含硅改良剂耦合水分管理对复合污染土壤As-Cd生物有效性及稻米累积阻控研究

发布时间：2020-07-19 09:49

【摘要】：我国南方土壤镉砷复合污染问题日益凸显,治理农田土壤镉砷复合污染、保障稻米质量安全已成为近年来研究热点。重金属Cd和As在土壤中所表现出的吸附性、溶解性以及被水稻吸收富集等方面具有相反的性质,常见的单一阻控措施,如水分管理、施加钝化剂等不能同时抑制水稻对Cd及As的吸收与积累。为探寻新的复合污染土壤中重金属的Cd、As活性联合阻控途径并为水稻安全生产提供科学依据与阻控技术产品。本文以湖南省某典型的镉砷复合污染稻田土壤为研究对象,通过三组室外水稻盆栽试验,在淹水条件下施加矿物硅肥、速溶硅肥2种硅肥,含硅竹炭、含硅稻壳碳2种生物炭及锰改性竹炭、锰改性稻壳碳2种锰改性含硅材料,研究了不同改良剂(硅肥、生物炭、改性生物炭)结合淹水措施对As-Cd复合污染稻田土壤中Cd、As生物有效性及其稻米累积影响及其应用价值。主要研究结果如下:(1)湿润灌溉(CK)、淹水(F)、速溶硅肥结合淹水(FYsi)、矿物硅肥结合淹水(FKsi)及2种硅肥结合淹水(FYK)处理结果表明,淹水处理土壤pH值上升幅度为0.12~0.72个单位,土壤Eh显著降低。与对照相比,淹水处理糙米中Cd含量降低了38.83%~65.05%,其中,F、FYK处理对糙米Cd累积抑制效果最佳,糙米中Cd含量为0.98 mg·kg~(-1)、0.72 mg·kg~(-1)。除F处理糙米中As含量增加了36.64%之外,FYsi、FKsi、FYK处理糙米中As的含量与对照相比分别降低了23.80%、38.10%、47.62%。FYsi、FKsi、FYK 3种施硅耦合淹水处理均可有效阻控稻米镉砷复合污染,其中FYK效果最佳。(2)湿润灌溉(CK)、淹水(F)、竹碳(ZC)、竹碳结合淹水措施(ZF)、稻壳炭(GC)、稻壳炭结合淹水措施(GF)处理结果表明,6种处理土壤pH值上升幅度为0.12~0.72个单位。相比对照,ZC、GC处理成熟期Eh显著高于配施生物炭的F、ZF、GF 3种淹水处理,并始终处于弱还原状态。F、ZF、GF淹水配施生物炭处理糙米中Cd含量降低51.46%~57.28%,籽粒中As的含量分别达到0.29mg·kg~(-1)、0.32mg·kg~(-1)、0.30mg·kg~(-1),较对照组升高了39.74%~53.58%。ZC、GC处理与对照相比,糙米中Cd含量降低16.50%、39.81%,糙米中As含量增加了27.24%、12.23%,但GC与CK处理并无显著性差异。(3)以不同生物炭作为基质制备的两种锰改性生物炭试验结果表明:几种处理均能显著降低土壤中镉的酸可提取态含量,锰改性稻壳炭高使用量降镉效果最好,降幅达到20.79%,其次是高使用量的竹炭及锰改性竹炭两种处理。竹炭、稻壳炭不同用量的4种处理均将残渣态砷活化为其他形态砷,且随着施用量的增加,土壤中重金属砷的溶出风险加大。锰改性稻壳炭和锰改性竹炭4种处理砷的生物有效性随施用量增加而降低。竹炭对糙米As有累积效应,而锰改性竹炭对糙米砷的积累有抑制作用。改性与未改性稻壳炭不同用量处理,降砷效果依次为高使用量锰改性稻壳炭低使用量锰改性稻壳炭高使用量稻壳炭低使用量稻壳炭,其降镉率分别达到为66.06%、53.67%、50.92%、26.61%,糙米中砷含量为0.07 mg·kg~(-1)、0.10 mg·kg~(-1)、0.10 mg·kg~(-1)、0.16 mg·kg~(-1)。硅肥及锰改性生物炭能同时有效阻控稻米Cd—As积累。
【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】