设施黄瓜土壤重金属镉限值及安全施肥技术研究

摘要

目前，设施蔬菜生产已经成为我国蔬菜生产的主要方式，由于设施蔬菜生产环境的特殊性，设施土壤重金属超标问题尤为突出。本研究以土壤类型为潮褐土，土壤pH≥7.0，土壤质地为壤质土条件下的河北永清蔬菜种植区设施黄瓜为研究对象，通过田间调查掌握了该区设施黄瓜土壤重金属污染及其施肥现状，并经微区试验验证进一步研究了设施黄瓜土壤Cd含量与果实Cd含量相关关系，明确了设施黄瓜菜田土壤Cd限值;经连续两年的定位试验，分析了不同施肥处理对设施黄瓜土壤Cd积累平衡的影响，提出了该地区设施黄瓜的安全施肥方案。主要研究结果如下:
　　1.本研究明确了该区设施黄瓜土壤重金属污染及施肥现状。结果发现，在Cd、Cr、Pb、As、Hg五种重金属元素中，该区设施黄瓜土壤仅Cd存在超标现象，超标率为29％;土壤、黄瓜Cd变异系数最大，分别达到52.35％，74.84％;设施黄瓜土壤Cd含量随土壤深度的增加而降低，表层土壤(0-20cm)Cd积累最为明显;随着种植年限增加，土壤Cd含量出现显著上升的趋势。该区施肥方式尤其农家肥鸡粪的过量施用是影响设施黄瓜土壤Cd输入量的重要因素。
　　2.通过田间调查与微区试验，提出了设施黄瓜土壤Cd污染预测模型及其限值。结果表明，在田间调查条件下土壤Cd全量与黄瓜Cd含量之间呈现出极显著的线性、对数和幂函数正相关，构建了确定土壤Cd全量限值的三种预测模型，以对数函数模型确定的土壤Cd全量限值为最低;在微区试验条件下连续两年5种模型均达到了极显著的正相关，连续两年均以幂函数确定的土壤Cd全量限值为最低;以指数函数确定的土壤Cd有效态限值为最低。综合设施大田调查与微区试验结果，提出了设施黄瓜菜田土壤Cd全量和有效态的限量指标，在土壤类型为潮褐土，土壤pH≥7.0，质地壤质土条件下，确定设施黄瓜土壤Cd全量限值为1.40mg/kg，土壤有效态Cd限值为0.015mg/kg。
　　3.通过连续两年定位试验，明确了不同施肥处理对设施黄瓜土壤重金属Cd积累平衡的影响。研究表明，两年黄瓜种植期内所有减氮施肥处理均比常规施肥处理能够有效地减少重金属Cd的输入。比常规施肥处理分别减少了82.99％，82.34％，但T2、T3处理之间并无明显差异。T2处理的Cd净积累量在两年间均达到最低，与常规施肥处理相比两年净积累量平均降低了89.0％，而产投比却提高2倍以上，并且氮用量减施30％以上，鸡粪减施80％以上。综合重金属净积累量与投入效益两方面因素考虑，推荐T2为该区设施黄瓜的安全施肥方案，不仅可以提高经济收益，还能大幅降低重金属Cd的积累。
　　综上，本文通过摸清永清设施黄瓜种植区土壤重金属污染及施肥现状，确定了土壤类型潮褐土、土壤质地壤质土且pH≥7.0条件下的永清设施黄瓜土壤全量Cd限值;推荐了控制Cd污染的设施黄瓜安全施肥方案，即T2方案（氮肥用量750kg/hm2，鸡粪施用量1.08×104kg/hm2）。该结果为防治设施黄瓜土壤Cd污染，促进高效优质安全提供了科学理论依据。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 文献综述

1．2．1 设施蔬菜土壤重金属污染现状

1．2．2 设施蔬菜土壤重金属限值研究进展

1．2．3 设施蔬菜重金属输入、输出及净积累规律研究进展

1．3 研究目标

1．4 研究内容

1．4．1 设施黄瓜土壤重金属污染及施肥现状分析

1．4．2 设施黄瓜土壤Cd污染预测模型及其限值研究

1．4．3 设施黄瓜土壤Cd污染控制的安全施肥技术研究

1．5 技术路线

2 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．2 试验方案

2．2．1 设施黄瓜大田调查

2．2．2 设施黄瓜微区试验

2．2．3 设施黄瓜定位试验

2．3 样品的采集与制备

2．4 测定指标及其方法

2．4．1 测定指标

2．4．2 测定方法

2．5 数据处理及统计分析

3 结果与分析

3．1 设施黄瓜土壤重金属污染及施肥现状调查分析

3．1．1 设施黄瓜菜田土壤重金属污染分析

3．1．2 设施黄瓜吸收积累不同重金属的特征

3．1．3 设施黄瓜施肥现状分析

3．1．4 小结

3．2 设施黄瓜土壤镉污染预测模型及其限值研究

3．2．1 大田条件下设施黄瓜土壤Cd全量污染预测模型及其限值的确定

3．2．2 微区试验条件下土壤Cd预测模型及其限值的确定

3．2．3 小结

3．3 设施黄瓜土壤镉累积平衡及安全施肥技术研究

3．3．1 设施黄瓜不同施肥处理下土壤重金属Cd的输入量分析

3．3．2 设施黄瓜不同施肥处理下土壤重金属Cd的输出量分析

3．3．3 设施黄瓜不同施肥处理下土壤重金属Cd的净积累量分析

3．3．4 设施黄瓜生产系统安全施肥技术推荐

3．3．5 小结

4 讨论与主要结论

4．1 讨论

4．1．1 设施黄瓜土壤重金属污染及施肥现状调查与分析

4．1．2 设施黄瓜土壤Cd污染预测模型及其限值分析研究

4．1．3 设施黄瓜土壤Cd累积平衡及安全施肥技术研究

4．2 结论

4．2．1 设施黄瓜土壤重金属污染及施肥现状调查

4．2．2 设施黄瓜土壤Cd污染预测模型及其限值研究

4．2．3 设施黄瓜土壤Cd累积平衡及安全施肥技术研究

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简介

致谢