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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 19 期摇 摇 2012 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国野生东北虎数量监测方法有效性评估 张常智,张明海,姜广顺 (5943)……………………………………
城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 于摇 洋,崔胜辉,赵胜男,等 (5953)………………
珠江口水域夏季小型底栖生物群落结构 袁俏君,苗素英,李恒翔,等 (5962)……………………………………
2010 年夏季雷州半岛海岸带浮游植物群落结构特征及其与主要环境因子的关系
龚玉艳,张才学,孙省利,等 (5972)
……………………………
……………………………………………………………………………
阿根廷滑柔鱼两个群体间耳石和角质颚的形态差异 方摇 舟,陈新军,陆化杰,等 (5986)………………………
黄河三角洲滨海草甸与土壤因子的关系 谭向峰,杜摇 宁,葛秀丽,等 (5998)……………………………………
盘锦湿地净初级生产力时空分布特征 王莉雯,卫亚星 (6006)……………………………………………………
菜豆根瘤菌对土壤钾的活化作用 张摇 亮,黄建国,韩玉竹,等 (6016)……………………………………………
花生植株和土壤水浸液自毒作用研究及土壤中自毒物质检测 黄玉茜,韩立思,杨劲峰,等 (6023)……………
遮荫对金莲花光合特性和叶片解剖特征的影响 吕晋慧,王摇 玄,冯雁梦,等 (6033)……………………………
火干扰对小兴安岭草丛、灌丛沼泽温室气体短期排放的影响 顾摇 韩,牟长城,张博文,等 (6044)……………
古尔班通古特沙漠南部植物多样性及群落分类 张摇 荣,刘摇 彤 (6056)…………………………………………
黄土高原樟子松和落叶松与其他树种枯落叶混合分解对土壤的影响 李摇 茜,刘增文,米彩红 (6067)………
长期集约种植对雷竹林土壤氨氧化古菌群落的影响 秦摇 华,刘卜榕,徐秋芳,等 (6076)………………………
H2O2 参与 AM真菌与烟草共生过程 刘洪庆,车永梅,赵方贵,等 (6085)………………………………………
北京山区防护林优势树种分布与环境的关系 邵方丽,余新晓,郑江坤,等 (6092)………………………………
旱直播条件下强弱化感潜力水稻根际微生物的群落结构 熊摇 君,林辉锋,李振方,等 (6100)…………………
不同森林类型根系分布与土壤性质的关系 黄摇 林,王摇 峰,周立江,等 (6110)…………………………………
臭氧胁迫下硅对大豆抗氧化系统、生物量及产量的影响 战丽杰, 郭立月,宁堂原,等 (6120)…………………
垃圾填埋场渗滤液灌溉对土壤理化特征和草本花卉生长的影响 王树芹,赖摇 娟,赵秀兰 (6128)……………
稻麦轮作系统冬小麦农田耕作措施对氧化亚氮排放的影响 郑建初,张岳芳,陈留根,等 (6138)………………
不同施氮措施对旱作玉米地土壤酶活性及 CO2 排放量的影响 张俊丽,高明博,温晓霞,等 (6147)…………
北方农牧交错区农业生态系统生产力对气候波动的响应———以准格尔旗为例
孙特生,李摇 波,张新时 (6155)
…………………………………
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辽宁省能源消费和碳排放与经济增长的关系 康文星,姚利辉,何介南,等 (6168)………………………………
基于 FARSITE模型的丰林自然保护区潜在林火行为空间分布特征 吴志伟,贺红士,梁摇 宇,等 (6176)……
不同后作生境对玉米地天敌的冬季保育作用 田耀加,梁广文,曾摇 玲,等 (6187)………………………………
云南紫胶虫种群数量对地表蚂蚁多样性的影响 卢志兴,陈又清,李摇 巧,等 (6195)……………………………
阿波罗绢蝶种群数量和垂直分布变化及其对气候变暖的响应 于摇 非,王摇 晗,王绍坤,等 (6203)……………
专论与综述
海水养殖生态系统健康综合评价:方法与模式 蒲新明,傅明珠,王宗灵,等 (6210)……………………………
海草场生态系统及其修复研究进展 潘金华,江摇 鑫,赛摇 珊,等 (6223)…………………………………………
水华蓝藻对鱼类的营养毒理学效应 董桂芳,解绶启,朱晓鸣,等 (6233)…………………………………………
环境胁迫对海草非结构性碳水化合物储存和转移的影响 江志坚, 黄小平,张景平 (6242)……………………
生态免疫学研究进展 徐德立,王德华 (6251)………………………………………………………………………
研究简报
喀斯特峰丛洼地不同森林表层土壤有机质的空间变异及成因 宋摇 敏,彭晚霞,邹冬生,等 (6259)……………
准噶尔盆地东南缘梭梭种子雨特征 吕朝燕,张希明,刘国军,等 (6270)…………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*336*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄10
封面图说: 岸边的小白鹭———鹭科白鹭属共有 13 种,其中有大白鹭、中白鹭、白鹭(小白鹭)、黄嘴白鹭等,体羽皆是全白,世通
称白鹭。 夏季的白鹭成鸟繁殖时枕部着生两条狭长而软的矛状羽,状若双辫,肩和胸着生蓑羽,冬季时蓑羽常全部
脱落,白鹭虹膜黄色,嘴黑色,脚部黑色,趾呈黄绿色。 小白鹭常常栖息于稻田、沼泽、池塘水边,以及海岸浅滩的红
树林里。 白天觅食,好食小鱼、蛙、虾及昆虫等。 繁殖期 3—7月。 繁殖时成群,常和其他鹭类在一起,雌雄均参加营
巢,次年常到旧巢处重新修葺使用。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 19 期
2012 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 19
Oct. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:教育部春晖计划(Z2008鄄1鄄63007);西南大学生态学重点学科“211 工程冶建设项目
收稿日期:2011鄄08鄄31; 摇 摇 修订日期:2012鄄02鄄14
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zxl@ swu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201108311273
王树芹,赖娟,赵秀兰.垃圾填埋场渗滤液灌溉对土壤理化特征和草本花卉生长的影响.生态学报,2012,32(19):6128鄄6137.
