土壤改良劑對垃圾土生長的五種草坪植物生理特性的影響

聶磊+鍾秋鳳

摘要:以簡易垃圾填埋場的垃圾土為研究對象,通過5種草坪植物盆栽試驗,研究了添加生物質(zhì)焦、磷灰石等改良劑對草坪植物生長及抗逆性的影響。結(jié)果表明,垃圾土處理能明顯增加細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片的相對電導(dǎo)率和MDA、脯氨酸的含量,從而加劇植物質(zhì)膜透性和膜脂過氧化程度,進(jìn)而明顯降低葉綠素含量、凈光合速率、根系活力以及硝酸還原酶活性,最終減少植物生物量的積累。由生物質(zhì)焦和磷灰石組成的土壤改良劑對于緩解垃圾土對細(xì)葉結(jié)縷草和假儉草葉片質(zhì)膜傷害、提高植物的抗逆性、改善植物的生長活性有著較明顯的作用。垃圾土生長環(huán)境并未對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊造成逆境脅迫,垃圾土和土壤改良劑處理能促進(jìn)蔓花生和三裂葉蟛蜞菊的生長。研究結(jié)果可為簡易垃圾填埋場的土地回用、環(huán)境修復(fù)以及觀賞草坪綠地的建設(shè)規(guī)劃提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞:土壤改良劑; 垃圾土;草坪植物; 生理特性

中圖分類號:S156.2;X53文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2514-06

Effects of Soil Remediators on the Physiological Characteristics of Lawn

Plants in Landfill Soil

NIE Lei,ZHONG Qiu-feng

(Department of Biology and Environmental Engineering, Guangzhou City College,Guangzhou 510405,China)

Abstract: The effects of the soil remediators composed of bio-char and apatite on the growth and the physiological characteristics of lawn plants grown in landfill soil from a simple dumping-type waste landfill were investigated. The results showed that relative conductivity, the contents of MDA and free proline of Zoysia tenuifolia, Eremochloa ophiuroides and Axonopus affonis were significantly increased under landfill soil treatment. The chlorophyll contents, net photosynthetic rate (Pn), root activity and nitrate reductase acticity were decreased. The biomass accumulation was reduced. Soil remediators alleviated the membrane lipid peroxidation of Zoysia tenuifolia, Eremochloa ophiuroides induced from landfill soil, therefore improved the stress resistance and growth activity of lawn plants. Landfill soil treatment did not caused the stress environment to Arachis duranensis and Wedelia trilobata. Instead, landfill soil environment had the stimulative effects on the growth, similar to the behavior of soil remediators. The results could provide technical basis for land recycling, environment remediation and grassland construction and planning.

Key words: soil remediators; landfill soil; lawn plants ;physiological characteristics

基金項目:國家星火計劃項目(2011GA7800);廣州市科技計劃項目(2010Z1-E211);廣東省教育廳高層次人才項目;廣州市羊城學(xué)者計劃項目(10B004D)

由于歷史的原因,自20世紀(jì)80年代開始,我國城市邊緣的農(nóng)村地區(qū)形成了大量非正規(guī)的簡易垃圾填埋場,目前這些簡易垃圾填埋場都已陸續(xù)封場。這些填埋場的存在,不僅阻礙著城市化進(jìn)程的發(fā)展,而且對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的環(huán)境安全隱患。從生態(tài)資源化角度出發(fā),開展這些垃圾填埋場的清場土地回用,有著十分重要的經(jīng)濟與環(huán)境意義,已引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注[1]。為此,以農(nóng)村簡易垃圾填埋場埋齡7~8年的陳舊垃圾為主要研究對象,采用生物質(zhì)焦、磷灰石等土壤改良劑,分析不同改良劑對5種常見草坪植物生長、生理特性的影響,以期為簡易垃圾填埋場的土地修復(fù)和回用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

