土壤遭受重金屬的污染,植物修復由于其經(jīng)濟性和環(huán)保性而備受關注。目前的研究主要聚焦于利用重金屬高富集植物來修復污染土壤,從植物抗倒伏特性來篩選耐性植物卻未見報道,從植被固定污染土壤角度來評價修復植物的報道也未見。本文研究了不同土壤鉛濃度對14種本土草本植物生長形態(tài)特征和莖桿力學特性的影響,并從植物對土壤的固土效應的角度出發(fā),分析了植物對鉛污染土壤容重和總孔隙度、土壤團聚體和有機質含量、土壤抗剪強度、植物根系抗拉拔性能的影響,研究其固土抗侵蝕效能,進而為鉛污染土壤的植被構建和生態(tài)恢復提供理論和實踐參考。主要研究內容及結論如下：(1)在14種草本植物中,隨著鉛濃度的增大,反枝莧和高丹草表現(xiàn)出明顯的中毒癥狀,其他12種植物的株高和生物量與對照相比均無顯著降低,表現(xiàn)出對鉛污染具有一定的耐受性。(2)藜、新麥草、紅葉莧和紫花苜蓿,為鉛高耐性植物,其根長、根系生物量、根系活力在各處理下均高于對照；紫苑、反枝莧和高丹草為鉛敏感植物,1500 mg·kg-1鉛處理下,根長、根系生物量、根系活力均顯著低于對照(P0.05)；其余7種植物對鉛的耐性介于第1類與第2類植物之間。(3)隨著鉛濃度的增大反枝莧、高丹草、紫苑最大拉應力、最大剪應力、彈性模量、剪切模量逐漸減小,1500 mg·kg-1鉛處理下顯著低于對照(P0.05)。藜、綠葉莧、紅葉莧和魯梅克斯K-1雜交酸模最大剪應力、最大拉應力、彈性模量、剪切模量在各鉛處理下均高于對照,高于其它10種植物,可用于鉛嚴重污染區(qū)和環(huán)境惡劣區(qū)土壤的植被恢復。(4)為說明力學指標與植物生長的關系,在進行力學性質試驗研究的同時,進行了植物纖維素含量的測定,并對力學性質指標與生長指標、鉛含量及纖維素含量等指標進行了相關性分析,獲得了本土植物力學性質指標與生長等指標的最優(yōu)回歸方程。同時從微觀結構的角度出發(fā),重點解釋了鉛敏感植物高丹草、反枝莧在1500 mg·kg-1鉛處理下微觀結構的改變,為解釋外力轉變機理及宏觀變形機理提供了基礎。(5)研究了14種本土草本植物根系在土壤中的分布及固土抗蝕效應。結果表明：種植不同植物固土抗蝕效應差異很大,反枝莧、高丹草隨著鉛濃度的增大,根長、根系生物量、抗剪強度、抗拉拔力逐漸減小,表現(xiàn)出對鉛較差的耐性和固土抗蝕性能；其余12種植物表現(xiàn)出相對較強的耐性和固土抗蝕性能。在0-10 cm土層中,魯梅克斯K-1雜交酸模、藜、紫花苜蓿在各處理下粘聚力均鴨茅、新麥草其余6種植物。相同鉛濃度下魯梅克斯K-1雜交酸模的抗拔力最大,遠大于其它13種植物。鴨茅、虎尾草、藜、新麥草、紫苑、鬼針草、紫花苜蓿,這幾種植物在低鉛濃度時對土的抗拔力有明顯的促進作用。因此對淺層鉛污染土壤進行生物固定時,可選擇固土能力較強魯梅克斯K-1雜交酸模、藜、紫花苜蓿；在10-15 cm土層中,藜、紫花苜蓿鴨茅、新麥草其余7種植物。因此,對較深土壤進行生物固定時,可選擇固土能力較強藜、紫花首蓿。
【學位單位】：山西農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：X53;X173
【部分圖文】：