Wang S Q,Lai J,Zhao X L. Effect of landfill leachate irrigation on soil physiochemical properties and the growth of two herbaceous flowers. Acta Ecologica
Sinica,2012,32(19):6128鄄6137.
垃圾填埋场渗滤液灌溉对土壤理化特征
和草本花卉生长的影响
王树芹1,赖摇 娟1,赵秀兰1,2,*
(1. 西南大学资源环境学院,三峡库区生态环境教育部重点实验室, 北碚摇 400715;
2. 重庆市农业资源与环境重点实验室,重庆摇 400716)
摘要:以草本花卉植物一串红和石竹为材料,通过盆栽试验研究了不同浓度垃圾渗滤液灌溉对土壤理化性质及生物学性质、植
物生长、氮磷和重金属吸收的影响。 渗滤液灌溉提高了土壤有机质、氮含量和电导率,其中,黄壤盐分积累速度大于紫色土,而
对土壤磷和重金属含量的影响不明显,土壤脲酶活性随渗滤液浓度的提高呈先升高后降低趋势,紫色土和黄壤在渗滤液灌溉浓
度分别为 60%和 40%时脲酶活性最强;随渗滤液浓度提高紫色土过氧化氢酶活性略为上升,黄壤过氧化氢酶活性降低。 渗滤
液灌溉使两种花卉根系生长受到抑制,但对植物地上部的生长发育存在低浓度促进高浓度抑制的双重作用。 渗滤液灌溉可提
高两种植物地上部的氮含量,对一串红磷含量影响不明显,使石竹磷含量降低,对 Cu、Zn 含量的影响因土壤和植物的不同而
异,但高浓度渗滤液灌溉使两种植物 Pb、Cr 和 Cd含量均提高。 结果表明,适当浓度渗滤液灌溉具有改善土壤肥力,促进植物地
上部生长发育的作用,渗滤液灌溉不会引起土壤和植物体内重金属过量积累,土壤氮过量积累导致的氮磷营养失调和盐分过度
积累是高浓度渗滤液抑制植物生长的重要原因。 从土壤性质变化和植物生长反应看,渗滤液灌溉浓度以 20%—40%为佳。
关键词:垃圾渗滤液;灌溉;草本花卉;土壤
Effect of landfill leachate irrigation on soil physiochemical properties and the
growth of two herbaceous flowers
WANG Shuqin1,LAI Juan1,ZHAO Xiulan1,2,*
1 College of Resources and Environment, Southwest University, Key Laboratory of Eco鄄environments in Three Gorges Reservoir Region, Ministry of Education;
Chongqing 400715, China
2 Chongqing Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment, Chongqing 400716,China
Abstract: Landfill leachate contains high levels of Na+, Cl-, NHx鄄N, organic matters ( including organic contaminants and
humic substances) as well as some plant nutrients and potentially toxic elements. Spray or trickle irrigation of untreated or
partially treated leachate onto vegetated land can provide a possibility for closing the nutrient cycling loop and
simultaneously produce effluent of a suitable quality for discharge, and thus has been considered as a potential remediation
option. However, experimental studies available presently have come up with inconsistent results, which are caused by the
differences of plant species, leachate components and concentrations, application method, soil properties and climate
conditions. Therefore, a pot鄄based experiment was carried out to investigate the influences of landfill leachate irrigation on
the physicochemical and biochemical properties of two dominant soils (a yellow soil and a purple soil), and the growth and
uptake of nitrogen, phosphorus and heavy metals by two herbaceous flowers ( the Salvia splendens L. and the Dianthus
chinensis L. ) widely cultivated in southwest China. The concentrations of landfill leachate used were set as 0, 20% , 40% ,
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60% , 80% and 100% , respectively. The results showed that short鄄term irrigation with landfill leachate increased the
contents of organic matter and nitrogen, electronic conductivity (EC) of the soils, with higher EC in yellow soil than in
purple soil, but had no significant effect on the contents of soil phosphorus and heavy metals. The activity of soil urease was
suppressed at higher concentrations of landfill leachate, but enhanced at lower concentrations, with the highest activity of
urease being observed at the concentrations of 60% and 40% for the purple soil and the yellow soil, respectively. The
increase in the concentration of landfill leachate caused a slight increase in the activity of catalase in the purple soil, but
resulted in an obvious decrease in the yellow soil. Landfill leachate irrigation inhibited the root growth of two herbaceous
flowers, but had dual effects on the growth of their shoots. Landfill leachate irrigation also increased the nitrogen content in
the shoots of both plants, but only decreased the phosphorus contents in Dianthus chinensis L. The increase in the
concentration of landfill leachate led to an increase of the contents of Pb, Cr and Cd in the shoots of two plants. However,
the effects on the contents of Cu and Zn in plants varied with the types of soils and plants. The results from the present
study showed that irrigation by landfill leachate with appropriate concentrations could improve soil fertility and thus enhance
the shoot growth of plants. Meanwhile, no significant accumulation of excess heavy metals occurred both in soils and plants.
