土壤pH对镉在土壤—水稻系统中的迁移、积累与分布的影响

发布时间：2020-05-26 15:47

【摘要】：我国耕地重金属污染严重,严重影响粮食安全生产。碱性土壤改良剂能提高土壤pH,原位钝化土壤重金属,常用于治理粮食重金属污染。本研究通过盆栽试验和室内培养试验,探析酸碱及其添加量对土壤pH的影响,及土壤pH、水分管理模式对土壤镉形态、土壤养分、水稻根表铁膜及水稻吸收积累镉规律的影响及机理,为碱性土壤改良剂的使用、稻田镉污染治理及稻米安全生产提供理论依据和数据支持。主要试验结果如下:(1)通过土壤培养试验,探究了不同水分管理模式下(淹水、干湿交替、湿润)、土壤pH对镉形态等的影响。结果发现:三种水分管理模式均能提高酸性土壤pH、降低碱性土壤pH,对Eh的影响与土壤pH相反。随着培养时间增长,酸性土壤pH先升高后降低,碱性土壤pH先降低后升高,且初始土壤酸、碱性越强,土壤pH变化幅度越大。三种水分管理模式下土壤pH的变化幅度大小顺序为淹水模式干湿交替模式湿润模式。在三种水分管理模式下,土壤pH与土壤中可交换态镉均呈极显著负相关,与可还原态及残渣态镉含量均呈极显著正相关。第60d时,土壤pH从4升高到10时,淹水模式下土壤可交换镉含量降低0.27 mg/kg,可还原态、残渣态镉含量分别显著增加了0.14、0.13 mg/kg;湿润模式下可交换态镉含量降低了0.36 mg/kg,可还原态、残渣态镉含量分别增加了0.19、0.18 mg/kg;干湿交替模式下,可交换态镉含量降低了0.32m/kg,可还原态、残渣态镉含量分别升高了0.20、0.13 mg/kg。相同土壤pH条件下,三种水分管理模式土壤可交换态镉含量大小顺序为湿润模式干湿交替模式淹水模式。通过多因素方差分析和单因素协方差分析发现土壤pH值和水分管理均对土壤可交换态镉含量有显著影响,且两者间存在交互效应,当不考虑土壤pH时,水分管理模式对土壤可交换态镉含量同样有显著影响。(2)通过盆栽试验,研究了酸碱及其添加量对土壤pH、土壤镉形态、水稻吸收积累镉的影响。结果发现:添加酸碱溶液能影响土壤pH、土壤中镉的赋存形态、水稻根-茎的转运系数和富集系数,且添加量越大,影响也越大。碱性溶液添加量越多,土壤pH升高幅度越大,可还原态和残渣态镉含量越高,可交换态镉含量越低,酸性溶液则相反。当外源酸碱(0.1 mol/L)添加量大于240 mL/每桶时,差异显著。根据酸碱溶液添加量与成熟期土壤pH值分析得到回归方程。土壤pH与酸溶液添加量的关系式为:y=-0.001x+5.667(R~2=0.888)(其中0≤x≤460),土壤pH值与碱液添加量的关系式为:y=(2.767e-8)x~3-(2.269e-5)x~2+0.005x-5.655(R~2=0.882)(其中0≤x≤870)。(3)通过盆栽试验,研究了不同土壤pH对土壤养分、土壤镉形态、水稻根表铁膜及水稻吸收积累镉的影响。结果发现:实验前后土壤pH受土壤缓冲作用及淹水等因素影响发生变化,所有处理土壤pH试验后均向中性靠拢,且酸碱性越强变化越大。土壤pH主要通过影响作物生长来影响土壤中N、P、K和有机质含量。土壤pH对土壤中镉的生物有效性、水稻各部位镉含量、根表铁膜中铁含量及转运富集均有显著影响。土壤pH从4升至10,早稻与晚稻土壤可交换态镉含量降幅分别为44.12%、49.23%,可还原态与残渣态镉含量增幅分别为96.81%、144.23%和142.98%、166.54%可氧化态无显著变化;土壤pH从4升至9,早稻与晚稻根、茎、叶、糙米降幅分别为93.93%、98.72%、95.40%、92.52%和93.93%、98.72%、95.40%、99.52%,早稻和晚稻根表铁膜中铁含量增幅为96.36%和124.39%。早稻和晚稻根-茎的转运系数及富集系数降幅分别为79.37%、94.20%和61.54%、82.73%。为了在保证稻米产量与糙米中镉含量达标,通过构建土壤pH与糙米中镉含量和产量方程,计算出早稻最佳土壤pH区间为6.49~7.34,晚稻最佳土壤pH区间为5.17~7.68。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】

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1 李婧;周艳文;陈森;高小杰;;我国土壤镉污染现状、危害及其治理方法综述[J];安徽农学通报;2015年24期

2 安婧;宫晓双;魏树和;;重金属污染土壤超积累植物修复关键技术的发展[J];生态学杂志;2015年11期

3 许艳霞;倪小英;袁毅;黄卫;梅广;;溶剂浸提技术消减稻米中镉含量[J];粮食科技与经济;2015年05期

4 张淑楠;王心义;夏大平;;初始pH值对微生物反硝化的影响[J];环境工程;2015年S1期

5 叶长城;陈U，

本文编号：2682070