稻麦轮作体系下施用猪粪对土壤及作物重金属含量的影响

发布时间：2020-05-22 21:03

【摘要】：施用有机肥是农业可持续发展的必由之路,猪粪由于排放量大面成为有机肥的重要来源。农业生产中,猪粪往往富含一定的重金属,长期施用可能会对土壤环境和人类健康带来潜在的威胁。本文在稻-麦轮作田间试验下研究猪粪还田对土壤及作物重金属Cu、Cd、Pb、Zn的影响,探究其安全农业生产的风险状况,为成都平原农业可持续发展提供科学依据。实验共9个处理,不施肥(CK)、纯化肥(CF)、全量秸秆配施化肥(SCF)3 个处理,以猪粪施用提供 20%N(M1)、40%N(M2)、60%N(M3)、80%N(M4)、100%N(M5)、120%N(M6)为基础,补以化肥达到氮平衡的6个处理,在为期2年的大田定位试验基础上,以第二年小麦和水稻成熟期土壤及作物为研究对象,研究土壤中重金属Cu、Cd、Pb、Zn含量变化及作物不同器官重金属含量分布,并进行了相应的生态风险评价。本文主要结论如下:(1)随着猪粪施用量的增加,小麦季与水稻季土壤中Cu、Cd、Pb、Zn的总量均呈现增加的趋势,试验进行2年后土壤重金属含量均在《食用农产品产地环境质量评价标准》(HJ/T332-2006)的安全限量内。就重金属的各部分形态而言,无论小麦季还是水稻季,各处理下重金属Cu、Cd、Pb、Zn形态均以残渣态为主,残渣态含量约占总量的40%～60%左右。弱酸提取态Cd无论在小麦季还是水稻季所占全量的比例仅次于残渣态,约占总量的16%～23%。表明土壤中有效态Cd的含量较高,Cd的潜在污染风险较高,在农业生产过程中,要注意防控Cd污染。猪粪各处理与对照组比较(CK、CF),无论小麦季还是水稻季,施用高量猪粪M6处理(17844kg·hm-2)下的重金属Cu、Cd、Zn总量均显著高于对照组处理。除个别形态外,重金属大部分形态在M6处理下也显著高于对照处理。表明过量施用猪粪不仅会使土壤中重金属总量增加,也会导致大部分形态含量增加。(2)重金属含量在小麦(根、茎、叶、籽粒)各器官中,均呈现ZnCuPbCd。各重金属在不同器官内的含量不同,其中重金属Cu、Cd在各器官中含量呈现根叶茎籽粒;重金属Pb在各器官中含量呈现根茎≈叶籽粒;重金属Zn在各个器官中的含量呈现根籽粒叶茎。低量猪粪处理M1、M2(2794～5948kg·hm-2)较化肥处理CF能降低小麦各器官重金属的含量。随着猪粪施用量的增加,小麦器官中各重金属含量都有增加的趋势。重金属含量在水稻根、茎、叶、籽粒各部分器官中,均呈现ZnCuPbCd。各重金属在不同器官内的含量不同,重金属Cu在各器官中含量呈现根茎籽粒叶;重金属Cd在各器官中的分布呈现叶根茎籽粒;重金属Pb、Zn在各器官中分布呈现根茎叶籽粒。低量猪粪M1(2794kg·hm-2)较化肥处理CF能降低水稻各器官中的重金属含量。(3)在小麦-水稻轮作体系下,小麦季土壤中Cu、Cd、Pb、Zn总量与猪粪的施用量呈显著正相关(P0.05),水稻季在金属Cu、Cd、Zn总量与猪粪的施用量呈显著正相关性,小麦和水稻籽粒中Cu、Cd、Pb、Zn含量与猪粪施用量呈显著正相关(P0.05)。(4)土壤重金属内梅罗综合指数分析表明,各施肥处理下小麦季和水稻季土壤重金属Cu、Cd、Pb、Zn单因子污染指数及综合污染指数均小于0.7,处于无污染状况。处理M6下土壤重金Cu、Cd、Pb的单因子污染指数及综合污染指数,接近轻度污染的临界值0.7。土壤重金属潜在生态风险指数分析表明,小麦季和水稻季各施肥处理下土壤重金属Cu、Cd、Pb、Zn潜在生态风险指数及综合潜在生态风险指数均小于30,处于无污染状态。Cd的潜在生态风险指数(16.06～20.78)高于Pb、Cu、Zn的风险指数(0.51～3.47),土壤重金属Cd的潜在生态污染污染程度更大。猪粪各处理下土壤综合潜在生态风险指数显著高于空白处理CK及纯化肥处理CF(P0.05),表明施用猪粪可能对土壤造潜在的污染风险。不同施肥处理下为小麦,水稻的根系、茎秆、叶片综合潜在生态风险指数均处于轻微风险等级。从四种重金属的潜在生态风险指数来看,稻麦根、茎、叶的重金属潜在生态风险均以Cd为主。各施肥处理下的稻麦籽粒Cu、Cd、Pb和Zn的单一重金属健康风险系数都小于1,对人体健康威胁不明显。
【图文】：

猪粪,施用量,籽粒重,小麦

Ｆｉｇ．邋５．３邋ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｔｈｅ邋ａｍｏｕｎｔ邋ｏｆ邋ｓｗｉｎｅ邋ｍａｎｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｈｅａｖ｝＾邋ｍｅｔａｌｓ邋ｏｆ邋ｇｒａｉｎ邋ｉｎ邋Ｗｈｅａｔ逡逑５．２．２猪粪施用量与水稻籽粒间的重金属含量相关性逡逑如图５．４，通过线性回归分析得到水稻籽粒中重金属Ｃｕ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ含量与猪粪逡逑施用量之间的关系分别为凡ｕ＝邋４．0ｘ邋１邋0－５邋ｘ＋４．１５１８，少Ｃｄ＝９．0ｘ邋１邋0－７邋ｘ＋０．０５６７，邋：ｍ＞＝邋６．0ｘ邋１邋0－６ｘ＋逡逑０．１３１７邋和邋ｙｚ＾ｌ．ＯｘｌＯＡ＋ｌＳＷＳ，其中邋Ｃｕ、Ｃｄ、的显著性均为邋ＰＯ．ＯＯｌ，而邋Ｚｎ、Ｐｂ邋的逡逑显著性为Ｐ＝０．００３２７＜０．０５，，表明籽粒中的重金属Ｃｕ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ含量与猪粪施用量之逡逑间的线性回归关系具有显著正相关
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53;S141

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