It should be noted, however, that the imbalance of nitrogen and phosphorus in soils due to the high nitrogen but low
phosphorus concentrations in leachate, and the excessive accumulation of salts in soils at high concentrations of landfill
leachate probably impose some potential adverse effects on soils and plants. It is suggested that the optimal concentrations of
landfill leachate for irrigation ranged from 20% to 40% and moderate phosphorus fertilizer should be supplemented to keep
the balance of nitrogen and phosphorus in soils.
Key Words: landfill leachate; irrigation; herbaceous flowers; soil
垃圾填埋或堆放过程中会产生大量渗滤液,其中不仅含高浓度的有机质(包括好氧有机污染物和难分解
的腐殖质)、氮、钠离子及氯离子,还有重金属及其他有害物质等[1]。 但受气候条件、填埋垃圾类型及填埋时
间的影响,填埋场垃圾渗滤液具有水量大、成分复杂、各成分含量范围广的特点,一般生物处理法处理受到一
定限制,物化方法处理存在不易达标、处理费用高等缺点[2]。 将垃圾渗滤液灌溉垃圾填埋场覆盖层及周边土
壤、废弃矿山等场地,可以循环利用渗滤液中的有机质、氮、磷等营养物质、不仅能解决这些地区的肥源和水源
问题,有利于这些场所的生态恢复[3],在渗滤液处理方面还具有操作简单、管理方便等优点,是一种很有潜力
的场地恢复和渗滤液处理方法[4鄄6], 具有良好的生态效应,在瑞典、英国、美国、波兰等国已有多个工程应用实
例[7]。 垃圾渗滤液灌溉的效应受渗滤液成分、土壤性质、气候条件、植物类型、渗滤液用量及浓度等因素的影
响[8],不当的灌溉会使植物生长发育受损,叶片早衰、生物量降低[9]。 目前,已有关于不同浓度垃圾渗滤液灌
溉对禾本科植物百喜草[10]、观赏木本植物夹竹桃[2]、能源植物柳树[7鄄8,11]和杨树[12]等生长发育的影响及其生
理效应的研究报道,关于垃圾渗滤液灌溉对土壤理化性质及对草本花卉生长影响的研究较少。 本文以我国西
南地区常见的观赏草本植物一串红和石竹为材料,通过盆栽试验,通过植物生长、养分和重金属吸收、土壤理
化性质及生物学性质的变化研究了不同浓度渗滤液灌溉对土壤鄄草本花卉系统的影响,以期为当地垃圾渗滤
液有效处理和填埋场覆盖层生态恢复及景观建造提供参考依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 试验材料
供试土壤有紫色土和黄壤两种。 紫色土发育于侏罗系沙溪庙组沙质泥岩,取自重庆市北碚西南大学农场
0—20 cm耕作层,土壤质地为砂壤土、粘粒含量 15. 8% 、pH值 7. 82、总氮 1. 18 g / kg、总磷 0. 38 g / kg、有机质
13. 71 g / kg、电导率 0. 48 dS / m、CEC 25. 32 cmol / kg。 黄壤发育于三叠系嘉陵江组石灰岩,取自重庆市北碚区
龙凤桥镇槽上村农地 0—20 cm耕作层,土壤质地为粘土、粘粒含量为 40% 、pH值 5. 62、总氮 1. 79 g / kg、总磷
0. 49 g / kg、有机质 18. 78 g / kg、电导率 0. 50 dS / m、CEC 15. 33cmol / kg。
垃圾渗滤液取自重庆市长生桥垃圾填埋场。 渗滤液的性质为:pH 值 6. 01,NH3 鄄N 974. 48 mg / L,CODCr
9216摇 19 期 摇 摇 摇 王树芹摇 等:垃圾填埋场渗滤液灌溉对土壤理化特征和草本花卉生长的影响 摇
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5049. 00 mg / L,TP 2. 05 mg / L,Zn 0. 16 mg / L,Cu 0. 11 mg / L,Pb 0. 26 mg / L,Cd 0. 06 mg / L,Cr 0. 35 mg / L。