垃圾土樣采集于廣州市番禺區(qū)會江村的大石簡易垃圾填埋場(113°17′16″E,23°00′02″N),該垃圾場垃圾埋齡7~8年。在垃圾場采用多點取樣法取土約1 t,運回室內(nèi)自然風(fēng)干,剔除礫石、塑料袋、植物根系碎屑等雜質(zhì),充分混合,裝袋備用.該土呈現(xiàn)沙質(zhì)土的外貌特征,有機質(zhì)含量較高;對照土壤取自當(dāng)?shù)毓麍@,為常規(guī)園林土。兩種土壤基本理化性質(zhì)見表1。改良劑由生物質(zhì)焦和磷灰石組成,生物質(zhì)焦和磷灰石分別購自山東鋁業(yè)股份有限公司和南京埃普瑞納米材料有限公司。

供試草坪植物為蔓花生(Arachis duranensis,AD)、三裂葉蟛蜞菊(Wedelia trilobata,WT)、細(xì)葉結(jié)縷草(Zoysia tenuifolia,ZT)、假儉草(Eremochloa ophiuroides,EO)和大葉油草(Axonopus affonis,AA)。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設(shè)計盆栽試驗于大棚內(nèi)進(jìn)行,用塑料盆裝土,每盆裝土1 kg。試驗設(shè)3個處理,即垃圾土處理(L);改良劑處理(在垃圾土中添加改良劑,L+R),改良劑由生物質(zhì)焦和磷灰石組成,生物質(zhì)焦按5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))添加,磷灰石按2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))添加;園林土處理(CK)。

1.2.2測定方法葉片葉綠素用丙酮提取,721型分光光度計在665和645 nm處測定吸光度;葉片丙二醛(MDA)含量的測定采用硫代巴比妥酸比色法[2];細(xì)胞膜透性用相對電導(dǎo)率表示,采用電極法(DDS-11A型電導(dǎo)率儀)測定[3];脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法測定,用分光光度計測定520 nm處各樣品的吸光度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線方程中計算出被測樣品脯氨酸含量[3];可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法;根系活力測定采用氯化三苯基四氮唑法測定[4];硝酸還原酶(NR)活性測定參照中國科學(xué)院上海植物生理研究所和上海植物生理學(xué)會的方法,單位為μg/(g·h)[5]。

草坪植物生長10周后收獲整個植株,用自來水洗凈后,去離子水清洗2~3遍,晾干后放入烘箱內(nèi)65 ℃烘48 h至恒重,測定生物量。

凈光合速率測定:草坪植物生長5周后對試驗標(biāo)記的葉片進(jìn)行測定,利用美國Li-COR6400便攜式光合測量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)開放式葉室,選擇晴天在自然條件下測定倒數(shù)第3片健康葉片的凈光合速率(Pn),測定時間為6:00~12:00,每2 h測定1次,連續(xù)測定3 d。

1.2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析所有試驗數(shù)據(jù)用SPSS(12.0 版)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對草坪植物抗逆性生理指標(biāo)的影響

各草種的相對電導(dǎo)率變化見圖1。正常土壤條件下, 細(xì)葉結(jié)縷草的葉片相對電導(dǎo)率最低(7.1%),其次是蔓花生(8.2%)。垃圾土處理下,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片相對的電導(dǎo)率均有不同程度增高,其中,細(xì)葉結(jié)縷草的增長幅度最高,較對照增加了345.07%;其次是大葉油草和假儉草,分別較對照增加了234.95%和209.41%。土壤改良劑處理能抑制草坪植物質(zhì)膜透性增加的趨勢,其中緩解幅度最高的為假儉草,降幅達(dá)到了44.11%。由此可見,土壤改良劑對于改善垃圾土環(huán)境在草種葉片質(zhì)膜傷害方面有著較明顯的作用。垃圾土處理對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊葉片質(zhì)膜透性影響不大,處理前后葉片相對電導(dǎo)率均維持在較低水平,土壤改良劑處理對于這兩種草坪植物影響也不明顯。

