铅镉高污染农田稳定化修复及安全利用研究

发布时间：2020-09-11 13:50

　　随着社会经济的发展,我国土壤重金属污染形势日益严重,威胁着生态安全和人体健康。本研究以云南兰坪县矿区镉(Cd)和铅(Pb)复合污染农田土壤为研究对象,通过培养、盆栽试验和田间试验,研究石灰、海泡石、生物炭、钙镁磷肥等钝化材料对土壤重金属的钝化效应以及重金属低积累玉米品种筛选,期为控制农田土壤重金属污染提供理论依据。主要研究结果如下:(1)稳定剂培养和盆栽试验表明,稳定材料种类和剂量对土壤铅镉有效性影响具有明显差异;石灰、海泡石、高剂量生物炭对供试土壤铅镉均具有显著钝化效果,以石灰最佳,但是在石灰用量超过0.2%后,钝化效果增幅较小。在本研究高污染土壤上(Cd 33.9 mg/kg,Pb 1277 mg/kg),石灰和海泡石复配处理使土壤有效态铅和镉浓度分别降低97.5%和81.4%,相应玉米地上部铅和镉浓度分别降低29.6%和34.0%,但绝对浓度仍较高,为41.0和30.0 mg/kg。(2)钝化剂田间试验表明,与盆栽试验结果相似,钝化显著降低土壤有效态Pb和Cd浓度。与未施用钝化剂土壤相比,石灰与生物炭复配有效态Pb和Cd显著降低81.1%、93.3%。所有处理玉米籽粒铅镉浓度均低于国家粮食安全生产标准,但不同钝化材料处理下,玉米籽粒对铅镉浓度的富集系数和产量不同。其中生物炭处理玉米籽粒Pb和Cd的富集系数相对较低,分别为0.0001,0.014;生物炭与海泡石,生物炭与钙镁磷肥复配处理玉米产量与对照相比分别增加44.3%、41.7%。这该研究表明,在田间污染程度下玉米能够安全生产,钝化剂能进一步将低玉米对重金属的富集。(3)选择50个潜在的玉米重金属低积累品种,开展田间筛选试验研究。结果表明,玉米籽粒富集系数以及产量存在显著品种差异。供试16个玉米品种籽粒Cd、Pb浓度均达到国家食品安全生产标准,诚信1号等15个玉米品种籽粒高产;Cd富集系数最低为先玉987(蓝),富集系数为0.004;Pb富集系数最低为登海605、诚信5号、诚信1号和金农109,富集系数均为0.0001。最终获得诚信1号、金农109、诚信6号、诚信5号、龙生16号、强盛103、强盛101、先玉987(蓝)、润民8号等9个籽粒高产和Cd、Pb积累性较弱的玉米品种,可为Cd和Pb高污染农田土壤钝化和低积累作物联用的安全生产提供作物品种。
【学位单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X53
【部分图文】：

土壤pH值变化,土壤

2.2.5 数据统计分析实验数据用 Excel 2013 和 Origin Pro 8.5 软件整理，用 IBM SPSS Statisti软件对数据进行分析。不同字母表示处理之间存在显著性差异，p<0.05重比较均值的方法检验不同处理之间差异的显著水平，数据表示选用平准误差。2.3 结果与分析2.3.1 培养试验各处理土壤 pH 值变化添加稳定试剂后，土壤 pH 均有不同程度的变化：与对照相比腐殖酸降pH 值，钙镁磷肥提高土壤 pH 值，但两种稳定剂的不同添加量间土壤 p显著差异；海泡石、石灰以及磷矿粉均显著提高土壤 pH 值，随添加量高，但低施用量下土壤 pH 增率大于高施用量；生物炭在低添加量下（2%），土壤 pH 值显著低于对照，在 4%和 5%时高于对照。

Pb浓度,土壤,磷矿粉,浓度

硕士学位论文泡石可降低土壤有效态 Cd 和 Pb 的浓度，但低剂量处理与对照没有显著差异。生物炭在低添加量时（1%）增加土壤有效态 Cd 和 Pb 浓度，但随添加量增加，土壤有效态 Cd 和 Pb 浓度呈明显降低趋势。腐殖酸、磷矿粉及钙镁磷肥对土壤有效态 Cd 和 Pb 浓度降低作用较小，仅高剂量磷矿粉（1.5%和 2%）显著降低土壤有效态 Cd 浓度（图 2-2）。

Pb浓度,土壤,海泡石,玉米根

图 2-3 不同处理土壤 0.01 M CaCl2提取态 Cd 和 Pb 浓度变化注：不同字母的表示处理间有显著性差异，p<0.05。2.3.5 玉米根和地上部中镉和铅浓度与 CK 相比，0.2%石灰、1%海泡石+0.2%石灰处理使玉米根中 Pb 浓度分降 30.5%、35.6%（表 3，p<0.05）；而 1%海泡石+1%磷矿粉、1%海泡石+0.4镁磷肥处理使玉米根 Pb 的浓度分别升高了 45.7%、62.7%。与根不同，所有玉米地上部 Pb 浓度均有不同程度的降低。与 CK 相比，0.4%钙镁磷肥、1%石、1%海泡石+1%磷矿粉、1%海泡石+0.4%钙镁磷肥、1%海泡石+0.2%石灰%生物炭+1%磷矿粉处理使玉米苗地上部 Pb 的浓度分别降低了 25.4%、31.4%0.1%、26.1%、24.7%、26.1%（p<0.05）。其中以石灰与海泡石配施玉米根上部 Pb 的浓度最低，分别为 92.4 和 24.0 mg/kg。由表 2-3 可以看出，与对照相比，稳定处理均不同程度的降低了玉米根d 浓度，1%海泡石+0.2%石灰处理效果最好降低了 48.5%，其次是 2%生物炭.2%石灰、1%海泡石、2%生物炭+0.4%钙镁磷肥等处理，分别降低了 42.1%

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