水分管理与改良剂协同控制水稻吸收土壤重金属和砷的研究

发布时间：2017-08-25 05:30

  本文关键词：水分管理与改良剂协同控制水稻吸收土壤重金属和砷的研究

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【摘要】：通过开展重金属和砷复合污染土壤的水稻盆栽试验,研究了常规灌溉(CK)、湿润灌溉(AF)、碳酸钙(L)、碳酸钙和湿润灌溉(L+AF)、羟基磷灰石(H)羟基磷灰石和湿润灌溉(H+AF)6种处理方式对土壤理化性质(pH、Eh、CEC、 BS、OM),土壤中Pb、Cd形态(交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态、残渣态),土壤中As形态(交换态、铁结合态、铝结合态、钙结合态、残渣态),土壤TCLP提取态Pb、Cd、As含量,土壤溶液中Pb、Cd、As浓度,水稻生长及生物量,水稻各部位(根表铁膜、根、茎、叶、谷壳、糙米)中Pb、Cd、As含量的影响。试验结果如下：(1) L、L+AF和H+AF处理能显著提高土壤pH值,其中L和L+AF的效果最明显,使土壤pH值分别提高了1.223、1.478个单位。AF、L+AF和H+AF这3种处理均能显著提高土壤Eh,其中L+AF和H+AF作用更明显,能使土壤Eh分别提高129.66～418.41 mV和135.38～315.16 mV。与CK相比,5种处理对土壤CEC、BS、OM无明显影响。(2)各处理对土壤中Pb、Cd和As的交换态含量、TCLP提取态含量及其在土壤溶液中浓度均有明显的影响。与CK相比,L、H、L+AF和H+AF使土壤交换态Pb含量分别降低96.3%、81.1%、97.5%和81.5%；L、L+AF使土壤交换态Cd含量分别降低74.7%、77.1%；L+AF使土壤交换态As含量降低69.7%。与CK相比,H、H+AF使土壤Pb的TCLP提取态含量分别降低了73.7%、72.5%使土壤Cd的TCLP提取态含量分别降低了20.1%、27.1%;L+AF、H+AF使土壤TCLP提取态As含量分别降低74.2%、80.7%。与CK相比,AF、H、H+AF使土壤溶液中Pb浓度分别降低34.2%、34.2%、43.9%；L+AF、H+AF使土壤溶液中Cd浓度分别降低49.1%、34.3%;L+AF、H+AF使土壤溶液中As浓度分别降低81.08%、80.81%。总体上,L+AF、H+AF均能降低土壤中Pb、Cd、As的生物有效性。由此可见,水分管理和改良剂协同控制Pb、Cd、As的作用强于单一处理措施。(3) AF、L、H、L+AF和H+AF对水稻生长及生物量几乎没有影响。与CK相比,H、L+AF、H+AF使水稻根表铁膜中Pb含量分别降低58.3%、38.5%、64.7%；L+AF使水稻根表铁膜中Cd含量降低51.7%；5种处理对根表铁膜中As含量无明显影响。L、L+AF能显著降低水稻根中的Pb含量,分别降低13.3%、40.1％:H.L+AF.H+AF降低水稻根中的Cd含量效果最明显,分别降低80.8%、79.3%、75.5%；H+AF能显著降低水稻根中的As含量47.0%。与CK相比,L+AF、H+AF能显著降低糙米中的Pb、Cd和As含量,L+AF使糙米中Pb和As含量分别降低53.5%和45.1%,H+AF使糙米中Cd和As含量分别降低40.3%和47.9%,可使糙米中Cd含量符合国家食品中污染物限量标准(GB 2762-2012)中0.20mg/kg的限量。从水稻产量和品质安全的角度考量各处理,可看出L+AF和H+AF是有效降低水稻吸收土壤Pb、Cd和As的治理措施。
【关键词】：土壤 水稻 重金属 砷 水分管理模式 改良剂
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 绪论12-21
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 土壤中重金属和砷的污染概况12-14
• 1.2.1 土壤中重金属的污染概况12-13
• 1.2.2 土壤中砷的污染概况13
• 1.2.3 土壤中重金属和砷的复合污染概况13-14
