改良剂对玉米‖大豆、玉米‖豇豆植株锌铬积累及养分吸收的影响

摘要

本试验以四川农业大学农场紫色土为供试土壤，按国家土壤环境质量(GB15618-1995)二级标准（旱地）加入重金属锌和铬平衡后，再加入石灰和过磷酸钙两种改良剂，通过盆栽试验，系统研究了这两种改良剂及作物(玉米(ZeamaysL.)、大豆(GlylineMax)和豇豆（VgnaunguiculateLinn.））单作和间作（玉米‖大豆和玉米‖豇豆）共同作用下，土壤（根际土和非根际土）中的锌、铬有效性及其养分有效性、pH变化、各作物植株体的锌、铬积累量及其养分（氮、磷、钾）吸收、作物生物量等。在此基础上，比较不同改良剂、作物不同种类和不同种植方式对锌铬复合污染土壤的修复效果，以期为锌、铬复合污染土壤上作物生产的安全性提供依据。其主要研究结果如下：
　　 1、从土壤锌、铬有效态含量比较，呈现为根际土壤＞非根际土壤。在同一种植方式（单作或间作），不同改良剂处理下的根际土壤和非根际土壤锌、铬有效态含量均显著小于对照，其含量大小均为对照＞石灰（低浓度）＞石灰（高浓度）；对照＞过磷酸钙（高浓度）＞过磷酸钙（低浓度），并都在石灰（高浓度）处理和过磷酸钙（低浓度）处理上达到最小值，这表明土壤锌、铬的有效性与土壤pH密切相关，维持土壤高pH值，更有利于降低土壤锌、铬的有效性。在不同种植方式下，同一改良剂相同浓度处理间的土壤锌、铬有效态含量为单作＞间作。说明作物间作比单作更有利于促进改良剂降低土壤锌、铬有效性，从而降低了作物植株体对锌、铬的积累。
　　 2、两种改良剂都显著抑制了作物对土壤中锌、铬的吸收。同一种植方式下不同改良剂浓度处理间，不论是单作还是间作的玉米、大豆和豇豆，其根、茎、叶中的锌、铬含量大小均为：对照＞石灰（低浓度）＞石灰（高浓度），对照＞过磷酸钙（高浓度）＞过磷酸钙（低浓度）。这与土壤锌、铬有效态含量大小排序一致，说明作物对锌、铬的吸收与土壤中的锌、铬有效态含量呈正相关关系，由于土壤锌、铬有效性的降低，从而降低了作物对锌、铬的积累。在不同种植方式下，同一改良剂浓度处理间玉米、大豆和豇豆的根、茎及叶的铬、锌含量均表现为单作＞间作，说明间作对降低作物的锌、铬积累更有利。
　　 3、施加改良剂后，土壤养分的有效性明显提高，土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均表现为根际土壤＞非根际土壤。同时，改良剂还明显提高了作物对土壤养分（氮、磷、钾）的吸收，植株体内的全氮、全磷、全钾含量都较对照均有所提高，过磷酸钙的提高效果较石灰好。在不同种植方式下，同一改良剂浓度处理间玉米、大豆和豇豆中的根、茎、叶全磷、全钾含量均为间作＞单作，表现出明显的间作优势。全氮则为间作中的玉米高于单作玉米、间作中的大豆或豇豆低于单作大豆或豇豆。
　　 4、改良剂促进了作物生长，作物生物量大小排序均为过磷酸钙处理＞石灰处理。在相同改良剂浓度处理下，间作玉米的生物量均大于单作玉米的生物量，间作的大豆（或豇豆）的生物量则均小于单作大豆（或豇豆）的生物量。玉米表现出间作优势，大豆（或豇豆）表现出间作弱势。
　　 5、改良剂有效降低了锌、铬在作物地上部分和籽实中的转移。玉米、大豆和豇豆的籽实锌、铬含量均表现为：石灰处理＞过磷酸钙处理、单作＞间作。根据食品卫生标准，从试验中得到的玉米、大豆和豇豆，其籽实铬含量均未达到食品卫生标准，而锌含量在单作和间作中的大豆和豇豆籽实中均达到食品卫生标准。此外单作和间作中的玉米在过磷酸钙处理下，籽实中的锌含量也均达到了食品卫生标准。
　　 6、土壤pH值的总体变化趋势是根际土壤＜非根际土壤，石灰处理＞过磷酸钙处理。在同一种植方式下，不同改良剂浓度处理间的土壤pH值大小依次为石灰（高浓度）＞石灰（低浓度）＞对照＞过磷酸钙（低浓度）＞过磷酸钙（高浓度），从不同种植方式来看，石灰处理的玉米‖大豆、玉米‖豇豆中的根际土壤和非根际土壤pH值介于单作玉米和单作大豆（豇豆）之间；而过磷酸钙处理的土壤pH值均呈现为：间作＞单作。
　　 以上结果表明，在锌铬复合污染土壤上，通过施加石灰和过磷酸钙来调节土壤pH值，从而降低了土壤的锌、铬有效性，进而又降低了玉米、大豆和豇豆对锌、铬的积累，放缓了锌、铬在土壤-根系-作物系统的迁移和转运能力。就改良效果而言，石灰（高）的改良效果最好，过磷酸钙（高）的效果最差；就种植方式而言，间作优于单作。同时，改良剂还明显提高了土壤养分（氮、磷、钾）的有效性，从而明显提高作物对土壤养分的吸收，促进了作物的生长，利于作物稳产增产。就两种改良剂比较，养分的提高效果为过磷酸钙优于石灰。就种植方式而言，间作表现出明显的间作优势，较单作效果好。因此在锌铬复合污染土壤的修复上，可推荐所选改良剂和作物间作这一修复方式，这对其它重金属污染土壤的修复具有借鉴和指导作用。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 立项背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 土壤重金属污染现状及危害

