發(fā)布時間：2020-05-26 15:47

【摘要】：我國耕地重金屬污染嚴重,嚴重影響糧食安全生產(chǎn)。堿性土壤改良劑能提高土壤pH,原位鈍化土壤重金屬,常用于治理糧食重金屬污染。本研究通過盆栽試驗和室內培養(yǎng)試驗,探析酸堿及其添加量對土壤pH的影響,及土壤pH、水分管理模式對土壤鎘形態(tài)、土壤養(yǎng)分、水稻根表鐵膜及水稻吸收積累鎘規(guī)律的影響及機理,為堿性土壤改良劑的使用、稻田鎘污染治理及稻米安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。主要試驗結果如下:(1)通過土壤培養(yǎng)試驗,探究了不同水分管理模式下(淹水、干濕交替、濕潤)、土壤pH對鎘形態(tài)等的影響。結果發(fā)現(xiàn):三種水分管理模式均能提高酸性土壤pH、降低堿性土壤pH,對Eh的影響與土壤pH相反。隨著培養(yǎng)時間增長,酸性土壤pH先升高后降低,堿性土壤pH先降低后升高,且初始土壤酸、堿性越強,土壤pH變化幅度越大。三種水分管理模式下土壤pH的變化幅度大小順序為淹水模式干濕交替模式濕潤模式。在三種水分管理模式下,土壤pH與土壤中可交換態(tài)鎘均呈極顯著負相關,與可還原態(tài)及殘渣態(tài)鎘含量均呈極顯著正相關。第60d時,土壤pH從4升高到10時,淹水模式下土壤可交換鎘含量降低0.27 mg/kg,可還原態(tài)、殘渣態(tài)鎘含量分別顯著增加了0.14、0.13 mg/kg;濕潤模式下可交換態(tài)鎘含量降低了0.36 mg/kg,可還原態(tài)、殘渣態(tài)鎘含量分別增加了0.19、0.18 mg/kg;干濕交替模式下,可交換態(tài)鎘含量降低了0.32m/kg,可還原態(tài)、殘渣態(tài)鎘含量分別升高了0.20、0.13 mg/kg。相同土壤pH條件下,三種水分管理模式土壤可交換態(tài)鎘含量大小順序為濕潤模式干濕交替模式淹水模式。通過多因素方差分析和單因素協(xié)方差分析發(fā)現(xiàn)土壤pH值和水分管理均對土壤可交換態(tài)鎘含量有顯著影響,且兩者間存在交互效應,當不考慮土壤pH時,水分管理模式對土壤可交換態(tài)鎘含量同樣有顯著影響。(2)通過盆栽試驗,研究了酸堿及其添加量對土壤pH、土壤鎘形態(tài)、水稻吸收積累鎘的影響。結果發(fā)現(xiàn):添加酸堿溶液能影響土壤pH、土壤中鎘的賦存形態(tài)、水稻根-莖的轉運系數(shù)和富集系數(shù),且添加量越大,影響也越大。堿性溶液添加量越多,土壤pH升高幅度越大,可還原態(tài)和殘渣態(tài)鎘含量越高,可交換態(tài)鎘含量越低,酸性溶液則相反。當外源酸堿(0.1 mol/L)添加量大于240 mL/每桶時,差異顯著。根據(jù)酸堿溶液添加量與成熟期土壤pH值分析得到回歸方程。土壤pH與酸溶液添加量的關系式為:y=-0.001x+5.667(R~2=0.888)(其中0≤x≤460),土壤pH值與堿液添加量的關系式為:y=(2.767e-8)x~3-(2.269e-5)x~2+0.005x-5.655(R~2=0.882)(其中0≤x≤870)。(3)通過盆栽試驗,研究了不同土壤pH對土壤養(yǎng)分、土壤鎘形態(tài)、水稻根表鐵膜及水稻吸收積累鎘的影響。結果發(fā)現(xiàn):實驗前后土壤pH受土壤緩沖作用及淹水等因素影響發(fā)生變化,所有處理土壤pH試驗后均向中性靠攏,且酸堿性越強變化越大。土壤pH主要通過影響作物生長來影響土壤中N、P、K和有機質含量。土壤pH對土壤中鎘的生物有效性、水稻各部位鎘含量、根表鐵膜中鐵含量及轉運富集均有顯著影響。土壤pH從4升至10,早稻與晚稻土壤可交換態(tài)鎘含量降幅分別為44.12%、49.23%,可還原態(tài)與殘渣態(tài)鎘含量增幅分別為96.81%、144.23%和142.98%、166.54%可氧化態(tài)無顯著變化;土壤pH從4升至9,早稻與晚稻根、莖、葉、糙米降幅分別為93.93%、98.72%、95.40%、92.52%和93.93%、98.72%、95.40%、99.52%,早稻和晚稻根表鐵膜中鐵含量增幅為96.36%和124.39%。早稻和晚稻根-莖的轉運系數(shù)及富集系數(shù)降幅分別為79.37%、94.20%和61.54%、82.73%。為了在保證稻米產(chǎn)量與糙米中鎘含量達標,通過構建土壤pH與糙米中鎘含量和產(chǎn)量方程,計算出早稻最佳土壤pH區(qū)間為6.49~7.34,晚稻最佳土壤pH區(qū)間為5.17~7.68。
【學位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X53

【參考文獻】

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1 李婧;周艷文;陳森;高小杰;;我國土壤鎘污染現(xiàn)狀、危害及其治理方法綜述[J];安徽農(nóng)學通報;2015年24期

2 安婧;宮曉雙;魏樹和;;重金屬污染土壤超積累植物修復關鍵技術的發(fā)展[J];生態(tài)學雜志;2015年11期

3 許艷霞;倪小英;袁毅;黃衛(wèi);梅廣;;溶劑浸提技術消減稻米中鎘含量[J];糧食科技與經(jīng)濟;2015年05期

4 張淑楠;王心義;夏大平;;初始pH值對微生物反硝化的影響[J];環(huán)境工程;2015年S1期

5 葉長城;陳U，

本文編號：2682070