冰草對鉛污染土壤改良修護技術研究

馬 盼，姜慧玲，呂 亮，楊苗苗

(濟南市農業科學研究院，山東濟南 250300)

目前，土壤重金屬改良方法主要有水利改良[1]、化學改良[2]、生物改良[3]和物理改良[4]。各種改良方法的方式、作用與目的各不相同，但都為作物生長創造良好的水、鹽、肥、氣環境，維持土地的可持續利用。其中生物改良中的直接利用耐鹽植物進行種植的方法最為綠色，最具有生態效益和經濟效益，十分可行[5]。

為此，利用生物措施，采用直接種植冰草既環保又經濟的土壤改良修護方法，分析種植冰草后的土壤pH、堿解氮、速效磷、速效鉀和有效態鋅、鐵、錳、銅的含量等，探究冰草是否具有改良修護鉛污染土壤的作用。

1 材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1非洲冰草。從山東省農業科學院購置非洲冰草種子，并且育苗成功。選擇生長旺盛的冰草幼苗種植于不同處理的土壤中。

1.1.2土壤風干磨細和過篩。風干：新鮮樣品土壤應風干，將樣品放在干凈的紙上，鋪展薄層，室內通風干燥，避免直接暴露在陽光下。 空氣干燥處應防止酸、堿等氣體和灰塵的污染。 當土壤樣品處于半干燥狀態時，建議及時搗碎大塊土壤，或在40 ℃以下干燥土壤。

磨細和過篩：采用4分法取適量的干燥樣品，并從土壤其他部位(如動物和植物殘余物、磚塊、石頭等)中取出入侵者，然后用圓棒粉碎土壤，分別用篩孔尺寸20目和100目的篩子將不同的風干土樣在木板上分別進行研磨(切記防止土樣之間的交叉污染)，再將研磨好的土分別用馬克筆標記好目數、土樣名稱和時間，并用試驗塑料袋裝好備用，在儲存期間，樣品應避免日光、熱量、水分、酸和堿的影響。

1.2試驗設計取黃土(沒有被污染的土)加入Pb(NO3)2粉末，形成含有Pb2+不同濃度梯度的土壤，然后用不同濃度的土壤種植相同棵數的冰草。該試驗根據Pb2+的濃度設3個處理，每處理6個花盆，每盆都取土6 kg，分別按400 mg/kg(處理①)、600 mg/kg(處理②)、1 600 mg/kg(處理③)的量將Pb(NO3)2粉末加入到花盆土壤中，種植冰草。以原黃土6盆(每盆土重6 kg)為對照(CK)。

1.3試驗儀器試驗主要用到的儀器和設備如下：恒溫往復振蕩機SHA-B-A(紹興市蘇珀儀器有限公司)、火焰光度計FP640(上海之信儀器有限公司)、可見分光光度計V1100D(上海美譜達儀器有限公司)、酸度計PHS-25(上海雷磁儀器有限公司)、電子天平YP(余姚市金諾天平儀器有限公司)、電感耦合等離子體發射光譜儀725-ES(美國瓦里安)、智能微波消儀MD6C-6H(深圳市三利化學品有限公司)、移液槍多量程可選(艾本德儀器有限公司)、趕酸器H28455(北京恒奧德儀器儀表有限公司)、電感耦合等離子體質譜儀7500(美國安捷倫公司)。

1.4測定項目與方法土壤水解性氮的測定參照森林土壤水解性氮的測定：中華人民共和國林業行業標準LY/T 1299—1999；土壤速效鉀的測定參照中華人民共和國農業行業標準NY/T 889—2004；土壤有效磷的測定參照中華人民共和國農業行業標準NY/T 1121.7—2014；土壤有效態鋅、鐵、錳、銅含量的測定參照二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提法、中華人民共和國農業行業標準NY/T 890—2004；重金屬測定采用微波消解法；pH的測定用玻璃電極法；土壤水溶性鹽總量的測定參照中華人民共和國農業行業標準NY/T 1121.16—2006。

