施用猪粪及钝化剂对铜在水稻土-作物中迁移转化的影响

摘要

近年来,随着养殖业的大力发展,农业有机废弃物的排放量也越来越多,畜禽粪便等有机废弃物在农业生产上的重要性日益突显,但是有研究发现相当部分农业有机废弃物中重金属含量超标,且有逐年递增的趋势,直接施入土壤中对环境与生态健康造成风险。本实验模拟研究嘉兴水稻土在长期施用猪粪后,土壤中铜处于不同浓度水平时在土壤一作物系统中的迁移转化规律,以及施用粉煤灰、膨润土、磷灰石三种改良剂对铜在土壤中钝化作用的影响。以期探究农业有机废弃物长期施用于土壤中对生态环境、作物生长、食品安全的影响,并比较不同改良措施的效果,对农业有机废弃物的合理施用和己受污染土壤的改良提供理论依据。
　　 本实验研究结果主要包括:
　　 施用猪粪能提高土壤中有效铜的含量,并且随施用量的增加而增大;同时施用的猪粪受作用时间的限制,随时间的增长对土壤中有效铜含量的影响越弱;施用猪粪可减少水稻对土壤中铜的吸收,降低铜在水稻根系中的积累。
　　 水稻体内的铜大部分分布在根中,随着土壤处理铜浓度的升高,这种趋势更明显,大部分铜富集在水稻根部,向地上部分迁移量较少。
　　 粉煤灰、膨润土、磷灰石三种改良剂对水稻土土壤性状均能产生影响,在小麦盆栽期间,三种改良剂对土壤的pH均有一定的提高作用,与空白也有一定的差异性,但到麦-稻轮作实验末期添加改良剂处理的土壤pH与空白的差异性不大。
　　 土壤中有效铜含量受改良剂钝化作用影响明显,添加改良剂的处理与空白间达到显著性差异,添加改良剂能有效地降低土壤中有效铜含量,到盆栽后期,即水稻生长中、后期添加改良剂对有效铜变化影响不大,可能与改良剂的持续性短有关。
　　 水稻土土壤pH与土壤有效铜有较好的相关性,随着pH的升高,土壤对铜的吸附能力增强并且铜在土壤中发生沉淀作用,土壤有效铜含量就降低,三种改良剂中高pH的粉煤灰对土壤有效铜的钝化效果最好。
　　 与200mg.kg-1铜处理相比,改良剂对400mg.kg-1铜处理的作物生长状况的影响要更大,可见随着土壤中铜浓度的增加,对水稻生长性状影响就越大,改良剂的钝化效果就越明显。
　　 作物的根、茎、籽粒中铜含量随土壤中铜含量的增加而升高,对于作物而言,生物体各部位吸收铜含量的次序为:根＞＞茎＞籽粒,在铜处理的土壤中添加三种改良剂能有效降低作物茎、籽粒中的铜的含量,并且在高浓度铜处理中这种效果更显著。
　　 施用改良剂能改善小麦盆栽土壤的根际环境,提高小麦根对养分和水分的吸收,促进了铜向小麦根表的迁移,增大根对有效铜的吸附量,使铜在根部大量富集,小麦根中的铜含量上升;在盆栽水稻中施用改良剂降低了水稻中根部铜含量,其中添加2.5％的粉煤灰则极显著降低水稻根铜的含量。
　　 同时,铜大部分富集在作物的根部,茎中的铜含量随土壤有效铜的增加而增加,但增加的幅度逐渐减少,相关研究表明植株中铜向地上部位迁移的能力较弱,主要集中在植株根部。在麦-稻轮作盆栽实验中,作物籽粒中的铜含量都在10mg.kg-1以下,根据我国食品卫生标准(GB14935-1994)规定粮食中铜的储量≤10mg.kg-1,不会对食品安全造成危害。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1 土壤铜污染现状与来源

1.1 土壤铜污染的现状

1.2 土壤中铜污染的来源

1.3 铜污染对土壤质量的影响

2 土壤中铜对作物的影响

2.1 铜在作物体内的生理功能

2.2 铜污染对作物生长的影响

2.3 铜在作物体内的迁移与分配规律

2.4 铜污染对作物产量和品质的影响

3 铜在土壤中的存在形态及迁移转化

3.1 铜在土壤中的存在形态

3.2 影响铜在土壤中迁移转化的因素

4 土壤重金属污染的修复

4.1 土壤重金属污染的修复措施

4.2 改良荆在量金属污染土壤上的研究现状

5 本项目研究的目的与意义

第二章 猪粪对土壤和作物中铜积累的影响

1 引言

2 实验方案

2.1 供试土样

2.2 所用猪粪

2.3 盆栽方案

3 测定方法

3.1 样品预处理

3.2 各项指标测定方法

3.3 主要测定仪器

4 数据分析和图件制作

5 结果与讨论

5.1 施用猪粪对不同采样期土壤有效铜的影响

5.2 施用猪粪对水稻根茎籽粒中铜含量的影响

5.3 不同处理时铜在水稻体内的分部情况

6.小结

第三章 钝化剂对土壤-小麦系统中铜钝化的影响

1 引言

2 小麦盆栽实验

2.1 试验土样

2.2 所用猪粪

2.3 所用改良剂

2.4 盆栽方案

3 测定方法

3.1 样品预处理

3.2 各项指标测定方法

3.3 主要测定仪器

4 数据分析和图件制作

5 结果与分析

6 小结

第四章 钝化剂对土壤-水稻系统中铜钝化的影响

1 水稻盆栽实验

2 数据分析和图件制作

3 结果与分析

3.1 不同处理对土壤性质的影响

3.2 不同处理对水稻生物性状的影响

3.3 不同处理对水稻根茎籽粒中铜含量的影响

4 小结

第五章 结论

1 全文小结与展望

2 创新与不足

2.1 创新点

2.2 不足之处

参考文献

致谢