供试植物为一串红(Salvia splendens L. ) 和石竹(Dianthus chinensis L. )。
试验用水为自来水,其性质为:pH 值 7. 56,NH+3 鄄N 0. 28 mg / L,TP 0. 04 mg / L,Cu 0. 003 mg / L,Cd 0. 001
mg / L,Cr 0. 005 mg / L,Zn 0. 052 mg / L,Pb 0. 003 mg / L。
1. 2摇 试验设计
试验设 5 个渗滤液浓度,分别为 20% 、40% 、60% 、80% 、100% (体积分数,自来水稀释),设 1 个对照,灌
溉自来水,试验重复 3 次。 将土壤装入 19 cm 伊 21 cm的塑料花盆中,每盆装入 2 kg 土壤,选择生长健康,长
势一致的花苗移栽入盆中,每盆 1 株。 紫色土中栽种一串红,黄壤中栽种石竹。 植物存活 15 d 后开始浇灌渗
滤液,平均水量每次每处理 200 mL。 灌溉期间记录植株分枝和开花情况,3 个月后收获,收获后测定植株的株
高及地上部和根系鲜重,4 个处理浇灌的渗滤液总量分别为 585、1170、1755、2340 和 2950 m3 / hm2。
1. 3摇 分析方法
土壤基本理化性质测定参照《土壤农化分析与环境监测》 [13]进行,用酸度计测定 pH 值(土颐水 = 1颐5),电
导仪测定电导率,半微量凯氏定氮法测定总氮含量,重铬酸钾容量法测定有机质含量,钼锑抗比色法测定全磷
含量,原子吸收光谱法测定 Zn、Cr、Cu、Cd和 Pb含量。 土壤过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法测定,脲酶活
性用氨氮法测定[14]。
植物样品经 H2SO4 鄄H2O2 消解,用半微量凯氏定氮法测定氮含量,钼锑抗比色法测定磷含量,原子吸收光
谱法测定 Zn、Cr、Cu、Cd和 Pb含量[13]。
1. 4摇 数据处理
采用 Excel 2003 进行平均数计算和图形制作,采用 SPSS1 3. 0 分析软件进行方差分析和 LSD多重比较。
2摇 结果与分析
2. 1摇 渗滤液灌溉对土壤的影响
2. 1. 1摇 土壤的基本理化性质
不同浓度渗滤液灌溉后土壤基本理化性质变化情况见表 1。 由于土壤对酸碱的缓冲作用,微酸性的渗滤
液灌溉使紫色土 pH值变化不明显,黄壤 pH值随渗滤液浓度的增加逐渐提高,原液浇灌处理土壤 pH 值提高
了 0. 37 个单位,达显著水平(P<0. 05)。 两种土壤有机质含量均随渗滤液浓度提高而增加,在渗滤液浓度高
于 80%时达显著水平(P<0. 05)。 与对照相比,渗滤液使紫色土、黄壤总氮含量分别提高 54. 13%—123. 85%
和 32. 93%—162. 28% 。 由于渗滤液中磷含量较低,渗滤液灌溉对两种土壤总磷含量的影响不显著。
在盐分组成基本恒定情况下,电导率与盐分含量之间成线性关系,因而,土壤溶液的电导率大小可以反映
盐分含量的高低及作物受盐分迫害的程度[15]。 由表 1 可见,垃圾渗滤液灌溉使土壤电导率较对照显著提高。
随渗滤液浓度增高,土壤电导率快速提高,但对于紫色土和黄壤,当渗滤液浓度分别高于 60%和 40%时,土壤
电导率增加更迅速。 与对照相比,原液灌溉使紫色土和黄壤电导率分别提高了 795. 02%和 820. 91% 。 表明
渗滤液灌溉均使两种土壤的可溶盐分含量积累,且黄壤积累的可溶盐分较紫色土多,这可能与两种土壤的理
化性质的差异有关。
2. 1. 2摇 土壤重金属含量变化
浇灌渗滤液后,一方面由于离子交换和有机物螯合作用,渗滤液中的重金属在土壤中富集,另一方面,由
于植物的吸收作用使土壤重金属含量降低,土壤重金属含量的变化是随渗滤液输入和因植物吸收而输出平衡
的结果。 由于所使用的渗滤液中各种重金属浓度不高,两种土壤中,渗滤液灌溉各处理间重金属含量差异不
显著,土壤重金属含量并未随渗滤液浓度的提高而显著增加,所有处理土壤的重金属含量均低于我国土壤环
境质量标准(GB15618—1995)中三级标准的限值(表 2),表明短期灌溉该垃圾渗滤液不会引起土壤中重金属
含量超标。
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2. 1. 3摇 土壤酶活性的变化
土壤酶主要来源于土壤微生物的生命活动,参与许多重要的生物化学过程,其活性在一定程度上反映土
壤的功能状况。 土壤某些酶对重金属污染情况反应敏感,其活性可作为表征土壤肥力和污染状况的敏感指
标[16鄄17]。 由于渗滤液氨氮及 COD含量高,施入土壤后会对土壤微生物产生不同程度的影响。 脲酶是土壤中