反枝覺、高丹草逐漸表現(xiàn)出外徑變細，截面積減小等明顯的老化癥狀。??隨著鉛濃度的的增大，反枝巧、高丹草、紫苑最大剪應力和最大拉應力均逐漸減小，１５００??ｍｇ．ｋｇ－ｉ?鉛處理下分別為?２．６、１．７、３．６Ｍｐａ?和?８．４、３．０、１１．３Ｍｐａ，都顯著低于?ＣＫ〇Ｐ＜０．０５），??僅為對照的３８．８％、６８％、６０％和３５．９％、４０％、６１．１％，這表明鉛顯著降低了這些植物??的強度，使其更容易折斷或斷裂。鉛脅迫下，黎、綠葉巧、紅葉寬和魯梅克斯Ｋ－１雜交??酸模的長勢良好，隨著鉛濃度的增大，其最大剪應力和最大拉應力與ＣＫ相比均有所增??力口（圖５－２，?５－３），試驗鉛濃度可能尚未達到產(chǎn)生毒害作用的閥值，反而對其莖干中纖維??素、木質素的合成起到了一定的促進作用；也可能是由于鉛改變了細胞壁的結構，從而??增大了其機械支撐作用。其余７種植物的最大剪應力和最大拉應力隨鉛濃度的增大無顯??著變化，且與ＣＫ相比差異不顯著（戶＞０．０５），表明鉛并沒有降低這些植物抵御外界的作??用力。??

ＹＭ?２０２．＊７±１６．８ａ?２１８．３±１９．７ａ?２０７．２±３８．６ａ?２０３．４±３２．８ａ?２０７．９±７．２?３ＨＷ?２８０．４±?１５．２ａ?２８８．６±２２．６ａ?２７１．３±４８．６ａ?２６５．８±１２．６ａ?２７６．紅?１０．１?３ＬＩ?９７４．３±５０．３ａ?ｌ（ｍ．５±４０．４ａ?１０９６．８±１２７．８ａ?１０８２．４±９７．６ａ?Ｉ０４１．３±５８．２?５ＸＭ?２２０．５±２８．４ａ?２３８．２±２０．４ａ?２２２．４±３８．６ａ?２１１．７±２９．４ａ?２２３．２±Ｉ１．０?４?ＺＹ?３８８．５±６６．３ａ?３４１．４±２２．８化?３１６．站５７．８化?２５９．姑?１０．４ｂ?３：２６．４±５３．７?１ＦＺ?４８３．１±３４．６ａ?３７２．４±?巧．５?北?３６０．６±３８．２ａｂ?３０１．２±２４．化?３７９．３±７５．９?２ａ）??ＬＹ?８３１．８±?１２４．６ａ?８３６．６±Ｉ５２．１ａ?８８４．紅?５６．７ａ?８５８，６±７６．８ａ?８５２，９±２４．ｌ?２ｔｉ－??ＨＹ?７９５．９±３９．８ａ?８１５．２±４６．９ａ?８２７．虹?８６．７ａ?８５３．１±１５６．８ａ?８２３．０±２４．０?２ＣＥ?３５）６．８±５４．８ａ?３８８．１±２３．２ａ?３５？６．４±３２．８ａ?４０７．１±５７．８ａ?３９７．１±２０．３?２ｕｌ??ＧＷ?２６０．６±３１．２ａ?２６５．３±４８．６ａ?２５８．４±３３．８ａ?２４２．肚?３１．５ａ?２５６．虹?１３．０?３ＧＺ?４９９．６的?５．１ａ?５１２．２±３６．８ａ?４９６．４ｉｉ５４．３ａ?５１３．３±８７．２ａ?５０５．４±８．６?１Ｚ

圖５－５?１４種植物彈性模量（ＭＰａ）??Ｆｉｇ．?５－５?Ｔｈｅ?ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ?ｍｏｄｕｌｕｓ?ｏｆ?１４?ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓ?ｐｌａｎｔｓ?ｉｎ?出ｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．??由圖５－４、圖５－５和表５－２可Ｗ看出，隨著鉛濃度的增大，反枝覽、高丹草、紫苑??剪切模量和彈性模量均逐漸減小，１５００ｍｇ，ｋｇ－ｉ鉛處理下顯著低于ＣＫ（尸＜０．０５）。這表明??鉛降低了植物的抗剪、抗拉性能，這與最大剪應力和最大拉應力的結果－－致；ＣＶ％遠遠??大于其它１１種植物，表明鉛對反枝覺、高丹草、紫苑剪切模量和彈性模量的影響遠大于??其它物種。與最大剪應力和最大拉應力結果不同的是，黎、綠葉巧、紅葉覽和魯梅克斯??Ｋ－１雜交酸模與其它７種植物表現(xiàn)的較為一致，均隨著鉛濃度的增大變化不大，同一植??物不同處理下ＣＶ％變幅在１．７％？４．９％，送表明１１種植物的剪切模量和彈性模量值受鉛??的影響很小。剪切模量和彈性模量值越大，植物在受到外力的情況下抵抗變形的能力越??強。黎剪切模量和彈性模量為１１種植物中最高
【參考文獻】

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本文編號：2838525