不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

摘要

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染.为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd2+的吸附性能及固定作用.Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd2+吸附量由大到小依次为黑土(4 703～ 10 598 mg·kg-1)、水稻土(2 804～4 100 mg·kg-1)和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg-1);Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd2+的亲和力逐渐减弱.不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd2+吸附量最高,为10 598 mg·kg-1;就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd2+吸附量(3 109～4 100mg·kg-1)高于其他秸秆处理(2387～3290mg·kg-1)和对照组(2444～2872mg· kg-1).就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd2+吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol-1)最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd2+吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol-1)＞对照(-10.54～-2.35 kJ·mol-1)＞其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol-1).由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力.针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤.添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd2+的固定量和亲和力.