淹水条件下不同肥料对土壤Cd生物有效性的影响研究

摘要

本研究针对稻田土壤镉污染的问题，探讨常用氮、磷、钾肥料品种对土壤镉有效性的影响，为无公害稻米生产提供合理施肥的技术支撑。本文采用淹水培养方法，研究了在水稻生长季节施用不同肥料或添加酸、碱对镉污染土壤中镉有效性的影响；采用盆栽水培方法，研究了水稻根系和植株镉的分配规律；采用盆栽土培方法，研究了不同氮、磷、钾肥和改良剂对水稻吸收镉的影响。本试验取得的主要研究结果如下： ⑴淹水培养试验结果表明，酸性土壤淹水后pH显著增加，特别是培养初期；随着培养时间的延长，pH逐渐回落，并趋向中性。土壤中有效Cd的变化趋势与pH变化趋势相反，两者间存在显著的线性负相关，淹水使土壤有效Cd下降58．2％～84．1％。不同肥料类型/品种对土壤镉有效性的影响存在显著差异，氮肥的影响较为复杂，变化多样；钾肥其次，磷肥最小。在所有肥料中，氯化铵对土壤pH降低最多，对Cd的有效性增加最大；其他肥料依次为尿素、过磷酸钙和氯化钾。硫酸铵、硫酸钾和磷酸一铵都比对照显著降低了土壤Cd的有效性。无论是否经过淹水培养，添加酸、碱后土壤pH与土壤有效Cd呈显著负相关，相关系数（R）分别为-0．994和-0．919。本研究进一步表明，在受Cd污染的酸性水稻土上，施肥上应避免施用氯化铵，选用含硫肥料，配合施用碱性物质，并在水稻生长过程中保持淹水状态，可有效降低土壤Cd的有效性。 ⑵采用水培试验，研究了水稻对Cd的吸收、积累和分配规律。结果表明，不同浓度的Cd处理对水稻的生长影响差异不为显著。水稻根系、植株的Cd含量和积累量则随着Cd添加的量提高而显著增加。水稻不同器官中Cd的含量和积累量都是以根系>植株，根系中Cd含量是植株中的6～9倍，积累量则是植株的2～3倍。不同浓度Cd处理，根系中Cd积累量占水稻总吸Cd的比例以Cd浓度为0．3 mg·L-1处理最高，为73．8％。 ⑶盆栽土培试验表明，氮、磷和钾三大肥料对水稻产量和生物量的影响中，以氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾三者组合的产量和生物量最高，且随着尿素用量的增加而显著提高；硝酸铵和硝酸钾两个处理的水稻产量和生物量显著低于其他处理。泥炭和石灰两种改良剂对水稻产量和生物量影响不明显。从水稻体内Cd含量测定结果看，氮肥品种以NH4Cl和高量CO（NH2）2的处理均明显促进了水稻对Cd的吸收，以NH4Cl处理十分显著；其他氮肥处理相当。磷肥中，以两种含NH4+离子的磷肥品种处理的吸Cd量高于Ca（H2PO4）2处理，并随着NH4+离子含量的增多吸Cd量明显增加，（NH4）2HPO4处理水稻植株中Cd含量是NH4H2PO4的处理1．4倍。钾肥中，K2SO4处理较其他钾肥处理显著降低了水稻对Cd的吸收。泥炭和石灰两种改良剂对水稻吸收Cd的影响来看，泥炭的作用不为明显；而石灰处理则显著降低水稻籽粒中的Cd含量。 ⑷在Cd污染水稻土上，实践中采用低富集水稻品种和特殊的肥水管理措施，可以使稻米Cd含量远远低于国家无公害大米的限量指标，生产出安全食品。水分管理应保持水稻全生育期淹水状态，这样既能使土壤pH维持在较高的中性范围，降低Cd的有效性；同时又可使还原过程中产生的S2-与Cd2+形成CdS沉淀，减少水稻对Cd的吸收。农田施肥上，应避免施用NH4Cl和过量的尿素，而选用适量的尿素和含S的肥料配合施用石灰等碱性物质能够降低由Cd污染带来的危害。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 文献综述

1.1 立题背景、意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 土壤中镉的赋存形态及生物有效性

1.2.2 淹水条件下土壤镉形态及有效性的变化

1.2.3 肥料对重金属形态转化及生物有效性的影响机制

1.2.4 肥料对重金属形态转化及生物有效性影响的研究进展

1.2.5 水稻对污染土壤中镉的吸收

1.2.6 污染土壤镉的修复技术

2 淹水条件下不同氮磷钾肥对土壤PH和镉有效性的影响研究

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验设计

2.1.3 数据处理

2.2 结果与讨论

2.2.1 淹水后水稻土pH和有效性Cd的变化规律

2.2.2 淹水条件下不同氮肥对水稻土pH和有效性Cd的影响

2.2.3 淹水条件下不同磷肥对水稻土pH和有效性Cd的影响

2.2.4 淹水条件下不同钾肥对水稻土pH和有效性Cd的影响

2.2.5 淹水条件下酸、碱对水稻土Cd有效性的影响

2.3 结论

3 水稻不同部位对Cd的积累和分配

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验设计

3.1.3 取样与测定

3.1.4 数据处理

3.2 结果与讨论

3.2.1 不同浓度Cd对水稻生长的影响

3.2.2 水稻地上部分和地下部分Cd的分配系数

3.3 结论

4 不同肥料对水稻生长和吸收Cd的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验设计

4.1.3 测定项目及方法

4.1.4 数据处理

4.2 结果与讨论

4.2.1 不同氮肥品种及用量对水稻生长和Cd吸收的影响

4.2.2 不同磷肥品种及用量对水稻生长和Cd吸收的影响

4.2.3 不同钾肥品种及用量对水稻生长和Cd吸收的影响

4.2.4 不同改良剂对水稻生长和Cd吸收的影响

4.3 结论

5 有待于进一步研究的问题

参考文献

致谢

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