植物器官在逆境條件下往往發(fā)生膜脂過氧化作用,產(chǎn)生丙二醛(MDA),造成細(xì)胞膜系統(tǒng)的破壞。丙二醛含量的高低可以反映生物膜脂過氧化強度和膜系統(tǒng)受傷害的程度,是逆境生理研究中的一項重要指標(biāo)[6]。從圖1可以看出,垃圾土種植的細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草3種草坪草的MDA含量都有所增加。其中,細(xì)葉結(jié)縷草葉片MDA含量增加了189.47%,假儉草則增加了95.45%。方差分析表明,垃圾土處理對這2種草MDA含量的影響均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。土壤改良劑處理下,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片MDA含量比垃圾土處理降低,尤其是細(xì)葉結(jié)縷草,MDA含量降低幅度達(dá)到32.73%。土壤改良劑及垃圾土處理對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊葉片MDA含量沒有明顯影響。

垃圾土種植條件以及土壤改良劑處理略增加蔓花生和三裂葉蟛蜞菊葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量,但均未達(dá)到顯著水平。垃圾土種植的細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片可溶性蛋白質(zhì)含量顯著減少,尤其是大葉油草,下降幅度達(dá)到了61.05%,細(xì)葉結(jié)縷草和假儉草也分別減少了41.54%和32.50%。經(jīng)土壤改良劑處理后,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草的可溶性蛋白質(zhì)含量有恢復(fù)趨勢,其中細(xì)葉結(jié)縷草恢復(fù)最為明顯,與對照的園林土相比,已沒有顯著差異。分析其原因可能是在改良劑的刺激下,植物體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝加快。土壤改良劑對提高垃圾土種植下假儉草和大葉油草葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量效果不明顯。

脯氨酸是植物體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),具有保護膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、防止細(xì)胞脫水、穩(wěn)定原生質(zhì)膠體及組織內(nèi)代謝過程的作用[7]。在逆境脅迫下,脯氨酸在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大量積累,可以降低滲透勢,有助于細(xì)胞或組織吸水,對植物進(jìn)行正常生理活動起到重要的滲透調(diào)節(jié)作用,從而提高植物抗逆境能力。垃圾土種植以及土壤改良劑處理對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊葉片脯氨酸含量影響不大。垃圾土處理下,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片中脯氨酸含量較對照分別增長了29.01%、23.83%和61.46%,雖然改良劑作用下細(xì)葉結(jié)縷草和假儉草葉片脯氨酸水平明顯增加(較對照分別增加了48.85%、34.58%,較垃圾土處理分別增加了15.38%、8.68%,但大葉油草的脯氨酸含量卻較垃圾土處理降低了7.42%。

2.2不同處理對草坪植物生長性生理指標(biāo)的影響

由圖2可知,垃圾土培養(yǎng)與改良劑作用均能增加蔓花生和三裂葉蟛蜞菊的葉綠素含量,其中蔓花生增加了27.17%(垃圾土)和38.72%(改良劑),均達(dá)到了顯著差異(P<0.05)。垃圾土處理下細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉綠素含量分別減少了48.73%、33.48%和59.86%,尤其是大葉油草下降幅度最明顯,從1.42 mg/g減少到0.57 mg/g;土壤改良劑能很好地緩解葉綠素含量因垃圾土處理而下降的趨勢,以細(xì)葉結(jié)縷草的效果最好,其葉綠素含量較垃圾土處理上升了40.74%,差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

與葉綠素含量變化情況類似,垃圾土作用下細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片的凈光合速率分別降低了57.65%、30.61%和35.14%,而土壤改良劑能緩解這3種草坪植物凈光合速率因垃圾土處理而下降的現(xiàn)象,其中以大葉油草的效果最明顯。盡管垃圾土培養(yǎng)和改良劑作用都能略微增加蔓花生和三裂葉蟛蜞菊的凈光合速率,但都未達(dá)到顯著水平。

