1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
土壤中重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于背景含量,并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化等现象[1]。土壤中的重金属主要来源于尾矿、大气中沉降的重金属、工业废水废渣、污泥肥料和农药等。重金属进入环境初期,不易表现出毒害效应,当累积到一定程度后,毒害效应就表现出来,且难以治理和恢复。
植物修复技术根据其作用机理可以分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种类型。植物提取是指利用对重金属富集能力强的超积累植物吸收积累土壤中的重金属,通过收割植物进行焚烧,来达到去除重金属的目的。植物挥发是指利用植物吸收重金属,将其转化为可挥发形态挥发到大气中,降低土壤中重金属的浓度。而植物稳定则是利用植物根系或根系分泌物固定土壤中重金属,降低重金属的活性和生物有效性,减少其进入地下水和食物链的可能性,减少对环境和人体的危害。植物修复通常用于修复中低度的重金属污染土壤,如农田、葡萄园等[2, 3]。与其他修复方式相比,植物修复具有成本低廉、操作简单、处理污染物效果良好、无二次污染、能够大规模推广应用等优点。传统的植物修复是依赖于超积累植物的超富集能力。虽然一些超积累植物可以同时积累多种重金属,但随着研究的深入,人们发现超累积植物往往植株矮小,生长速度慢,加上受气候、土壤环境的限制,使超累积植物的重金属累积量有限,很难具有实际应用价值,也不利于大面积的机械化操作。同时,某些金属的生物活性很低,能够被植物直接利用的量很少。如何提高重金属污染土壤中植物的生物量、重金属生物活性、以及重金属的转移率成为植物修复技术中亟待解决的关键问题。目前,有多种方法能够缓解重金属对植物的毒害, 提高植物修复效率。比如根际促生菌-植物、菌根真菌-植物以及土壤动物-植物的联合修[4-6]。
植物根际促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria, pgpr)是指依附在植物根际表面,生长于植物根际土壤微环境中,能够促进植物生长的一类细菌的总称[7]。污染土壤中的根际促生菌会转移到植物的根际,从而促进植物根部的伸长和生物量的增加。大部分植物根际促生菌可分泌植物生长所必需的营养元素,如维生素、植物生长激素吲哚-3-乙酸等。这些营养元素可以促进植物根的伸长和地上部分生物量的增加,因此这些独特的功能已被列为从土壤中筛选根际促生菌的必要手段[8]。根际促生菌还可分泌铁载体等物质,为植物提供土壤中非有效态的植物生长所必需的养分;其次,根际促生菌还可分泌生物表面活性剂、有机酸、氨基酸等使土壤酸化,以提高土壤中重金属的有效态,进而促进植物对重金属的吸收[9],最终达到提高超积累植物修复效率的目[10]。
2. 研究的基本内容和问题
1.1研究目标
利用土壤微生物、动物辅助,强化植物高效利用和修复cr污染土壤。
1.2研究内容
3. 研究的方法与方案
2.1研究方法
(1)通过室内盆栽实验,研究外生菌根菌、根际促生菌和蚯蚓三者单独及联合作用对日本黑松在cr污染土壤中生长的影响以及对植物吸收cr、根际土壤cr有效态含量的影响。
(2)通过室内盆栽实验,研究施加外生菌根菌、根际促生菌和蚯蚓后,对土壤微生物种群和cr污染土壤修复效率的影响。
4. 研究创新点
植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而目前具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。
本实验通过种植非食用经济植物来处理污染的土地,这样既不会通过食物链积累到高等动物体内,又能利用不能耕种的土地生产,产生林业经济效益。如果效果可观,进行大量推广种植,就能在一定程度上替代超积累植物进行生物修复。
通过外生菌根真菌和植物根际促生菌接种植物并施加蚯蚓处理,探索出植物-微生物-动物联合修复重金属污染土壤的关键技术,开拓治理受污染土壤的新方法。
5. 研究计划与进展
4.1研究计划
2016年9月:准备土壤、植物、菌株等
2016年10月:设计并布置试验
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。