• 1.3 土壤中重金属和砷的来源14-15
• 1.3.1 土壤中重金属的来源14
• 1.3.2 土壤中砷的来源14-15
• 1.4 环境中重金属和砷的存在形态及其转化15-16
• 1.4.1 环境中重金属的存在形态及其转化15
• 1.4.2 环境中砷的存在形态及其转化15-16
• 1.5 重金属和砷对水稻的污染及其对人体的危害16-17
• 1.5.1 重金属对水稻的污染及其对人体的危害16-17
• 1.5.2 砷对水稻的污染及其对人体的危害17
• 1.6 土壤重金属和砷污染治理的研究进展17-19
• 1.6.1 水分管理18
• 1.6.2 施加改良剂18-19
• 1.7 研究内容、目的及意义、技术路线、课题来源19-21
• 1.7.1 课题来源19
• 1.7.2 研究内容19
• 1.7.3 目的及意义19-20
• 1.7.4 技术路线20-21
• 2 水分管理和改良剂对土壤基本理化性质的影响21-29
• 2.1 材料与方法21-25
• 2.1.1 供试材料21-22
• 2.1.2 仪器与试剂22-23
• 2.1.3 试验方法23
• 2.1.4 样品分析与测试方法23-25
• 2.2 结果与分析25-27
• 2.2.1 水分管理和改良剂对土壤pH值的影响25
• 2.2.2 水分管理和改良剂对土壤Eh的影响25-26
• 2.2.3 水分管理和改良剂对土壤CEC、BS、OM的影响26-27
• 2.3 讨论27-28
• 2.4 小结28-29
• 3 水分管理和改良剂对土壤重金属和砷的各形态含量的影响29-38
• 3.1 材料与方法29-32
• 3.1.1 供试材料29
• 3.1.2 仪器与试剂29
• 3.1.3 试验方法29
• 3.1.4 样品分析与测试方法29-32
• 3.2 结果与分析32-36
• 3.2.1 水分管理和改良剂对土壤Pb的各形态含量的影响32-33
• 3.2.2 水分管理和改良剂对土壤Cd的各形态含量的影响33-34
• 3.2.3 水分管理和改良剂对土壤As的各形态含量的影响34-35
• 3.2.4 水分管理和改良剂对土壤重金属和砷的TCLP提取态含量的影响35-36
• 3.3 讨论36-37
• 3.4 小结37-38
• 4 水分管理和改良剂对土壤溶液中重金属和砷浓度的影响38-42
• 4.1 材料与方法38-39
• 4.1.1 供试材料38
• 4.1.2 仪器与试剂38
• 4.1.3 试验方法38
• 4.1.4 样品分析与测试方法38-39
• 4.2 结果与分析39-40
• 4.2.1 水分管理和改良剂对土壤溶液中重金属浓度的影响39-40
• 4.2.2 水分管理和改良剂对土壤溶液中砷浓度的影响40
• 4.3 讨论40-41
• 4.4 小结41-42
• 5 水分管理和改良剂对水稻生长情况及各部分重金属和砷含量的影响42-53
• 5.1 材料与方法42-43
• 5.1.1 供试材料42
• 5.1.2 仪器与试剂42
• 5.1.3 试验方法42
• 5.1.4 样品分析与测试方法42-43
• 5.2 结果与分析43-50
• 5.2.1 水分管理和改良剂对水稻生长及生物量的影响43-44
• 5.2.2 水分管理和改良剂对水稻根表铁膜中重金属和砷含量的影响44-45
• 5.2.3 水分管理和改良剂对水稻根中重金属和砷含量的影响45-46
• 5.2.4 水分管理和改良剂对水稻茎中重金属和砷含量的影响46-47
• 5.2.5 水分管理和改良剂对水稻叶中重金属和砷含量的影响47-48
• 5.2.6 水分管理和改良剂对水稻谷壳中重金属和砷含量的影响48-49
• 5.2.7 水分管理和改良剂对水稻糙米中重金属和砷含量的影响49-50
• 5.3 讨论50-51
• 5.4 小结51-53
• 6 结论、创新与展望53-55
• 6.1 结论53-54
• 6.2 创新点54
• 6.3 问题与展望54-55
• 参考文献55-64
• 附录 攻读学位期间的主要学术成果64-65
• 致谢65

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