氮素转化过程中的关键酶,过氧化氢酶是生物防御体系的关键酶[17]。 本研究选用此两种酶作为研究对象。
如图 1 所示,随渗滤液浓度的提高,紫色土中过氧化氢酶活性呈增高趋势,在渗滤液浓度达 40%时趋于稳定,
而黄壤中过氧化氢酶活性随渗滤液浓度的提高呈下降趋势,在渗滤液浓度高于 20%时达到显著水平。 两种
土壤中,所有渗滤液浇灌处理土壤脲酶活性均高于对照,且脲酶活性随渗滤液浓度提高均呈先升高后降低趋
势,紫色土和黄壤中脲酶活性最强的渗滤液浓度分别为 60%和 20% 。 表明渗滤液灌溉对土壤过氧化氢酶活
性的影响因土壤的不同而异,但可提高土壤脲酶活性。
图 1摇 不同浓度渗滤液灌溉对土壤酶活性的影响
Fig. 1摇 Effect of diluted landfill leachate irrigation on the activities of soil enzymes
2. 2摇 植物生长的变化
用分枝数、株高和鲜重的变化来反映不同浓度渗滤液灌溉对一串红生长的影响(图 2)。 渗滤液灌溉显著
提高了一串红的分枝数和株高,且随着渗滤液浓度的提高,一串红分枝数增多,高度增加,当渗滤液浓度在
40%—60%时不再明显提高,浓度高于 80%时,分枝数和株高显著下降,但仍高于对照,却出现叶片大量脱
落、枝干较细的现象。 一串红地上部鲜重随渗滤液浓度提高显著增加,在渗滤液浓度为 40%时最高,较对照
提高了 17. 5% ,达显著差异水平(P<0. 05),进一步提高渗滤液浓度,一串红地上部鲜重急剧下降,原液浇灌
处理仅为对照的 35% 。 渗滤液浇灌则使一串红根部鲜重随渗滤液浓度的提高呈下降趋势。
图 2摇 一串红生长对不同浓度渗滤液灌溉的响应
Fig. 2摇 Effect of landfill leachate irrigation on the growth and development of Salvia splendens L.
用分枝数、花朵数和鲜重的变化来反映不同浓度渗滤液灌溉后植物生长反应的变化(图 3)。 渗滤液浓度
为 20%时,石竹叶片翠绿、花朵鲜艳,花朵数、分枝数、地上部生物量较对照分别提高 43. 9% 、87. 5% 和
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106郾 3% ,达显著水平(P<0. 05)。 当渗滤液浓度为 40%时,石竹的花朵数、分枝数和地上部生物量较对照分
别提高 38. 6% 、62. 5%和 35. 6% ,也达显著水平(P<0. 05),与渗滤液浓度 20%处理相比,石竹的花朵数及分
枝数差异不显著,但地上部生物量显著降低(P<0. 05);当渗滤液浓度高于 60%时,石竹的花朵数、分枝数、地
上部生物量与对照差异不显著(P>0. 05),但出现了花朵明显偏小、颜色变淡、植株偏小、茎和叶片失水等受害
现象。 与一串红相同,渗滤液灌溉使石竹根鲜重下降,渗滤液浓度高于 40%时下降更剧烈,原液灌溉根鲜重
仅为对照的 18. 2% 。
结果表明,渗滤液对草本花卉根系的生长有抑制作用,对地上部的生长则表现出低浓度促进而高浓度抑
制的双重作用。
图 3摇 不同浓度垃圾渗滤液灌溉对石竹生长发育的影响
Fig. 3摇 Growth and development of Dianthus chinensis L. irrigated with diluted landfill leachate
2. 3摇 植物氮磷含量的变化
表 3 为浇灌不同浓度渗滤液对一串红和石竹地上部氮和磷含量的影响。 渗滤液灌溉显著提高了两种植
物地上部的氮含量(P<0. 05),但两种植物氮含量的变化趋势不同。 随渗滤液浓度提高,一串红地上部氮含量
呈先降低后升高的趋势,石竹地上部氮含量则呈先升高再降低趋势。 与氮含量的变化趋势不同,一串红地上
部磷含量仅在渗滤液浓度为 20%的处理时显著下降,其余处理时地上部磷含量与对照相比差异不显著。 石
竹地上部磷含量则随渗滤液浓度的提高显著下降。 表明渗滤液灌溉可以显著促进两种植物对氮的吸收,对草
本花卉磷吸收的影响不明显或抑制磷的吸收。
表 3摇 不同浓度垃圾渗滤液处理对植株地上部氮磷含量的影响(g / kg)
Table 3摇 Phosphorus in the shoot of plants irrigated with diluted landfill leachate
渗滤液浓度
Leach concentration / %
一串红 Salvia splendens L.
N P
石竹 Dianthus chiness L.
