不同钝化剂组合对稻田土壤重金属镉有效性的影响

摘要

本研究选定贵州省黔东南州镇远县青溪镇和金堡乡为研究区，通过田间水稻种植试验和盆栽水稻种植试验两部分研究不同钝化剂组合对土壤中理化性质、Cd生物有效性、水稻吸收累积Cd及产量的影响，旨在筛选出能有效抑制土壤中Cd生物有效性及水稻吸收累积Cd的钝化剂组合，以期为贵州省自然山区稻田土壤重金属修复治理工作提供科学参考。研究结果如下： （1）不同钝化剂组合均能有效提升土壤中pH和CEC，施用有机肥能有效提高土壤中有机质含量。田间试验中，不同钝化剂组合对三种水稻土壤基本理化性质的影响效果基本一致：中浙优1号、宜香优2115、渝香203中，能最大幅度提高土壤中pH的均为生石灰＋钝化剂4，pH值分别上升了0.65、0.81、0.73个pH单位，有机质上升幅度最大的分别是生石灰+有机肥、生石灰+有机肥、有机肥，分别上升了3.43g/kg、4.58g/kg、3.05g/kg，CEC上升幅度最大的分别是生石灰＋钝化剂4、生石灰＋钝化剂4、生石灰＋钝化剂3，分别上升了5.16cmol/kg、5.24cmol/kg和4.67cmol/kg，且三种水稻中非根际与根际土壤理化性质变化规律一致，非根际土壤中pH整体高于根际土壤，非根际土壤CEC整体低于根际土壤，有机质则无明显变化。盆栽试验中，土壤中pH、有机质和CEC上升幅度最大的分别是生石灰＋钝化剂4＋有机肥、生石灰＋钝化剂3＋有机肥、生石灰＋钝化剂2＋有机肥，分别上升了1.04个pH单位、8.55cmol/kg和6.92g/kg。 （2）不同钝化剂组合均能有效降低土壤中Cd可交换态含量。田间试验中，中浙优1号、宜香优2115和渝香203稻田土壤中Cd可交换态比例下降幅度最高的处理分别是生石灰＋钝化剂4、生石灰＋钝化剂1和生石灰＋钝化剂3，分别下降了14.0%、16.4%和16.1%，且三种水稻品种稻田中非根际土壤Cd可交换态含量整体低于根际土壤。盆栽试验中，土壤Cd可交换态比例下降幅度最高的处理是生石灰＋钝化剂2＋有机肥，下降了8.5%。 （3）不同钝化剂组合能有效降低水稻根系对Cd的富集系数（BCF）、根系到秸秆的转运系数（TFrs）和稻壳到糙米的转运系数（TFhb），对Cd秸秆到稻壳的转运系数TFsh影响不稳定。三种水稻品种中各部位转运系数大小排序一致：TFhb＞TFsh＞TFrs。中浙优1号、宜香优2115和渝香203中，BCF最小的分别是生石灰＋钝化剂4（2.37）、生石灰＋钝化剂1（2.50）和生石灰＋钝化剂4（1.96）， TFrs最小的分别是生石灰＋钝化剂3（0.17）、生石灰＋钝化剂4（0.18）和生石灰＋钝化剂4（0.12），TFsh最小的处理分别是生石灰＋有机肥（0.44）、生石灰＋钝化剂4（0.49）和生石灰＋钝化剂4（0.32），TFhb最小的处理分别是生石灰＋钝化剂3（0.93）、生石灰＋钝化剂2（0.75）和生石灰＋钝化剂2（0.59）。 （4）不同钝化剂组合能有效减少水稻各部位对Cd的累积。与CK处理对比，施用钝化剂的处理水稻根系、秸秆、稻壳和糙米中Cd含量分别下降了6.6%~45.6%、14.1%~50.5%、26.9%~59.7%和13.0%~68.7%。其中生石灰＋钝化剂1＋有机肥、生石灰＋钝化剂2＋有机肥、生石灰＋钝化剂3＋有机肥和生石灰＋钝化剂4＋有机肥处理糙米中Cd含量均小于0.2mg/kg，符合国家食品污染物限量标准。 （5）不同钝化剂组合能有效提高水稻产量，且施用有机肥的处理产量提升效果更加明显。田间试验中，中浙优1号、宜香优2115和渝香203的产量最高的分别是有机肥（8.6t/hm2）、生石灰＋有机肥（8.8t/hm2）和生石灰＋有机肥（7.0t/hm2）。盆栽试验中，水稻产量最高的是生石灰＋钝化剂1＋有机肥（42.5g/盆）。

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Abstract

1 前言

1.1土壤中的重金属Cd

1.1.1 土壤中重金属Cd的来源

1.1.2 土壤中重金属Cd的危害

1.2 水稻中重金属Cd污染的研究进展

1.3 钝化剂对土壤重金属Cd有效性影响的研究进展

1.3.1 石灰性物质

1.3.2 含磷材料

1.3.3 有机肥

1.3.4 炭材料

1.3.5 粘土矿物

1.3.6 农业废弃物

1.3.7 复合改良剂

1.4 研究目的与意义

2.1 研究区概况

2.2.1 田间试验

2.2.2 盆栽试验

2.3.1 田间样品采集

2.3.2 盆栽样品采集

2.3.3 样品处理和保存

2.4.1 pH值

2.4.2 有机质含量

2.4.3 土壤中重金属Cd全量的测定

2.4.4 土壤中重金属Cd赋存形态的测定

2.4.5 水稻样品中重金属Cd含量的测定

2.5 重金属Cd富集系数及转运系数计算方法

2.6 数据处理与分析

3 结果与分析

3.1.1 不同钝化剂组合对根际和非根际土壤理化性质的影响

3.1.2 不同钝化剂组合对根际和非根际土壤Cd赋存形态的影响

3.1.3 不同钝化剂组合对Cd在稻田系统中富集、转运的影响

3.1.4 不同钝化剂组合对水稻产量的影响

3.1.5 讨论

3.1.6 小结

3.2.1 不同钝化剂组合对稻田土壤基本理化性质的影响

3.2.2 不同钝化剂组合对稻田土壤Cd赋存形态的影响

3.2.3 不同钝化剂组合对水稻各部位Cd含量的影响

3.2.4 不同钝化剂组合对水稻产量的影响

3.2.5 土壤基本性质与水稻各部位中Cd含量的关系

3.2.6 讨论

3.2.7 小结

4.1 结论

4.2 创新点

4.3 展望

致谢

参考文献