1.2.2 重金属在土壤和作物体内的富集与分布

1.2.3 改良剂对土壤重金属有效性及其养分的影响

1.2.4 改良剂对重金属污染土壤上作物生长的影响

1.2.5 作物间作方式对土壤重金属及养分吸收影响

1.2.6 改良剂结合间作方式对土壤、作物体内重金属及养分吸收影响

1.3 本研究的目的和意义

1.4 技术路线

2 材料与方法

2.1 供试材料与试验设计

2.1.1 供试材料

2.1.2 试验设计

2.2 测定项目与方法

2.2.1 土壤部分

2.2.2 植株部分

2.3 数据处理方法

3 结果与分析

3.1 改良剂对土壤pH、锌铬有效性及土壤养分有效性的影响

3.1.1 改良剂对土壤pH的影响

3.1.2 改良剂对土壤锌、铬有效性的影响

3.1.3 改良剂对土壤养分有效性的影响

3.2.2 不同改良剂及作物种植方式对作物盛花期土壤锌、铬有效性的影响

3.2.3 不同改良剂及作物种植方式对作物盛花期土壤养分有效性的影响

3.3 不同改良剂及作物种植方式对作物盛花期作物锌、铬含量及其养分含量的影响

3.3.1 不同改良剂及作物种植方式对作物盛花期作物锌、铬含量的影响

3.3.2 不同改良剂及作物种植方式对作物盛花期作物养分含量的影响

3.4 不同改良剂及作物种植方式对作物盛花期生物量的影响

3.5 不同改良剂及作物种植方式对作物成熟期籽实锌、铬含量的影响

3.5.1 不同改良剂及作物种植方式对作物成熟期籽实铬含量的影响

3.5.2 不同改良剂及作物种植方式对作物成熟期籽实锌含量的影响

3.6 不同改良剂及作物种植方式对作物成熟期产量的影响

4 讨论

4.1 改良剂及作物种植方式对锌铬复合污染土壤pH值的影响

4.2 改良剂及作物种植方式对锌铬复合污染土壤锌铬有效性的影响

4.3 不同改良剂及作物种植方式对锌铬复合污染土壤养分有效性的影响

4.4 不同改良剂及作物种植方式对作物锌、铬积累的影响

4.5 在锌铬复合污染条件下，不同改良剂及作物种植方式对作物养分吸收的影响

4.6 不同改良剂及作物种植方式对作物籽实锌、铬积累的影响

4.7 不同改良剂及作物种植方式对作物生物量的影响

5 结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文