,因而植物对其吸收也会有所不同。一般来说,参与根际环境中污染物降解的微生物群落结构复杂,往往包含微生物多种类型。N,P肥和有机质对土壤重金属的影响离不开环境条件。所以,实践中通过施肥来增加超富集植物对土壤中重金属的吸
日夏养花网收应考虑土壤环境条件,从而提高超富集植物地上部的生物量,进而更好的应用到重金属污染土壤的植物修复中。2.4土壤中施用螯合剂和改良剂向土壤中施用螯合剂和改良剂能诱导、强化植物超富集作用,提高超富集植物地上部的生物量和重金属积累量。理想的螯合剂应具有3个特点:专一性靶络合金属;促进植物对重金属的吸收和转移;降解快,无残留毒性。生产中常用的螯合剂如:EDTA,DTPA,EG-TA,柠檬酸等。施用螯合剂可提高超积累植物对重金属的吸收,如在铅污染的土壤中,能被植物利用的Ph仅为0.1%,增施螯合剂以后,可显著提高土壤中植物可利用Pb的量达100倍以上;Pb在土壤中的移动性和生物可利用性增强,使某些植物超富集Pb,达到修复Pb污染土壤的目的。螯合剂的主要作用体现在:增加了土壤中的Pb溶解度;提高了Pb的根际扩散能力;增加了Pb从根系向地上部的转运系数。近年来,施加螯合剂不但提高了某些植物对Pb的吸收量,更重要的是促进了Pb在植物地上部分的生物量和累积量。己研究过的影响Pb迁移性的螯合剂有:乙二胺四乙酸(EDTA)、环己烷二胺四乙酸(CD—TA)、二次乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺(氧乙基氮基)四乙酸(EGTA)、乙二胺二(0一羟基苯)乙酸(EDDHA)、羟乙基替乙二胺三乙酸(HEDTA)和氮川三乙酸(NTA)等。不同螯合剂促进植物对Pb吸收的效应与螯合剂对土壤Pb的活化效应相一致,其强弱顺序为:EDTA>HEDTA>CDTA:DTPA>EGTA>EDDH>NAT.因此,EDTA被证明是最有效的螯合剂。土壤酸化与施加螯合物相结合可显著增加印度芥菜对Ph的吸收效率。VASSIL等报道用Pb和EDTA共同处理印度芥菜,其地上部分Pb含量高达55mmol/kg(干重),相当于培养液Pb浓度的75倍,对印度芥菜茎部提取液的直接测定证明,茎部的大部分Pb是以与EDTA结合的形式存在的。在土壤中施加改良剂可降低重金属在土壤中的活性。由于污染土壤结构较差,养分缺乏,重金属以毒性较强的形态存在,从而影响植物的生长。通常要加入各种改良剂以改善土壤的物理化学性质,促进植物生长,增加生物量,增强植物修复的效果。除了必要的氮、磷、钾肥料外,常用的改良剂包括石灰、磷矿物、铁锰氧化物、粉煤灰、生物活性污泥、合成锆石等。不同改良剂适用于不同的重金属污染土壤,石灰适用大多数重金属的稳定化过程,但不适用砷的稳定,因为砷在碱性土壤环境中吸附性降低而趋于释放,二巯基丁二酸盐是一种砷的螯合剂,加入后可促进印度芥菜对砷的吸收。2.5土壤水分条件合理的灌水是促进超富集植物生长和增加地上部生物量的主要因素,了解超富集植物需水的关键期,对于科学用水和提高超富集植物地上部生物量具有重要意义的。从超富集植物生育前期、中期和后期的需水量情况看,是一个由少到多再到少的变化过程。因此,要根据植物生长发育的不同时期及生理特性进行灌溉,营养生长初期阶段应适量浇水,营养生长和生殖生长阶段应保证植株充足的水分,开花以后随耗水量降低而减少水量。过量灌水既浪费资源也不利于植物生长,直接影响土壤的pH和氧化还原条件,还可能引起土壤中重金属的扩散。湿地中微量和有毒金属元素的移动性较旱地条件下高,淹水(厌氧)条件下普通植物对土壤中重金属的吸收较非淹水条件下的低。2.6群落构建要合理做好乔、灌、草的搭配,乔木、灌木、
草本植物、
藤本植物都有其特定的植物生态功能,各自在自然界中发挥着自身的作用,可以充分利用周围的环境资源。通过这种方式可以提高生物量和重金属积累量。重金属污染土壤多是几种重金属混合在一起的复合污染,而超富集植物往往只对其中一种重金属具有提取作用,只种植一种超富集植物每次仅能治理一种重金属,待这一种重金属治理完之后再种植理一种超富集植物去治理其余的重金属,如此进行下去既费工又耗时。因此,根据土壤污染的情况,将几种具有不同修复功能的超富集植物搭配种植,既可以提高修复效果又可以节省修复时间。在cu,Zn污染的土壤上可种植印度芥菜、黑麦草、海州香薷、天蓝遏蓝菜、东南景天等。对于Cd,Pb,zn和Cu含量较高的污染土壤,可种植野菊花、旋鳞莎草和五节芒3种植物。在cd污染的植物修复中,已筛选出了湖桑、苎麻、红麻、棉花等一批耐cd作物品种,种植后使土壤cd含量普遍下降。通过套种超富集植物天蓝遏蓝菜Thlaspicaerulescens和非超富集植物Thlaspiarvense,发现当这两种植物的根系交织在一起时,Thlaspicarulescens对zn的富集能力显著提高。通过盆栽试验研究了套种超富集植物Thlaspicarullesce和非超富集植物黑麦草(LoliumperenceL)对重金属污染土壤的处理效果,结果表明Thlaspicarulescens对土壤中Cd的去除率3个月达35%,是黑麦草吸收能力的10倍。对于Thlaspicarulescens和非超富集植物玉米处理zn和Cu超标的城市污泥进行研究,结果表明,植物修复半年后,污泥体积降低为原来的1/4,EDTA浸取zn明显降低。而且用该处理技术产出的玉米,经多次试验均表明符合食品卫生标准(cu
第一次和第二次是测总吸收面积
第三次是测活跃吸收面基。
总吸收面积测两次是为了反应完全
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本文标题: 超积累植物的东南景天
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