垃圾土培養(yǎng)和改良劑作用都促進(jìn)了蔓花生和三裂葉蟛蜞菊的根系活力。蔓花生的根系活力在垃圾土培養(yǎng)和改良劑作用下分別提高了28.13%和48.44%,而三裂葉蟛蜞菊則分別提高了22.41%和36.21%。垃圾土生長條件下細(xì)葉結(jié)縷草和假儉草的根系活力顯著降低了42.11%和29.32%,而土壤改良劑能緩解垃圾土對這兩種草種根系活力的抑制,細(xì)葉結(jié)縷草和假儉草的根系活力分別達(dá)到了對照的84.20%和89.66%。土壤改良劑對恢復(fù)大葉油草根系活力未表現(xiàn)出效果,垃圾土培養(yǎng)和改良劑作用下,其根系活力分別降低了37.50%和55.00%。

硝酸還原酶(NR)是植物氮素同化的關(guān)鍵酶, 它對植物的光合作用、呼吸作用及碳素代謝等都有重要影響,其活性高低也是評價草坪植物活力的重要指標(biāo)[8]。垃圾土培養(yǎng)條件下,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草的葉片硝酸還原酶活性分別明顯降低了46.62%、27.89%和49.16%。在垃圾土的基礎(chǔ)上施用改良劑后,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草情況有所好轉(zhuǎn),硝酸還原酶活性較垃圾土處理分別上升了37.07%和18.72%,土壤改良劑對大葉油草的作用效果不明顯。垃圾土對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊硝酸還原酶活性影響不明顯,但是經(jīng)土壤改良劑的作用,蔓花生葉片硝酸還原酶活性上升了26.92%,差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

2.3不同處理對草坪植物生物量的影響

垃圾土及土壤改良劑對草坪植物的生物量(以相對生物量表示)積累有著明顯影響(圖3)。在垃圾土的作用下,蔓花生的地上部分生物量及總生物量較對照提高,差異均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。三裂葉蟛蜞菊的地上部分生物量及總生物量較對照提高,差異均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。在垃圾土基礎(chǔ)上添加土壤改良劑,蔓花生、三裂葉蟛蜞菊的地上部分生物量及總生物量較對照提高幅度增大,差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。垃圾土及土壤改良劑處理降低了假儉草的地上部分生物量和總生物量,但下降幅度較小。種植在垃圾土上的細(xì)葉結(jié)縷草和大葉油草,其根部、地上部分及總生物量均明顯降低,尤其是根部生物量細(xì)葉結(jié)縷草和大葉油草較對照下降幅度較大。土壤改良劑在減緩大葉油草生物量的降低方面效果不明顯,但對細(xì)葉結(jié)縷草的效果較好。細(xì)葉結(jié)縷草的根部、地上部分生物量及總生物量較單純的垃圾土處理提高,尤以根部的效果最為明顯。

