石灰對重金屬鉛影響玉米生長的影響

石灰對重金屬鉛影響玉米生長的影響

鉛能降低了包括人類在內(nèi)的各種生物的生殖功能和身體效率，導(dǎo)致各種異常的生理異常，尤其是兒童的智力發(fā)展。已有研究表明,汽車尾氣排放產(chǎn)生鉛污染會導(dǎo)致公路系統(tǒng)土壤和作物不同程度的鉛累積。土壤中的鉛通過糧食、蔬菜等食物鏈進(jìn)入人體,成為人體鉛的主要來源。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,世界各國土壤都存在不同程度的鉛污染,全世界平均每年排放的鉛約為500萬t。目前中國一些大城市蔬菜基地和部分商品糧基地都存在不同程度的包括鉛在內(nèi)的重金屬污染[10,11,12,13,14,15]。植物對鉛的吸收表現(xiàn)出極強(qiáng)的隱蔽性,即使在嚴(yán)重污染的土壤中(>4000mg·kg-1),作物大量吸收鉛后也沒有表現(xiàn)出植株的表觀病癥。因此,鉛污染土壤的有效治理對我國食品安全和人體健康具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本文通過玉米的盆栽試驗(yàn),研究了鉛元素在玉米體內(nèi)的分布規(guī)律及吸收累積特性,并探索性的研究了通過施加改良劑來減少玉米對土壤中鉛的吸收作用。探討了環(huán)境中土壤重金屬對作物和人類健康的影響,為進(jìn)一步探討改良鉛污染土壤的方法提供了一些科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1土壤改良劑和鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤用量的影響供試土壤為沈陽市郊大田土壤,土壤基本性質(zhì)見表1。供試作物為玉米(品種為丹玉)。供試藥劑為醋酸鉛。將15kg過篩的土壤與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鉛和改良劑充分混勻,再加入5g的氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的復(fù)合肥,裝入塑料桶(直徑25cm、高35cm)。待平衡一周播種玉米。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理,每一處理重復(fù)3次。污染物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為低劑量、高劑量,改良劑為石灰,不同處理見表2。1.2干磨碎植物主要指標(biāo)的測定玉米播種30d后開始采樣,以后每隔15d取一次樣,測定株高、根容積、葉面積等指標(biāo)。將采集的植物樣品風(fēng)干磨碎備用。植物樣品均采用碘化鉀-MIBK萃取-原子吸收光譜法,同時(shí)測定標(biāo)準(zhǔn)控制樣,確保數(shù)據(jù)可靠。2結(jié)果與分析2.1不同植物中葉片葉面積的變化玉米盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同處理對玉米植株生長的影響是不同的。從圖1(下頁)可以看出,在不同處理?xiàng)l件下,玉米生長到45d,即拔節(jié)期,開始分化,以石灰作為改良劑的處理2Ca100、4Ca100的株高開始高于其他處理,到抽雄期,這種差異已經(jīng)很明顯,并且高于對照。葉片是玉米進(jìn)行光合作用的主要器官,葉面積的大小直接影響植物光合作用。從圖2(下頁)中可以看出,玉米單株葉面積在拔節(jié)期前無明顯的差異,拔節(jié)期后開始分化,以石灰改良的處理2Ca100、4Ca100的單株葉面積開始大于其他處理,到抽雄期,這種差異已經(jīng)很明顯,并且高于對照。在生長中后期,處理2Ca0、4Ca0的單株葉面積所受到的抑制作用表現(xiàn)出來,但是各植株葉片沒有明顯表現(xiàn)出失綠癥狀。植物通過根系從土壤中吸收生長所必須的水分和養(yǎng)料,根系生長的好壞直接影響植株對養(yǎng)料的攝取。從圖3中可以看出,玉米植株根容積在拔節(jié)期前無明顯的差異,到抽雄期,根容積的差異已經(jīng)很明顯,以石灰改良的處理2Ca100、4Ca100的根容積明顯大于其他處理,但是,到了生長中后期,石灰改良處理的玉米根系衰老的幅度要大于其他處理。單一鉛污染的處理,在生長前期,促進(jìn)玉米植株單株根容積的生長,到了中后期,所受到的抑制作用表現(xiàn)出來。從統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果看,玉米在抽雄期時(shí),以石灰改良的處理與對照相比1%水平差異極顯著。2.2不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的土壤-環(huán)圖4是不同處理?xiàng)l件下玉米各器官對土壤中重金屬鉛的吸收情況。從圖中可以看出,無論玉米的營養(yǎng)器官根、莖、葉,還是繁殖器官籽實(shí)對土壤鉛的吸收作用隨土壤鉛污染質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高,并且就同一植株來說,對土壤鉛污染的吸附作用由大到小的順序?yàn)楦o、葉→籽實(shí),這一點(diǎn)與已有的研究成果相吻合。這也說明植物利用根部吸收土壤中的鉛,當(dāng)土壤中的鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí),也會使植物的含鉛量增高。根部所吸收的鉛主要積累在根部,只有少數(shù)才能轉(zhuǎn)到地上部分。施加改良劑處理的玉米各器官含鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于單一鉛污染的處理,說明不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鉛污染土壤經(jīng)改良劑處理后,有利于抑制玉米植株對土壤中重金屬鉛的吸收。經(jīng)改良劑處理后的玉米,其籽粒部分含鉛量已經(jīng)達(dá)到國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。3玉米土壤中鉛的生物利用技術(shù)(1)重金屬鉛在質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于500mg·kg-1單一污染條件下不會對玉米產(chǎn)生明顯的宏觀毒害病癥。(2)改良劑石灰抑制重金屬鉛對玉米的影響,促進(jìn)玉米的生長,表現(xiàn)在株高、葉面積、根容積等都與單一鉛污染的處理差異顯著。(3)玉米對土壤中鉛的吸收具有強(qiáng)烈的分異特征,其中根系對鉛的吸收性最強(qiáng),是秸稈、籽實(shí)的幾倍至幾十倍,表明作物根系為秸稈、籽實(shí)對鉛的吸收提供了良好的屏障。這一點(diǎn)與已