麦秸淹水腐解对土壤Cd活度的影响及其与DOC的关系

发布时间：2017-08-04 19:13

  本文关键词：麦秸淹水腐解对土壤Cd活度的影响及其与DOC的关系

  更多相关文章： 秸秆还田 农田重金属污染 Cd活度 溶解性有机碳

【摘要】：随着我国经济与现代化事业尤其是工业和交通运输业的发展,农田重金属污染日益严重,已对农产品安全构成潜在威胁。进入农田重金属的活度及生物有效性受多种因素制约,其中土壤有机质(SOM)可通过改变重金属的转化、迁移等行为影响农田重金属的活度。我国农作物单位面积产量高,秸秆产量大,秸秆直接还田不仅可以提升土壤肥力,也是减轻其环境压力的有效手段。然而,秸秆直接还田意味着大量外源有机物进入土壤,对污染土壤重金属活度的效应值得关注。土壤溶解性有机碳(DOC)是重要的环境物质,是土壤有机质(SOM)中最为活跃,对土壤重金属转化、迁移及生物有效性等具重要影响的部分。还田后的秸秆在腐解过程中产生的大量中间产物是土壤DOC的重要来源。目前针对秸秆还田对污染土壤重金属活性的影响及其与DOC关系的研究尚不多见。本研究以模拟Cd污染土壤为材料,设置不同秸秆与氮肥添加量处理,于淹水培养的不同时期测定了土壤溶液pH、电导率、Cd与DOC浓度以及土壤固相中不同组分Cd含量,以分析添加秸秆及氮肥对土壤Cd活度的效应及其与土壤DOC的关系。研究结果表明：(1)添加秸秆与氮肥可显著提高土壤溶液电导率,随秸秆及氮肥添加量增加,不同培养时期土壤溶液电导率均显著提高,说明在秸秆腐解过程中提高了土壤溶液电解质水平。与不加秸秆与氮肥(对照)相比,添加秸秆与氮肥分别使土壤溶液电导率提高20.3%及29.5%,氮肥对土壤溶液电导率的效应随秸秆用量的增大而减弱。(2)随秸秆及氮肥添加量增加,不同培养时期土壤溶液Cd浓度均显著提高；与对照相比,添加秸秆及氮肥处理土壤溶液Cd浓度分别提高53.7%及38.9%,表明添加秸秆与氮肥促进了污染土壤Cd的溶出。(3)随培养时间的延长,不同处理土壤溶液中DOC浓度均呈先上升而后下降的趋势,其峰值浓度出现在40d左右。土壤溶液DOC浓度与秸秆与氮肥加入量关系密切,随秸秆及氮肥用量增加,土壤溶液DOC浓度提高。添加秸秆可使土壤溶液DOC比对照平均提高43.9%,施用氮肥则可提高17.7%。(4)添加秸秆条件下,土壤溶液Cd浓度与DOC浓度间存在显著的正相关关系,两者间的回归方程为：y=0.112x-3.776(r=0.586**,n=90；y：土壤溶液Cd浓度,μg/L;x：土壤溶液DOC浓度,mg/L)。本研究中,DOC每提高100mg/L,土壤溶液Cd浓度可提高11.2μg/L。进一步分析发现,土壤溶液Cd浓度与DOC浓度间的相关关系在培养前期较弱,随培养时间进一步延长,该相关关系显著增强。(5)本研究中,随秸秆添加量的增加,土壤有效态Cd含量减少：土壤溶液Cd浓度与有效态Cd含量间存在极显著的负相关关系(r=-0.612”,n=90),说明随着秸秆不断腐解,部分有效态Cd进入土壤溶液。(6)随秸秆腐解进程的推进,所测定的土壤Cd组分中,残渣态Cd含量逐渐减少,酸溶态Cd含量逐渐提高,而还原态及氧化态Cd含量变化幅度较小。相关分析表明,土壤溶液Cd浓度与土壤残渣态Cd呈极显著负相关,与土壤酸溶态Cd呈极显著正相关,与氧化态Cd呈较弱的正相关,而与还原态Cd无明显相关关系。
【关键词】：秸秆还田 农田重金属污染 Cd活度 溶解性有机碳
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;S153
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1. 文献综述8-24
• 1.1 我国农田重金属污染概况8-10
• 1.2 农田重金属污染的危害10-12
• 1.2.1 对土壤环境的危害10-11
• 1.2.2 对植物生长的危害11-12
• 1.2.3 对人体健康的危害12
• 1.3 土壤重金属存在形态12-14
• 1.4 土壤重金属有效性及其影响因素14-17
• 1.5 我国农田秸秆利用现状17-18
• 1.6 我国秸秆的综合利用方式18-20
• 1.6.1 秸秆作燃料18
• 1.6.2 秸秆作工业原料18-19
• 1.6.3 秸秆焚烧和弃置乱堆19
• 1.6.4 秸秆还田19-20
• 1.7 秸秆还田对重金属活度可能的影响途径20-21
• 1.8 本研究的目的意义、研究内容与技术路线21-24
• 1.8.1 本研究目的、意义21-22
• 1.8.2 本研究创新之处22
• 1.8.3 研究内容与技术路线22-24
• 2. 材料与方法24-28
• 2.1 研究材料24
• 2.2 试验设计24
• 2.3 试验方法24-25
• 2.4 测定内容与方法25-27
• 2.5 计算与数据处理27-28
• 3. 结果与分析28-47
• 3.1 不同秸秆加入量条件下对土壤溶液pH的影响28-29
• 3.2 不同秸秆与N肥添加量对土壤溶液EC的影响29-32
• 3.3 添加小麦秸秆与N肥对土壤溶液Cd浓度的影响32-34
• 3.4 不同秸秆和N肥添加量下对土壤溶液DOC的变化34-36
• 3.5 添加小麦秸秆条件下土壤溶液Cd与DOC的关系36-39
• 3.6 土壤溶液Cd与土壤速效Cd浓度间的关系39-40
• 3.7 土壤溶液Cd与不同组分Cd浓度间的关系40-46
• 3.8 不同组分Cd与土壤溶液DOC浓度的关系46-47
• 4. 讨论47-49
• 4.1 添加秸秆对污染土壤Cd的活化效应47
• 4.2 关于DOC在添加秸秆条件下污染土壤Cd活化作用47
• 4.3 关于土壤不同组分Cd对土壤溶液Cd的贡献47-48
• 4.4 关于秸秆还田条件下其它因素对土壤Cd活性的影响48-49
• 5. 问题与展望49-50
• 5.1 存在问题49
• 5.2 展望49-50
• 6. 附录50-55
• 7. 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-60

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