3討論

目前,我國正處在城市化的進(jìn)程之中,城市經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市人口的迅速增加,帶來了一系列的城市問題,城市生活垃圾的處理與處置就是其中亟待解決的問題之一。城市邊緣歷史上形成的眾多簡易垃圾填埋場在封場后仍然會存在著大量陳垃圾如何處理的問題。填埋封場數(shù)年后,垃圾中易降解物質(zhì)完全或接近完全降解,垃圾自然產(chǎn)生的滲濾液和氣體量極少或不產(chǎn)生,達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài),因此填埋氣體和滲濾液已不會對植物構(gòu)成威脅[9]。生活垃圾在填埋場中經(jīng)多年反應(yīng)后形成一種穩(wěn)定化產(chǎn)物,即礦化垃圾。礦化垃圾具有類土壤性質(zhì),在實踐中常稱為垃圾土。與常規(guī)土壤相比,礦化垃圾腐殖土在物理結(jié)構(gòu)和水力學(xué)性能上具有沙土特征,其在大量施用的過程中可能會導(dǎo)致土壤沙化、鹽漬化,垃圾填埋場垃圾土部分重金屬超標(biāo)的問題較嚴(yán)重,且隨著填埋時間的增長,其污染有加重的趨勢,重金屬含量超標(biāo)是影響其應(yīng)用的關(guān)鍵因子[10]。從試驗垃圾填埋場所取的土樣同樣存在著上述問題,垃圾土略偏堿性,呈沙土性質(zhì),有機質(zhì)含量達(dá)到52.5 g/kg,明顯高于對照的園林土。垃圾土養(yǎng)分主要以氮素為主,磷、鉀營養(yǎng)元素的總量較低,但速效態(tài)含量相對較高。從植物養(yǎng)分供應(yīng)的角度看,垃圾土具有資源化利用的價值,其土地利用已引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[11]。雖然有在垃圾土上栽植各種植物均可成活的報道,但由于農(nóng)作物和牧草可食部分的重金屬含量超標(biāo),因此垃圾土上宜直接種植草坪和觀賞樹木、花卉等,不宜直接種植糧食作物和牧草,以免通過食物鏈作用危及人畜安全。有不少研究者開展了觀賞植物在垃圾土上生長的試驗分析,如高吉喜等[12]以青島市湖島垃圾填埋場為試驗基地,探討了在城市垃圾填埋場上植樹造林的方法、適宜樹種的篩選以及影響樹木成活和生長發(fā)育的主要因素,試驗結(jié)果表明,枸杞、紫穗槐、刺槐、白蠟樹、女貞、金銀木、臭椿、正木、龍柏等木本植物和苜蓿、畫眉草、牛筋草、知風(fēng)草等草本植物對沼氣的耐性較強,適宜在填埋場上種植。曾峰海[13]發(fā)現(xiàn),土壤中配以垃圾對草坪草生長有明顯的促進(jìn)作用,但對草子的發(fā)芽有明顯的抑制作用,表現(xiàn)在發(fā)芽推遲和發(fā)芽率下降,且隨著垃圾比例的增加發(fā)芽推遲時間延長和發(fā)芽率下降幅度增大。在植物生理分析方面,有一些研究結(jié)果表明垃圾土可顯著抑制植物的生長發(fā)育,誘導(dǎo)植物體內(nèi)抗氧化酶活性升高,導(dǎo)致植物細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化和蛋白氧化損傷,并呈現(xiàn)出時間依賴性關(guān)系[14]。因此,開展垃圾土對于草坪植物等在內(nèi)的觀賞植物生理性狀的影響研究,為我國城市垃圾填埋場的污染治理、垃圾土資源化利用提供技術(shù)參考就顯得尤為必要。

目前,修復(fù)土壤污染的主要措施有改良劑原位修復(fù)、土壤淋洗、動電修復(fù)、生物修復(fù)和農(nóng)藝措施等。改良劑原位修復(fù)主要是指通過添加外來物質(zhì),以改變土壤的化學(xué)性質(zhì),如通過調(diào)節(jié)土壤酸堿度、氧化還原電位和陽離子交換量及其他化學(xué)性質(zhì)(如土壤氧化鐵、氧化錳和氧化硅等的活性),或者直接與重金屬相結(jié)合,從而改變重金屬的形態(tài)及生物有效性等,最終抑制或降低作物對重金屬的吸收[15]。常用的改良劑分為無機改良劑和有機改良劑兩種,因其成本低廉、易于實施、不破壞土壤原有結(jié)構(gòu),可作為垃圾土壤污染的一種切實可行的治理方法。然而,就目前而言,符合上述要求的改良劑很少,改良劑的修復(fù)效果往往受到重金屬離子的種類、作物、土壤類型及環(huán)境因子的制約。不同改良劑的改良效果也具有很大的差異,有些改良劑,如有機物質(zhì)在重金屬的修復(fù)中甚至還存在著一些爭議。因此必須進(jìn)一步深入系統(tǒng)地研究現(xiàn)有改良劑的鈍化修復(fù)機理,特別是影響改良劑發(fā)揮作用的土壤因子(土壤有機質(zhì)含量、質(zhì)地、pH、黏粒含量、鐵錳氧化物含量等)以及溫度、濕度、時間等環(huán)境因子。同時在現(xiàn)有研究工作的基礎(chǔ)上,借鑒其他領(lǐng)域的最新研究成果,篩選出經(jīng)濟、有效、穩(wěn)定且對環(huán)境友好的新型土壤鈍化劑,這是改良劑原位修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵[16]。

