碳酸钙对水稻吸收重金属和砷的影响

摘要

对重金属和As复合污染土壤进行水稻盆栽试验，研究了碳酸钙添加对土壤中重金属和砷形态的变化，水稻生长状况及农艺性状的影响，水稻根系、茎叶、谷壳和糙米中重金属(Pb、Cd、Zn)和砷含量、根系根表铁膜数量、根表铁膜中重金属和砷含量以及水稻各生长时期土壤溶液中重金属和砷含量的影响，也探讨了碳酸钙与土壤pH值，重金属和砷在土壤中交换态含量、土壤溶液中含量以及根表铁膜中含量与其在水稻各部位中含量之间的关系。主要试验结果如下:
　　 (1)碳酸钙对土壤基本理化性质影响显著，且均与碳酸钙添加量呈显著或极显著相关关系。
　　 (2)添加碳酸钙后，土壤中重金属和As各形态含量均发生了一定的变化。碳酸钙显著降低了土壤交换态重金属含量，提高了重金属元素(Pb、Cd、Zn)碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态含量。土壤交换态As含量显著降低，Al-As、Fe-As、Ca-As和残渣态As含量略有增加，但不显著。水稻不同生长时期土壤溶液中重金属和砷含量有显著变化。灌浆期土壤溶液中重金属和砷含量高于其他2个时期。各个时期土壤溶液中重金属含量均随碳酸钙添加量的增加而降低的趋势，As含量均有先降低后升高的趋势。
　　 (3)重金属和As复合污染土壤中，添加碳酸钙对水稻根、稻谷干重和总生物量没有显著影响，分蘖数和茎叶干重在碳酸钙添加量过高时显著降低;过量施用碳酸钙对水稻生长会产生负面作用。
　　 (4)添加碳酸钙后，水稻植株各部位重金属(Pb、Cd、Zn)和As含量及吸收系数均比对照有不同程度的减少趋势。水稻植株各部位重金属Zn含量显著降低，糙米中Zn含量最多减少了34.95％。水稻根、谷壳中Pb、Cd含量显著降低，但糙米中含量却未显著降低。水稻各部位As含量比对照有轻微下降趋势，无机As含量最多减少了18.33％，但均不显著，因此，碳酸钙未有效降低As的生物有效性。本研究中，碳酸钙的适宜添加量为1～2g/kg，既能保证水稻产量，也能将水稻各部位尤其是糙米中重金属和砷含量维持在较低水平。
　　 (5)添加碳酸钙后，根表铁膜数量有所减少，根表铁膜中重金属和As含量也显著减少。铁膜数量与水稻各部位中重金属和As含量的相关关系程度各不相同，各元素间也不相同。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 土壤重金属和砷的污染

1．1．1 重金属和砷的污染成因

1．1．2 我国土壤重金属和砷金属的污染现状

1．2 土壤中重金属和砷存在形态及其转变

1．2．1 土壤中重金属存在形态

1．2．2 土壤中砷的存在形态

1．3 土壤重金属和砷污染治理的研究进展

1．3．1 土壤重金属和砷污染修复方法研究进展

1．3．2 重金属和砷污染土壤常用化学修复剂

1．4 相关研究存在的问题

1．5 研究内容、意义及课题来源

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究目的及意义

1．5．3 课题来源

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 仪器与试剂

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．3 试验方法

2．4 样品分析与测试方法

2．4．1 样品采集与处理

2．4．2 样品分析

2．4．3 数据统计

3 碳酸钙对复合污染农田土壤中重金属和砷化学形态的影响

3．1 添加碳酸钙对土壤基本理化性质的影响

3．2 碳酸钙对土壤中重金属(Pb、Cd、Zn)和As化学形态的影响

3．2．1 碳酸钙对土壤中Pb化学形态的影响

3．2．2 碳酸钙对土壤中Cd化学形态的影响

3．2．3 碳酸钙对土壤中Zn化学形态的影响

3．2．4 碳酸钙对土壤中As化学形态的影响

3．3 土壤溶液中重金属(Pb、Cd、Zn)和As含量的变化

3．3．1 水稻不同生长期土壤溶液中重金属(Pb、Cd、Zn)和As含量的变化

3．4 讨论

3．5 小结

4 碳酸钙对水稻生长及吸收重金属和砷的影响

4．1 碳酸钙对水稻农艺性状的影响

4．2 碳酸钙对水稻吸收重金属和砷的影响

4．2．1 碳酸钙对水稻根中重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

4．2．2 碳酸钙对水稻茎叶中重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

4．2．3 碳酸钙对水稻谷壳中重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

4．2．4 碳酸钙对糙米中重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

4．3 水稻根表铁膜中重金属(Pb、Cd、Zn)和As含量的变化

4．4 讨论

4．4．1 碳酸钙添加对重金属和砷在水稻各部位迁移的影响

4．4．2 碳酸钙添加量与水稻各部位中重金属和砷含量的关系

4．4．3 水稻根表铁膜数量及重金属和砷铁膜中的含量与水稻各部位中含量的关系

4．4．4 重金属和砷在土壤溶液中的浓度与在水稻根和糙米中含量的关系

4．5 小结

5 结论与建议

5．1 研究结论

5．2 创新点

5．3 问题与展望

参考文献

附录

致谢