N P
CK 14. 00依0. 35a 1. 45依0. 02b 18. 36依0. 20a 7. 56依0. 15d
20% 32. 19依1. 24c 1. 18依0. 04a 37. 45依0. 43b 4. 71依0. 04c
40% 28. 05依0. 56b 1. 40依0. 01b 41. 81依0. 45c 3. 46依0. 09b
60% 26. 00依0. 47b 1. 30依0. 03b 55. 61依2. 01d 2. 71依0. 12a
80% 27. 61依1. 02b 1. 45依0. 05b 57. 26依1. 48d 2. 71依0. 04a
100% 35. 40依0. 94c 1. 43依0. 01b 52. 44依3. 95d 2. 63依0. 08a
摇 摇 *:同一列数据上标的不同字母表示在 0. 05 的水平上差异显著
2. 4摇 植物体内重金属含量的变化
垃圾渗滤液含大量的可溶性有机物,可与环境中的重金属形成重金属-有机配合物,影响重金属的有效
性,从而改变植物对重金属元素的吸收[18]。 从图 4 看出,随着渗滤液浓度的提高,一串红地上部 Pb、Cr 和 Cd
含量较对照分别提高 10. 81%—51. 01% 、83. 62%—141. 10%和 8. 00%—24. 00% ,增幅以 Cr 最大,一串红地
上部 Cu含量变化不明显,Zn含量呈下降趋势;石竹地上部 Cu、Zn、Pb和 Cr含量在渗滤液浓度为 20%—40%
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时显著低于对照,降低幅度 Zn>Pb>Cr>Cu,渗滤液浓度达到 60%后,4 种重金属含量均显著高于对照,提高幅
度分别为 114. 52%—196. 44% 、76. 83%—134. 14% 、53. 85%—175. 21%和 25. 45%—121. 32% ,且随渗滤液
浓度提高均呈上升趋势,而 Cd含量则随渗滤液浓度提高呈逐渐上升的趋势。 由此可见,垃圾渗滤液对植物
地上部 Cu和 Zn含量的影响因植物和土壤类型的不同而异,但高浓度渗滤液均使植株地上部 Pb、Cr 和 Cd 含
量显著提高,且垃圾渗滤液对石竹地上部重金属含量的影响程度大于一串红,这除与植物本身对重金属的吸
收能力有差异外,还可能与土壤性质的差异有关。 本研究中,供石竹生长的土壤呈酸性、CEC 低,土壤对重金
属的吸附弱,重金属活性变化大,导致植物体内重金属含量受渗滤液的影响较大;而供一串红生长的土壤呈碱
性、CEC高,土壤对重金属的吸附强,重金属活性变化相对较小,植物体内重金属含量受渗滤液的影响变小。
图 4摇 垃圾渗滤液浓度对植物地上部重金属含量的影响
Fig. 4摇 Content of heavy metals in the shoot of plants irrigated with diluted landfill leachate
3摇 讨论
城市垃圾渗滤液含高浓度的有机成分、氮及微量元素,适当浓度的渗滤液可为植物和土壤微生物生长提
供适量的大量和微量营养成分及水分,具有提高土壤肥力和促进植物生长的作用,甚至可作为一种液体肥料
应用于植物生产[19]。 本研究结果表明,渗滤液灌溉不仅可以显著提高黄壤和紫色土的有机质和氮含量,还能
提高黄壤的 pH值,对强酸性土壤有一定的中和作用(表 1)。 由于垃圾渗滤液中的磷含量低,对两种土壤和
紫色土上生长的一串红的磷含量影响不明显,黄壤上生长的石竹磷含量反而有降低趋势(表 3)。 因此,大量
或长期灌溉垃圾渗滤液会导致土壤氮素积累、土壤和植物氮磷营养比例失调、植物生长受到抑制的现象产
生[20],将渗滤液作为肥源长期应用于植物生产和场地恢复时需根据植物的需要补充磷素[11]。
土壤酶是土壤生物学性质的重要方面,其活性与土壤有机质含量和微生物数量有关,又受土壤干湿交替、
施肥、轮作等农业措施和土地利用方式、土壤 pH值及污染物等的影响[21],通过比较不同浓度渗滤液灌溉条件
下土壤酶活性的变化,有助于全面了解渗滤液对土壤生物学性质的影响。 土壤中脲酶和过氧化氢酶广泛存
在,其中,脲酶是土壤中氮素转化的关键酶,其催化产物为氨,活性受施氮量的影响,低施氮时土壤脲酶活性显
著增加,进一步提高施氮量脲酶活性则受到抑制[22]。 本研究中,两种土壤的脲酶活性随渗滤液浓度提高呈先
升高后降低的趋势,这可能与渗滤液含高浓度的铵态氮,提高渗滤液浓度增加了土壤氮素的输入从而抑制了
脲酶的活性有关。 至于最高脲酶活性时灌溉的渗滤液浓度紫色土>黄壤,这可能与紫色土为弱碱性,土壤中
硝化作用较强,削弱了随渗滤液进入到土壤中的铵对脲酶的抑制作用有关[23]。 土壤中过氧化氢酶能促进过
氧化氢的分解而有利于防治过氧化氢对生物体的毒害,其活性增强可有效保护土壤微生物的正常活动[24]。
图 1 显示,随渗滤液浓度的提高,紫色土过氧化氢酶活性增加,黄壤过氧化氢酶活性却降低,表明渗滤液灌溉
砂壤紫色土有利于微生物正常活动的保持,而抑制了粘质黄壤中微生物的正常活动,这与姜必亮[23]等的研究
结果不同。 姜必亮等通过 1a垃圾渗滤液灌溉试验后,发现粘土中脲酶和过氧化氢酶活性均较壤土增强多,这
主要与垃圾渗滤液的 pH值不同有很大的关系。 姜必亮等使用的垃圾渗滤液呈碱性,可与酸性土中和,使土
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壤 pH值适宜土壤微生物生长[23]。 因此将垃圾渗滤液作为肥源和水源时,需考虑垃圾渗滤液和土壤的
pH值。
渗滤液作为肥源和水源灌溉植物引起的土壤盐分和重金属积累一直受到人们的关注[11, 25鄄26]。 而土壤中
盐分和重金属积累的风险与渗滤液中可溶性盐及重金属含量有关。 本研究所用的渗滤液来自垃圾填埋场,填
埋场的厌氧环境使渗滤液中的重金属含量较低[27],灌溉后未引起土壤重金属明显积累,因渗滤液中可溶性有
机质存在导致的植物重金属含量的提高对植物生长的影响有限(图 5),因而本研究中重金属不是渗滤液灌溉
的主要问题,此结果与姜必亮等的研究一致[28]。 由于渗滤液中盐分含量高,土壤电导率随渗滤液浓度的增加
显著提高,这就意味着土壤盐分增多、土壤水势降低,植物根系对水分的吸收受到抑制,植物将遭受盐分胁迫
的危害,植物生长、蛋白质合成、光合作用及代谢等将受阻[25,29]。 Zalesny[25]等通过连续 2 年用垃圾渗滤液灌
溉柳树时发现,渗滤液灌溉的土壤中 Na+和 Cl-含量大大提高,植株中的 Na+和 Cl-含量分别是自来水灌溉的
17 和 4 倍。 尽管本研究未测定植物体内的 Na+和 Cl-含量,但从植物出现叶片失绿、分枝数减少和叶片失水等
症状看,高浓度渗滤液灌溉植物已受到盐分胁迫的危害。 降低渗滤液的离子浓度可以有效减轻高浓度渗滤液
对植物造成的危害,达到既能促进植物生长又可能处理大量垃圾渗滤液之目的[9]。 由于黄壤呈酸性,为盐基
不饱和土壤,对盐分胁迫的抵抗能力弱,渗滤液灌溉后其电导率的提高幅度大于呈弱碱性的紫色土(表 1),盐
分积累强度高于紫色土,其植物最大生长的渗滤液浓度(20% )低于紫色土(40% )。
已有研究表明,垃圾渗滤液灌溉对植物生长呈现低浓度促进高浓度抑制的双重作用[3,30]。 本研究发现,
垃圾渗滤液灌溉使一串红和石竹根系生长受到抑制,地上部生长呈现低浓度促进高浓度抑制的双重作用(图
2 和图 3),表明两种植物根系对垃圾渗滤液的危害较地上部敏感。 渗滤液灌溉对植物地上部生长发育影响表
现出的双重作用表明了渗滤液浓度控制是植物修复渗滤液的关键[31]。 因渗滤液性质、土壤类型、气候条件和
植物种类的差异,不同研究者获得的适合的垃圾渗滤液灌溉浓度不同。 张斌等认为渗滤液灌溉狗牙草的最佳
浓度为 15% [30],Wong 和 Leung发现小白菜和花菜灌溉的最大渗滤液浓度为 40% [32],Cheng 和 Chu报道渗滤
液灌溉浓度为 EC50 时小白菜和黑麦草的生长不受影响,而 EC50 值因渗滤液成分含量的差异渗滤液稀释浓
度在 3%—46%间变化[5],王如意等发现渗滤液灌溉百慕大草的最佳浓度为 25% [33]。 看来,在将渗滤液用于
植物灌溉时,应针对特定的土壤、植物和气候条件进行试验研究,找出适合的渗滤液浓度后再进行施用。 本研