生物質(zhì)焦是指有機物質(zhì)在高溫、無氧條件下分解而成的一種固體物質(zhì)(主要成分是碳)。具有很高的表面活性,能夠讓大量微生物在其表面蜂窩狀間隙里繁衍,進(jìn)而提高土地的肥力,增加土地的產(chǎn)出。在化學(xué)成分上,生物質(zhì)焦除了含有豐富的多環(huán)芳香烴、脂肪族、氧化態(tài)碳等有機碳外,還包括鈣、鎂等礦物質(zhì)以及無機碳酸鹽。生物質(zhì)炭具有大量的孔洞結(jié)構(gòu)以及巨大的表面積,且表面帶有大量的負(fù)電荷,因此吸附性很強,能吸附水、土壤或沉積物中的無機離子及極性或非極性有機化合物。這種孔洞結(jié)構(gòu)有利于土壤微生物的生長,促進(jìn)植物對營養(yǎng)元素的吸收、提高土壤肥力、控制農(nóng)田養(yǎng)分流失。生物質(zhì)焦的添加通常能促進(jìn)菌根真菌對植物根部的侵染,增加菌根真菌的豐度,增強豆科植物的生物固氮能力[17]。施用生物質(zhì)焦還能夠吸附重金屬(如鎘、砷等),減少植物對污染物的吸收,維持與改良土壤、凈化與修復(fù)被污染土壤,起到環(huán)境修復(fù)的效果。由于生物質(zhì)焦在促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、維持與改良土壤、凈化與修復(fù)被污染土壤、減少溫室氣體排放等方面表現(xiàn)出來的巨大潛力,目前已成為土壤修復(fù)與改良領(lǐng)域的熱門研究對象[18]。磷灰石不僅能夠作為植物磷素的潛在來源,為植物生長提供營養(yǎng)元素,促進(jìn)作物生長,還因其對多種金屬陽離子具有廣泛的容納性和吸附固定作用、降低重金屬的生物有效性,近年來日益受到人們的關(guān)注[19]。

在正常情況下,細(xì)胞膜對物質(zhì)的吸收具有較強的選擇透性,但逆境脅迫條件對質(zhì)膜結(jié)構(gòu)和功能的影響通常表現(xiàn)為質(zhì)膜選擇透性的喪失,電解質(zhì)和某些有機物質(zhì)的大量外滲。膜透性反映質(zhì)膜受傷害的程度,膜透性越大,受傷害程度越大。MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一,對膜和許多生物功能分子均具有破壞作用,其在體內(nèi)的積累是活性氧自由基毒害作用的表現(xiàn),因此MDA含量與植物被逆境傷害的程度密切相關(guān)[20]。研究發(fā)現(xiàn)垃圾土處理能明顯增加細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片的相對電導(dǎo)率。這三種草坪植物葉片MDA的含量也在垃圾土的作用下呈現(xiàn)顯著上升的趨勢,說明土壤污染脅迫使草坪植物體內(nèi)膜脂過氧化作用加劇,膜透性增加。研究中發(fā)現(xiàn),由生物質(zhì)焦和磷灰石組成的土壤改良劑對于緩解垃圾土環(huán)境對草種葉片細(xì)胞膜的傷害有著較明顯的作用。蔓花生和三裂葉蟛蜞菊在垃圾土作用下,葉片組織中MDA含量和膜透性與對照差異不明顯,說明垃圾土對這兩種草坪植物并未造成膜傷害。

