植物对镉污染土壤的修复作用

李王鑫

摘 要：此次研究测定不同植物在镉溶液中的发芽率，观察植物生长情况，选择生长良好、发芽率高的植物修复重金属镉离子污染土壤，通过修复结果可知，当土壤内镉离子浓度不同时，不同植物的修复效果存在差异。但苏丹草、狼尾草对镉离子的耐受度高，可以应用到镉污染土壤修复中。

关键词：植物;镉污染土壤;修复作用

1、材料与方法

1.1测定发芽率

此次研究选择5种植物种子，分别为白三叶草、狼尾草、黑麦草、苏丹草和玉米草。选择90个培养皿（120mm），经过乙醇洗涤和高温消毒处理。将定性滤纸放置在培养皿中，选择浸泡处理后的种子放置在培养皿中，配置不同浓度含镉离子溶液，并且将其滴加在滤纸上，确保滤纸湿润度。每相隔1d滴加镉离子溶液（5ml），详细记录种子发芽情况，待至种子发芽后，将培养皿放置在人工气候箱内，将温度设定为30℃，湿度设定为70%，光照度设定为80lx。

1.2植物生长试验

土壤选择重金属污染土壤，刺激土壤后放置在阴凉处风干磨碎。配制污染土壤：将纯氯化镉作为镉污染试剂，将土壤（500g）添加到盆子内，按照不同土壤含量标准，计算出不同盆栽的镉离子含量，之后将镉离子含量配制为溶液，充分搅拌之后进行风干处理。

在培养箱内，对不同植物种子进行催芽，之后将发芽种子种植在盆内，确保土壤含水率在65%，生长周期为45d。

1.3测定植物与土壤镉离子

第一，仪器与试剂。使用原子吸收分光光度计、氢氟酸、浓硝酸、高氯酸、麦芽糖、甘氨酸等试剂，选用试剂均为分析纯。

第二，样品预处理。1）植物生长45d后，分离植物和土壤，将根系周边土壤去除，并且使用自来水冲洗干净。之后使用蒸馏水清洗，放置在烘箱内进行烘干处理，恒温烤至干燥状态，将干燥样品剪成根、茎、叶，之后分别称取质量，准确计算生物量;2）称取土壤样品（0.5g），添加50%盐酸（10ml），充分混合均匀并溶解。当溶液挥发至近似干燥状态时，添加浓硝酸（10ml），放置一段时间后，氢氟酸挥发至近似干燥状态，之后添加高氯酸（10ml）。在消解期间，必须加盖封盖，混合均匀之后，确保样品充分溶解。使用稀硝酸（5%）清晰罐内壁，将溶液转移至比色管（25ml）内，使用蒸馏水定溶，同时放置到冰箱内待测。3）根、茎、叶处理方法和土壤样品处理方法一致。

第三，测定标准曲线。1）制备镉标准贮备液：称取镉分0.1g，溶解到硝酸（10ml）中，之后在容量瓶（1L）内定容，获得镉贮备液（100mg/ml）。2）配制镉标准溶液。称取不同镉贮备液于容量瓶（100ml）内定容，获得镉离子溶液，质量难度分别为0.2mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L。3）绘制标准曲线：通过分光光度计在波长228.8nm位置，添加0.2mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L镉离子溶液各1ml，检测吸光度，之后将吸光度对浓度制作曲线图，如图1所示。

2、结果与分析

2.1发芽率

在经过14d培养之后，对不同植物发芽种子数量、平均发芽率进行计算，结果如表1所示。通過表中数据可知，在全系镉离子质量浓度下，狼尾草的发芽率大于80%。随着镉离子浓度的增加，玉米草发芽率呈现先降低后升高趋势，最终稳定在70%;苏丹草发芽率呈现下降趋势，最终稳定在60%;黑麦草发芽率呈现先升高后降低趋势，最终稳定在50%;白三叶草的发芽率持续下降，镉离子浓度较高时，会出现不发芽问题。

2.2植物生长情况

植物在出苗之后，将其放置在室外环境。结果发现，白三叶草根部枯黄，且出现植株矮小、生长缓慢等问题，且随着镉离子浓度的上升，植株数量会不断减少。由于镉离子会抑制植物光合作用、氧化还原反应的酶活性，从而导致生物量降低，还会影响根系伸长。所以此次研究选择狼尾草、苏丹草、玉米草和黑麦草作为分析对象。

在不同镉离子土壤中，随着镉浓度的持续增长，玉米草根质量呈现出先下降、后趋于稳定趋势，茎叶波动小，所以玉米草对镉离子的耐受度良好。狼尾草的叶质量先增长，达到峰值后下降，根、茎质量持续上升，表面狼尾草修复多通过茎叶固定吸收。黑尾草在镉离子影响下，根系活动旺盛，除过根部被镉离子抑制，其他部位生长波动比较小，因此黑尾草通过根系修复土壤污染。当处于镉离子含量范围内时，随着镉离子含量的增加，苏丹草生物量会持续增多，因此该植物对于镉离子的耐受度非常强。

2.3植物不同部位的镉离子含量

植物经过室外培养后，选择植物根茎叶剪碎烘干，并将其置入三角瓶内消解。消解后，通过分光光度计测定溶液中的镉离子含量。

通过研究结果显示：第一，当镉离子含量增加时，玉米草根系内的镉离子含量就越大，且根系对镉离子的修复能力越强。玉米草茎叶部位的镉离子含量少，主要是由于植物通过根系对镉离子进行固定吸收。第二，狼尾草叶片的镉离子含量最多，主要根系无法固定重金属，需要通过叶片积累重金属，此时叶片内会产生抗氧化酶，从而清除超氧自由基，因此耐金属效果显著。狼尾草的镉离子去除率高达70%，且不会出现减小趋势，因此狼尾草的镉耐受度良好。第三，黑麦草通过叶片积累镉离子，随着镉离子含量的增加，黑麦草吸收量呈现出先升高、后下降趋势，此时茎、根无显著变化，可以忽略吸附量、由于黑麦草叶片发达，且茎、根比较弱小，叶片内可以产生抗氧化酶，因此对于镉离子的固定吸收效果近似于狼尾草。

3、结束语

综上所述，当土壤内镉离子浓度不同时，不同植物的修复效果存在差异。但苏丹草、狼尾草对镉离子的耐受度高，可以应用到镉污染土壤修复中。

参考文献：

[1]李信茹，米屹东，魏源，周民.丛枝菌根真菌-植物共生体系在重金属污染土壤修复上的研究进展[J].现代化工，2020，40（05）：14-18.

[2]陈诚，李中宝，邓楠鑫，梅平.6种植物对铜污染土壤的修复作用[J].河南农业科学，2020，49（01）：68-74.