究中,从植物根和地上部生长发育的反应及土壤理化性质的变化看,垃圾渗滤液灌溉浓度以 20%—40%较为
合适,由此推算出可以处理的场垃圾渗滤液体积为 585—1170 m3 / hm2。
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7316摇 19 期 摇 摇 摇 王树芹摇 等:垃圾填埋场渗滤液灌溉对土壤理化特征和草本花卉生长的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 19 October,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Assessment of monitoring methods for population abundance of Amur tiger in Northeast China
ZHANG Changzhi, ZHANG Minghai, JIANG Guangshun (5943)
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Changes of residents nitrogen consumption and its environmental loading from food in Xiamen
YU Yang,CUI Shenghui,ZHAO Shengnan, et al (5953)
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Analysis of the meiobenthic community in the Pearl River Estuary in summer
YUAN Qiaojun, MIAO Suying, LI Hengxiang, et al (5962)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………
Community characteristics of phytoplankton in the coastal area of Leizhou Peninsula and their relationships with primary environ鄄
mental factors in the summer of 2010 GONG Yuyan, ZHANG Caixue, SUN Xingli, et al (5972)………………………………
Morphological differences in statolith and beak between two spawning stocks for Illex argentinus
FANG Zhou, CHEN Xinjun, LU Huajie, et al (5986)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Relationships between coastal meadow distribution and soil characteristics in the Yellow River Delta
TAN Xiangfeng, DU Ning, GE Xiuli, et al (5998)
…………………………………
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Variation analysis about net primary productivity of the wetland in Panjin region WANG Liwen, WEI Yaxing (6006)………………
Mobilization of potassium from Soils by rhizobium phaseoli ZHANG Liang, HUANG Jianguo, HAN Yuzhu, et al (6016)……………
Autotoxicity of aqueous extracts from plant, soil of peanut and identification of autotoxic substances in rhizospheric soil
HUANG Yuqian, HAN Lisi, YANG Jinfeng, et al (6023)
……………
…………………………………………………………………………
Effects of shading on the photosynthetic characteristics and anatomical structure of Trollius chinensis Bunge
LV Jinhui,WANG Xuan, FENG Yanmeng, et al (6033)
…………………………
……………………………………………………………………………
Short鄄term effects of fire disturbance on greanhouse gases emission from hassock and shrubs forested wetland in Lesser Xing忆an
Mountains, Northeast China GU Han,MU Changcheng, ZHANG Bowen, et al (6044)…………………………………………
Plant species diversity and community classification in the southern Gurbantunggut Desert ZHANG Rong, LIU Tong (6056)…………
Effects of mixing leaf litter from Pinus sylvestris var. mongolica and Larix principis鄄rupprechtii with that of other trees on soil
properties in the Loess Plateau LI Qian,LIU Zengwen,MI Caihong (6067)………………………………………………………
Effects of long鄄term intensive management on soil ammonia oxidizing archaea community under Phyllostachys praecox stands
QIN Hua, LIU Borong, XU Qiufang, et al (6076)
…………
…………………………………………………………………………………
Hydrogen peroxide participates symbiosis between AM fungi and tobacco plants
LIU Hongqing,CHE Yongmei, ZHAO Fanggui, et al (6085)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Relationships between dominant arbor species distribution and environmental factors of shelter forests in the Beijing mountain
area SHAO Fangli, YU Xinxiao, ZHENG Jiangkun, et al (6092)…………………………………………………………………
Analysis of rhizosphere microbial community structure of weak and strong allelopathic rice varieties under dry paddy field
XIONG Jun, LIN Huifeng, LI Zhenfang, et al (6100)
……………
……………………………………………………………………………
