施锰对土壤锰氧化物形成及镉固定的影响

摘要

为了探明外源Mn(Ⅱ)对稻田土壤锰氧化物形成及水稻(Oryza sativa L.)累积镉的影响,文采用土壤盆栽试验方法,以硫酸锰形式添加外源锰,锰水平分别设置为:0 mg·kg-1土(CK),100 mg·kg-1土(Mn100),400 mg·kg-1土(Mn400)和800mg·kg-1土(Mn800)4个处理。通过分析土壤中锰氧化物含量、不同形态镉及其含量、根表铁锰膜中镉含量以及水稻镉含量的变化,研究了施锰对土壤锰氧化物形成及其固定镉的效应。结果表明:施锰显著增加了土壤各形态锰氧化物含量并能降低土壤中镉的有效性,在成熟期,Mn800处理土壤可交换态镉降低了7.4%,无定形铁锰氧化物结合态镉含量增加了13.2%,土壤胶体中镉含量增加了29.4%。施锰显著增加了根表铁锰膜的铁、锰含量,显著减少了铁锰膜对镉的吸附,在分蘖期,Mn400和Mn800处理铁锰膜的铁含量分别增加了95.8%和113.6%,Mn100、Mn400和Mn800处理铁锰膜的锰含量分别增加了186.2%、1093.1%、1362.1%,Mn800处理铁锰膜的镉含量减少了70.3%。施锰(Mn100,Mn400,Mn800)可有效降低水稻镉含量,地上部分镉含量分别降低了51.9%、56.1%、68.4%,籽粒镉含量分别降低了26.7%、31.0%、27.1%。皮尔逊相关分析显示,土壤中不同锰氧化物含量均与根表铁锰膜镉含量、水稻地上部镉含量呈极显著负相关。上述结果表明施锰促进了土壤锰氧化物的形成及其对镉的固定,从而降低了土壤中镉的有效性和根表铁锰膜镉含量,减少了水稻对镉的吸收。该研究可为探明土壤中锰、镉的环境行为及其相互关系,指导重金属污染土壤治理与作物安全生产提供依据。