土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤Cd形态与水稻Cd积累的影响

摘要

【目的】镉(Cd)是一种有毒重金属,稻田Cd污染和稻米中Cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤Cd化学形态变化及水稻吸收积累Cd的影响,为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象,通过大田原位修复试验,在等量氮磷钾养分投入条件下,研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、Cd形态含量变化以及水稻各部位Cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比,添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量,增幅为13.19%,而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC,同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态Cd含量和土壤酸可提取态Cd含量,其中AF和CMF处理土壤酸可提取态Cd含量显著降低了8.84%和8.37%,促进了土壤Cd由活性强的形态向稳定态转化;通过BCR法分析土壤中Cd的4种化学形态发现,各处理土壤化学形态Cd含量大小均表现为残渣态>可还原态>酸可提取态>可氧化态;AF处理TF_(Leaf/Stem)降低了15.01%,而CMF和RBM处理TF_(Leaf/Stem)分别提高了15.14%和28.29%;此外,CMF处理水稻植株中TF_(Stem/Root)和TF_(Rice/Root)分别降低了29.61%和43.52%,进而导致施用土壤改良剂的处理糙米中Cd含量降幅为22.75%~26.98%。相关分析表明,土壤有机碳与可氧化态和残渣态Cd含量呈显著正相关,糙米Cd含量与土壤酸可提取态Cd含量和糙米Cd富集系数均呈显著正相关。【结论】Cd污染石灰性稻田中施用土壤调理剂、炭基微生物菌剂、复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂主要是通过提高土壤有机碳和CEC达到削减Cd生物有效性的效果,进而减少了水稻植株对Cd的吸收,降低了Cd从水稻根系向地上部的转移。可以考虑采用炭基微生物菌剂和复合微生物肥修复Cd污染石灰性稻田,达到生态修复目标。