Root distribution in the different forest types and their relationship to soil properties
HUANG Lin, WANG Feng, ZHOU Lijiang,et al (6110)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of silicon application on antioxidant system, biomass and yield of soybean under ozone pollution
ZHAN Lijie, GUO Liyue, NING Tangyuan, et al (6120)
………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of landfill leachate irrigation on soil physiochemical properties and the growth of two herbaceous flowers
WANG Shuqin,LAI Juan,ZHAO Xiulan (6128)
………………………
……………………………………………………………………………………
Nitrous oxide emissions affected by tillage measures in winter wheat under a rice鄄wheat rotation system
ZHENG Jianchu, ZHANG Yuefang, CHEN Liugen, et al (6138)
………………………………
…………………………………………………………………
Effects of different fertilizers on soil enzyme activities and CO2 emission in dry鄄land of maize
ZHANG Junli, GAO Mingbo, WEN Xiaoxia,et al (6147)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
The response of agro鄄ecosystem productivity to climatic fluctuations in the farming鄄pastoral ecotone of northern China: a case
study in Zhunger County SUN Tesheng, LI Bo, ZHANG Xinshi (6155)…………………………………………………………
The relationship between energy consumption and carbon emissiont with economic growth in Liaoning Province
KANG Wenxing,YAO Lihui,HE Jienan,et al (6168)
………………………
………………………………………………………………………………
Spatial distribution characteristics of potential fire behavior in Fenglin Nature Reserve based on FARSITE Model
WU Zhiwei, HE Hongshi, LIANG Yu, et al (6176)
……………………
………………………………………………………………………………
Chill conservation of natural enemies in maize field with different post鄄crop habitats
TIAN Yaojia, LIANG Guangwen, ZENG Ling, et al (6187)
……………………………………………………
………………………………………………………………………
Effect of population of Kerria yunnanensis on diversity of ground鄄dwelling ant
LU Zhixing, CHEN Youqing, LI Qiao, et al (6195)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Response of Parnassius apollo population and vertical distribution to climate warming
YU Fei,WANG Han,WANG Shaokun,et al (6203)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Integrated assessment of marine aquaculture ecosystem health: framework and method
PU Xinming,FU Mingzhu, WANG Zongling, et al (6210)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Seagrass meadow ecosystem and its restoration: a review PAN Jinhua,JIANG Xin,SAI Shan,et al (6223)……………………………
Nutri鄄toxicological effects of cyanobacteria on fish DONG Guifang, XIE Shouqi, ZHU Xiaoming, et al (6233)………………………
Effect of environmental stress on non鄄structural carbohydrates reserves and transfer in seagrasses
JIANG Zhijian,HUANG Xiaoping,ZHANG Jingping (6242)
………………………………………
………………………………………………………………………
Advances in ecological immunology XU Deli, WANG Dehua (6251)……………………………………………………………………
Scientific Note
The causes of spatial variability of surface soil organic matter in different forests in depressions between karst hills
SONG Min, PENG Wanxia, ZOU Dongsheng, et al (6259)
…………………
………………………………………………………………………
Characteristics of seed rain of Haloxylon ammodendron in southeastern edge of Junggar Basin
L譈 Chaoyan, ZHANG Ximing, LIU Guojun, et al (6270)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
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新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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第 32 卷摇 第 19 期摇 (2012 年 10 月)
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Vol郾 32摇 No郾 19 (October, 2012)
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