镉在土壤-金丝垂柳系统中的迁移特征

摘要

以金丝垂柳为试验对象,采用盆栽试验方式,设置无植物和金丝垂柳两组试验,分别对两组试验的土壤做梯度浓度Cd处理:0(无镉处理)、2(低浓度处理)、20(中浓度处理)、80(高浓度处理)mg/kg土壤干重,无植物组各处理分别定义为CK(无镉处理)、L(低浓度处理)、M(中浓度处理)、H(高浓度处理),金丝垂柳组各处理分别定义为CKP(无镉处理)、LP(低浓度处理)、MP(中浓度处理)、HP(高浓度处理).通过对土壤中各形态Cd含量及金丝垂柳叶、韧皮部、木质部、根部的Cd含量测定,分析了金丝垂柳及不同浓度Cd处理对土壤中中性交换态、螯合态和残渣态Cd含量的影响,并评价了富集指数(BCF)、转移系数(TF)和生物有效性(BF),明确了Cd在土壤-金丝垂柳系统中的转移特征及金丝垂柳对土壤中Cd的清除效果.结果表明:(1)金丝垂柳对土壤中中性交换态、有效态Cd含量及总Cd量的降低具有极显著影响,HP组与无植物H组相比,中性交换态及有效态Cd含量分别降低了52.73％、25.34％,MP、HP组与对应的无植物处理组的总Cd量相比分别降低了11.33％、13.89％;(2)金丝垂柳各处理组的Cd积累量随Cd处理浓度的增加和处理时间的延长而增加,处理90d后,HP处理中木质部和根部的Cd含量可达170.64 mg/kg、212.49 mg/kg; (3)各浓度Cd处理下,金丝垂柳各部位生物富集系数呈根＞木质部＞韧皮部、叶,且随着Cd处理浓度的增加而显著降低,随处理时间的延长而升高;与40d相比,90d时LP组叶的生物富集系数增加了6.90倍,增幅最大.(4)各部分转移系数均随处理时间的延长而降低,90 d时LP、MP的转移系数分别比40d时的结果低47.94％、41.34％.(5)金丝垂柳LP、HP组土壤Cd的生物有效性显著低于相应的无植物处理L、H组,分别低70.73％、88.46％,MP组与M组无显著差异.研究结果表明,金丝垂柳能有效地吸收土壤中的有效态Cd,降低土壤中Cd的生物有效性及总Cd量,提高土壤的安全性,并能将吸收的Cd有效地转移至地上部分,尤其是木质部储存.随着植株不断生长,生物量的增加,金丝垂柳可有效地清除土壤中的Cd,适用于对Cd污染地区进行长期植物修复.