2 結果與分析

2.1土壤N、P、K含量的變化種植冰草前和種植冰草后土壤理化性質測定結果見表1。從試驗數據可知，種植冰草后的土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量有所降低。種植冰草前土壤pH為8.05，為堿性土壤，種植冰草后土壤的pH、水溶性鹽含量都有所下降，由此可見冰草對改良土壤鹽堿度有明顯的效果。

表1 土壤理化性質

2.2土壤微量元素含量的變化由表2可知，土壤微量元素是土壤肥力的重要組成部分之一[6]，而有效態是能夠被植物吸收和利用的部分微量元素，微量元素不僅影響植物的正常生長發育，重要的是還影響農產品的品質和產量。因此，改良土壤的關鍵還要看土壤的有效態鋅、鐵、錳、銅含量。從表2可知，種植冰草后的土壤有效態銅、鐵、錳、鋅的含量都呈下降趨勢。

表2 土壤微量元素含量

2.3土壤重金屬含量的變化種植冰草前后土壤重金屬含量見表3。分析數據可知，種植冰草后，重金屬的含量都不同程度的有所降低。其中鉛離子的含量降低最明顯。處理①中Pb2+含量400 mg/kg的土壤種植冰草后降低到2.650 mg/kg，降低了99.34%；Pb2+含量600 mg/kg的土壤種植冰草后降到3.186 mk/kg，降低了99.47%；Pb2+含量1 600 mg/kg的土壤種植冰草后降低到9.995 mg/kg，降低了99.38%；對照組黃土原來的鉛含量2.740 mg/kg，種植冰草后降到0.021 mg/kg，降低了99.23%。Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg的含量也有明顯的下降趨勢。可以看出冰草對鉛污染的土壤具有明顯的改良作用，進一步研究這種利用種植冰草的生物技術改良修復鉛污染的土壤意義重大。

2.4冰草中重金屬含量的變化冰草采收后，打樣測得冰草中重金屬含量見表4。分析數據可知，不同濃度Pb2+含量的土壤種植冰草后，冰草的重金屬含量增加趨勢與土壤的Pb2+含量成正比，說明越是重金屬污染嚴重的土壤，冰草對其重金屬吸收的含量越高。可見冰草具有改良鉛等重金屬污染土壤的作用。

表3 土壤重金屬含量

表4 冰草中重金屬含量

3 結論

通過對種植冰草前后不同濃度Pb2+含量的土壤進行理化分析，發現冰草具有降解鉛污染土壤的能力。含有不同Pb2+濃度的土壤在種植冰草后，通過測定種植冰草后不同土壤的pH和水溶性鹽含量發現，土壤在種植冰草后，pH和水溶性鹽的含量都明顯下降，說明冰草吸收土壤中的鹽分，起到降低土壤鹽堿度的作用，而且土壤中的重金屬含量都有所降低，說明冰草不僅具有改良鹽堿地的作用，還具有改良重金屬污染土壤的潛能。特別是冰草種植后各處理和對照中，土壤中Pb2+的含量都降低了99%以上，說明冰草可以改良修復鉛污染的土壤。

[1] 黃益宗，郝曉偉，雷鳴，等.重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐[J].農業環境科學學報，2013，32(3)：409-417.

[2] 王福春，雷浩，劉能生，等.生物質基金屬吸附材料的研究進展[J].昆明理工大學學報(自然科學版)，2017，42(1)：19-25.

[3] 陳建軍，于蔚，祖艷群，等.玉米(Zeamays)對鎘積累與轉運的品種差異研究[J].生態環境學報，2014，23(10)：1671-1676.

[4] WANG J L，CHEN C.Biosorbents for heavy metals removal and their future[J].Biotechnology advances，2009，27(2)：195-226.

[5] 陳仲英，徐云，鄧綱，等.重金屬污染土壤植物修復與利用研究進展[J].作物研究，2015，29(6)：687-693.

[6] 萬有強，陳強，李雪梅，等.水城縣紅陽獼猴桃主產區的土壤肥力及微量元素含量評價[J].貴州農業科學，2015，43(10)：107-110.