許多研究發(fā)現(xiàn),逆境脅迫下葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量均下降,而且主要是高分子量的蛋白質(zhì)顯著減少,低分子量的蛋白質(zhì)含量卻變化不大。隨著高分子量蛋白質(zhì)的減少,游離氨基酸特別是脯氨酸積累增加,這是植物細(xì)胞對逆境脅迫采取的一種保護機制[21]。試驗結(jié)果表明,垃圾土種植下的細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草葉片可溶性蛋白質(zhì)含量顯著減少,相應(yīng)的脯氨酸含量增加。經(jīng)過土壤改良劑的作用,細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草葉片可溶性蛋白質(zhì)含量得到了恢復(fù),而脯氨酸含量繼續(xù)有所增加。土壤改良劑對于緩解大葉油草受垃圾土脅迫的效果不明顯。垃圾土對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊并未形成逆境環(huán)境,土壤改良劑的添加對這兩種植物的脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)含量也影響不大。

在植物生長指標(biāo)方面,垃圾土處理明顯降低了細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草的葉綠素含量和凈光合速率,表明植物體內(nèi)的光合系統(tǒng)活力受到土壤污染環(huán)境的顯著抑制。根系活力和葉片硝酸還原酶活性也表現(xiàn)出類似的趨勢,最終植物生物量的積累明顯降低。土壤改良劑對于緩解細(xì)葉結(jié)縷草和假儉草葉綠素含量和凈光合速率的下降,在根系活力、硝酸還原酶活性和生物量積累方面表現(xiàn)出較明顯的保護效應(yīng),但對于大葉油草則沒有明顯效果。綜合來看,垃圾土處理對細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草和大葉油草形成了較明顯的逆境脅迫,抑制了這3種植物的生長,添加生物質(zhì)焦和磷灰石能增強細(xì)葉結(jié)縷草、假儉草對垃圾土的逆境抵抗能力,恢復(fù)了部分生長活力;土壤改良劑對大葉油草作用不明顯,原因既可能是大葉油草在逆境下受傷害過大,無法恢復(fù),也可能是生物質(zhì)焦和磷灰石并非是其抵御土壤污染的理想改良化合物,原因有待進(jìn)一步分析。垃圾土不僅未對蔓花生和三裂葉蟛蜞菊形成逆境脅迫,反而促進(jìn)了植物的生長,土壤改良劑更進(jìn)一步增加了植物的抗性和生長活力。盡管三裂葉蟛蜞菊對垃圾土的適應(yīng)性更好,土壤改良劑的促進(jìn)效應(yīng)更顯著,但由于它存在外來入侵物種的威脅,因此原產(chǎn)于亞洲熱帶及南美洲的豆科蝶形花亞科植物蔓花生在生態(tài)效益和景觀效益上更適合作為垃圾土上營造綠地景觀和綠化苗圃種植品種的首選對象。

目前對垃圾場種植草坪植物的研究很少,且主要集中在植物種類及種植條件方面,而對土壤污染脅迫的研究極少,僅有王新等[22]開展了污泥土地利用對結(jié)縷草的影響研究以及陳麗麗等[23]研究土壤銅污染對結(jié)縷草等草坪草生長指標(biāo)影響的報道。因此,對草坪草在垃圾土污染脅迫下的生理響應(yīng)及其適應(yīng)機制的研究,包括土壤改良劑對草坪植物適應(yīng)垃圾土環(huán)境的影響,不僅有助于深入了解垃圾土的毒害機理和植物的適應(yīng)機制,也可為歷史形成的大量簡易垃圾填埋場的土地回用、環(huán)境修復(fù)以及觀賞草坪綠地的建設(shè)規(guī)劃提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

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