施用有机物料对污染土壤Cd和Cu形态、生物学性质及青菜生长的影响

论文摘要

选取湖北省大冶市庙宇垴村杨家畈蔬菜生产基地镉铜污染土壤,设计稻草、猪粪、绿肥三种有机物料处理小区试验。研究了施用有机物料对四月慢青菜生长、土壤镉和铜的形态以及土壤酶活性和微生物量的影响。以此来评价有机物料原位固定修复土壤重金属污染的效果。供试土壤表土（0～15cm）镉、铜含量分别为4.55 mg kg-1和289.9mg kg-1。三种有机物料中稻草和绿肥的施用量为5.2、10.3、15.4tha-1,猪粪的施用量为2.2、4.4、6.5 t ha-1,获得的主要结果如下：1.三种有机物料中,稻草处理降低青菜地上部分Cd、Cu含量最为显著。最高施用量（15.4 t ha-1）时,比对照青菜的Cd含量降低46%,Cu含量降低17%。绿肥最高施用量（15.4 t ha-1）时,青菜地上部分Cd含量降低19%,Cu含量降低17%。猪粪处理未降低青菜Cd、Cu含量。2.污染土壤经有机物料处理后,种植的青菜产量明显增加。稻草、猪粪和绿肥处理后青菜产量分别比对照增加了0.49～1.4、0.36～0.78和0.4～1.0倍,且青菜的产量随有机物料施用量的增加而增大。施用猪粪和稻草在改善青菜品质上也有明显作用。猪粪处理的土壤中青菜地上部分粗蛋白、全P、全K和可溶性糖含量均显著提高,其中在猪粪最高用量（6.5t ha-1）时,青菜粗蛋白、全P、全K和可溶性糖含量等分别提高了69%、13%、20%和135%；施用稻草后,青菜地上部分全P和可溶性糖含量也有所增加,最高施用量时,青菜全P和可溶性糖分别增加了12.9%和135%。3.三种有机物料处理均能改变土壤中镉、铜形态。稻草可以降低土壤中可溶态/交换态重金属的含量,并且效果优于绿肥,而猪粪却导致了土壤中可溶态/交换态重金属含量的增加。稻草在最大施入量15.4 t ha-1时,土壤水溶态/交换态Cd降低了65%,有机结合态Cd降低了58%,无机结合态和残渣态Cd均增加了20%；Cu在稻草最大施入量15.4 t ha-1时,水溶态/交换态降低了48%,有机结合态增加了14%,无机结合态和残渣态则与对照差异不显著。4.三种有机物料处理均可以提高土壤中多种酶的活性,改善土壤生物化学性质。稻草和绿肥可以显著提高土壤中蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶的活性,绿肥还可以提高土壤中纤维素酶的活性,而猪粪则可以提高土壤中脲酶和酸性磷酸酶的活性。另外,3种有机物料均可以显著提高土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）,促进微生物生长,且稻草和猪粪处理土壤中MBC的增加比绿肥处理要显著。总之,在供试的三种有机物料中,稻草对该土壤镉、铜的原位固定及降低蔬菜重金属吸收方面的效果最为理想,并且在本试验中,稻草的用量越多修复效果越好。因此,可以考虑选取稻草作为主要的材料,配合其它的技术,原位修复重金属污染的农田。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 土壤重金属污染现状
• 1.2 重金属镉的性质与危害
• 1.2.1 Cd的性质
• 1.2.2 Cd对人体的危害
• 1.2.3 Cd对植物的危害
• 1.2.4 Cd对土壤微生物和酶活性的危害
• 1.3 重金属污染土壤的修复方法
• 1.4 有机物料修复重金属污染土壤的研究进展
• 1.5 有机物料修复重金属污染土壤的作用机理
• 1.5.1 吸附作用
• 1.5.2 络合作用
• 1.5.3 改变土壤pH
• 1.5.4 改变土壤氧化还原电位
• 1.5.5 微生物间接作用
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.1.1 供试土壤和有机物料
• 2.1.2 供试作物
• 2.1.3 试验设计
• 2.1.4 样品处理与制备
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 土壤及有机物料性质测定
• 2.2.2 青菜地上部分Cd、Cu、P、K含量测定
• 2.2.3 青菜地上部分可溶性糖含量测定
• 2.2.4 青菜地上部分粗蛋白质含量测定
• 2.2.5 土壤Cd、Cu形态的连续提取
• 2.2.6 土壤酶活性测定
• 2.2.6.1 蔗糖酶
• 2.2.6.2 纤维素酶
• 2.2.6.3 蛋白酶
• 2.2.6.4 脲酶
• 2.2.6.5 酸性磷酸酶
• 2.2.6.6 过氧化氢酶
• 2.2.7 土壤微生物生物量测定
• 2.2.7.1 微生物生物量碳
• 2.2.7.2 微生物生物量氮
• 2.2.8 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 有机物料施用对青菜产量和品质的影响
• 3.1.1 青菜产量
• 3.1.2 青菜Cd、Cu含量
• 3.1.3 青菜P、K含量
• 3.1.4 青菜可溶性糖含量
• 3.1.5 青菜粗蛋白质含量
• 3.2 有机物料施用对土壤PH、有机质和有效磷的影响
• 3.3 有机物料施用对土壤镉、铜形态的影响
• 3.3.1 土壤中镉的形态
• 3.3.2 土壤中铜的形态
• 3.4 有机物料施用对土壤酶活性和微生物生物量的影响
• 3.4.1 土壤酶活性
• 3.4.2 土壤微生物生物量碳和氮
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