生物炭对污染农田土壤理化性质及重金属有效性的影响

发布时间：2017-09-18 15:25

  本文关键词：生物炭对污染农田土壤理化性质及重金属有效性的影响

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【摘要】：近年来,由于采矿和冶炼业的迅速发展,金属冶炼过程中排放的含有重金属的废渣、废液和废气通过各种途径进入土壤,致使周边土壤生态系统遭到破坏,土壤环境质量下降。土壤环境的安全不仅关系到整个生态环境安全,而且对国家农业生产安全也至关重要。目前修复土壤重金属污染的技术多种多样,生物炭以其特殊的结构特征为重金属污染土壤的修复提供了一种新的实用技术,目前已经成为全世界的研究热点。本研究针对锌冶炼厂周边重金属污染的农田土壤,利用田间试验添加不同浓度(0,5,10,15 g/kg)生物炭进行处理,并种植普通大豆作物,通过测定不同处理土壤和植物中的各组分的含量,探讨了生物炭在重金属污染农田中的添加对土壤理化性质及重金属有效性的影响。主要研究结果如下:(1)随着生物炭施用量的增加,土壤的pH逐渐增大,土壤中的电传导率也略有升高。种植大豆后,土壤的电导率有少量的提高,生物炭对土壤电导率的影响依旧存在,且随生物炭的添加而呈现升高的趋势。(2)生物炭的施加能够显著提高土壤中有机质的含量,且随生物炭施加量的增多而升高,由对照组的14.4g/kg逐渐提高到17.3g/kg,提高了20.3%。种植大豆后,土壤中的有机质含量进一步得到提高,由对照组的15.4g/kg上升到了23.3g/kg,提高了51.7%,与未种植作物时相比受生物炭的影响更加显著。(3)生物炭的施加能够提高土壤中氮、磷、钾的含量;种植大豆后,土壤中的氮、磷含量没有受到影响,依然随生物炭的施加而增多,但土壤中的钾含量明显减少,而且生物炭对土壤全K含量的影响几乎消失,K含量不再随生物炭的添加而变化。(4)添加生物炭后,土壤中的腐殖质总量提高,各组分含量也发生变化。其中HA的含量随生物炭用量的增加而降低,FA和HM的含量随生物炭用量的增加而升高。种植大豆后,土壤中的腐殖质总量上升趋势变大,各组分含量随生物炭施加量的变化基本与种植前土壤的变化情况一致。只是HA和FA的变化幅度降低,而HM的变化趋势增大。(5)生物炭施加入土壤会对土壤中重金属的形态分布产生影响,可以明显降低土壤重金属的生物有效性。种植一茬大豆后,生物炭对土壤重金属形态分布的影响仍然存在,且变化情况基本一致。(6)大豆植株不同部位对重金属的累积量不同,重金属Cu和Ni,主要累积在大豆植株的根部,而Cd、Pb、Zn则在植株的茎叶部分累积量较高。与对照相比土壤中添加生物炭能有效减少大豆作物对土壤中重金属的吸收累积,尤其是植株根部各重金属的累积量明显降低。但大豆籽粒的重金属含量明显超过食品卫生标准,不能直接食用。
【关键词】：土壤 生物炭 腐殖质 重金属有效性 大豆
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 土壤重金属污染概述11-13
• 1.1.1 土壤中重金属的来源和危害11-12
• 1.1.2 土壤重金属污染修复方法研究进展12-13
• 1.2 生物炭及其应用研究13-14
• 1.3 土壤腐殖质研究概述14-16
• 1.3.1 土壤腐殖质修复重金属污染土壤的研究15-16
• 1.3.2 外源生物炭对土壤腐殖质各组分的相互影响16
• 1.4 本研究的意义和内容16-18
• 1.4.1 本研究的创新和意义16-17
• 1.4.2 主要研究内容17
• 1.4.3 技术路线17-18
• 第二章 试验材料与方法18-23
• 2.1 试验材料18-19
• 2.1.1 供试土壤18-19
• 2.1.2 供试材料19
• 2.2 田间布置19
• 2.3 土壤样品分析19-23
• 2.3.1 土壤理化性质的测定19-21
• 2.3.2 土壤样品中Cu、Zn、Ni、Cd、Pb全量的测定21
• 2.3.3 土壤重金属形态分析21
• 2.3.4 植物重金属的测定21
• 2.3.5 土壤腐殖质各组分的测定21-23
• 第三章 生物炭处理对土壤理化性质的影响23-28
• 3.1 生物炭对土壤pH的影响23-24
• 3.2 生物炭对土壤电导率的影响24
• 3.3 生物炭对土壤有机质含量的影响24
• 3.4 生物炭对土壤中N、P和K的影响24-26
• 3.4.1 生物炭对土壤中全K含量的影响24-25
• 3.4.2 生物炭对土壤中全N含量的影响25
• 3.4.3 生物炭对土壤中全P含量的影响25-26
• 3.5 讨论26-27
• 3.6 本章小结27-28
• 第四章 生物炭对土壤腐殖质组分的影响28-33
• 4.1 对土壤总腐殖酸(HS)含量的影响28-29
• 4.2 对土壤胡敏酸(HA)含量的影响29
• 4.3 对土壤富里酸(FA)含量的影响29-30
• 4.4 对土壤胡敏素(HM)含量的影响30-31
• 4.5 讨论31
• 4.6 本章小结31-33
• 第五章 生物炭处理对土壤重金属有效性的影响33-42
• 5.1 生物炭的添加对土壤重金属有效性的影响33-36
• 5.1.1 生物炭的施入对土壤中Cu的形态分布的影响33
• 5.1.2 生物炭的施入对土壤中Ni的形态分布的影响33-34
• 5.1.3 生物炭的施入对土壤中Cd的形态分布的影响34-35
• 5.1.4 生物炭的施入对土壤中Pb的形态分布的影响35
• 5.1.5 生物炭的施入对土壤中Zn的形态分布的影响35-36
• 5.2 腐殖质对重金属形态的影响36-39
• 5.3 讨论39-40
• 5.4 本章小结40-42
• 第六章 生物炭处理对大豆植株累积重金属的影响42-46
• 6.1 生物炭的添加对大豆植株累积重金属量的影响42-45
• 6.1.1 大豆植株对Cu的累积42
• 6.1.2 大豆植株对Ni的累积42-43
• 6.1.3 大豆植株对Cd的累积43
• 6.1.4 大豆植株对Pb的累积43-44
• 6.1.5 大豆植株对Zn的累积44-45
• 6.2 讨论45
• 6.3 本章小结45-46
• 第七章 结论与建议46-48
• 7.1 结论46
• 7.2 建议46-48
• 参考文献48-52
• 致谢52-53
• 作者简介53

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