發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 01:19

　　 菌渣量大且含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,施用菌渣能提高土壤質(zhì)量,改善作物品質(zhì)。但目前菌渣的循環(huán)利用率較低,造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。菌渣中殘留有一定量的重金屬,長(zhǎng)期施用可能造成土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)并通過(guò)食物鏈危害人體健康。研究表明,重金屬風(fēng)險(xiǎn)更多地取決于其形態(tài)和生物有效性。所以試驗(yàn)依托成都平原常見(jiàn)的稻麥輪作制度,探究菌渣還田對(duì)土壤重金屬形態(tài)及生物有效性的影響。為了使田間試驗(yàn)與一般施肥管理具有一致性和可比性,便于系統(tǒng)性分析,試驗(yàn)以常規(guī)施氮量為平衡基準(zhǔn),以菌渣帶入氮量為施肥量的計(jì)算基礎(chǔ),并用菌渣施用量計(jì)算重金屬Cu、Cd、Pb、Zn的帶入量。試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理,分別為不施肥對(duì)照(CK)、常規(guī)化肥對(duì)照(CF)、菌渣提供25%N(M1)、菌渣提供50%N(M2)、菌渣提供75%N(M3)、菌渣提供100%N(M4)、菌渣提供125%N(M5)和菌渣提供150%N(M6)。試驗(yàn)采集水稻和小麥成熟期的土壤和作物樣品,采用BCR連續(xù)提取法提取土壤中重金屬的弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài),采用原子吸收光譜法測(cè)定土壤和作物籽粒中重金屬Cu、Cd、Pb、Zn的總量及土壤重金屬各形態(tài)含量,并對(duì)土壤重金屬各化學(xué)形態(tài)的生物有效性進(jìn)行分析。同時(shí)進(jìn)一步對(duì)土壤重金屬總量和形態(tài)進(jìn)行生態(tài)污染評(píng)價(jià),對(duì)作物進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以期得到適宜的菌渣還田施肥方案,為成都平原菌渣還田的利用與推廣提供支撐與依據(jù)。得到以下研究結(jié)果:(1)水稻季和小麥季土壤重金屬Cu、Pb、Zn的總量隨菌渣施用量增加呈上升趨勢(shì);土壤重金屬Cd的總量隨菌渣施用量增加呈先減少后增加的趨勢(shì)。水稻季時(shí)土壤Cd含量在M1和M2處理下與常規(guī)化肥CF處理相比顯著降低了6.60%和4.51%;小麥季時(shí)土壤Cd含量在M1和M2處理下與常規(guī)化肥CF處理相比顯著降低了7.64%和6.15%。(2)除個(gè)別重金屬元素外,施用菌渣后土壤重金屬形態(tài)發(fā)生了惰性轉(zhuǎn)化,由生物有效性較高的形態(tài)轉(zhuǎn)化為生物有效性較低的形態(tài)。與常規(guī)化肥對(duì)照相比,M2處理能降低水稻季土壤重金屬的活性態(tài)分配系數(shù),菌渣與化肥配施(M1~M3)處理可以降低小麥季土壤重金屬的活性態(tài)分配系數(shù)。(3)小麥籽粒中的重金屬含量高于水稻籽粒。在M1~M6處理下,作物籽粒中的重金屬含量隨菌渣施入量的增加均呈上升趨勢(shì)。與常規(guī)化肥對(duì)照相比,M1處理顯著降低了水稻籽粒中重金屬Cu、Cd、Pb、Zn的含量和小麥籽粒中重金屬Cd、Pb和Zn的含量。(4)除土壤中重金屬Pb和Zn的活性態(tài)含量和水稻籽粒重金屬含量間無(wú)顯著相關(guān)性外,其余重金屬活性態(tài)含量與作物籽粒重金屬含量間均有顯著或極顯著相關(guān)性,說(shuō)明可以用活性態(tài)含量來(lái)表征土壤重金屬的生物有效性。通過(guò)多元線(xiàn)性回歸方程分析可知,在不同的土壤環(huán)境中重金屬各形態(tài)的生物有效性不同�？傮w來(lái)說(shuō),可還原態(tài)對(duì)水稻籽粒重金屬含量影響大,生物有效性高;弱酸提取態(tài)和可氧化態(tài)對(duì)小麥籽粒重金屬含量影響大,生物有效性高。(5)與常規(guī)化肥CF相比,水稻季時(shí)和小麥季時(shí),土壤pH在M1處理下顯著提高了0.13和0.16個(gè)單位;土壤有機(jī)質(zhì)在M1~M6處理下顯著提高了9.15%~21.19%和8.32%~16.67%;土壤CEC在M1~M6處理下顯著提高了15.58%~20.77%和13.14%~20.52%。相關(guān)分析結(jié)果表明,影響土壤重金屬活性態(tài)含量的主要因子是pH和OM,其中土壤重金屬生物有效性與土壤pH均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與OM均呈正相關(guān)關(guān)系,CEC對(duì)土壤重金屬各活性態(tài)生物有效性的影響相對(duì)較弱。(6)土壤重金屬內(nèi)梅羅綜合指數(shù)分析法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)法表明,水稻季和小麥季土壤在各處理下均處于無(wú)污染狀態(tài),且在M1處理下土壤的污染風(fēng)險(xiǎn)最小。土壤重金屬次生相原生相比值法表明,M1和M2處理較常規(guī)化肥對(duì)照處理可以降低重金屬次生相所占比例,減少重金屬對(duì)環(huán)境的潛在危害。健康安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法分析表明,菌渣和化肥配施(M1~M3)較常規(guī)化肥對(duì)照處理而言可以降低當(dāng)?shù)厝耸秤妹酌鎸?duì)人體健康的威脅,且籽粒的健康風(fēng)險(xiǎn)在M1處理下最低。建議:綜合各評(píng)價(jià)方法,M1處理即菌渣提供25%N與化肥配施的處理方案帶來(lái)的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)最小。因此適宜成都平原稻麥輪作的具體施肥方案為:水稻季施用菌渣2408kg·hm~(-2),尿素245kg·hm~(-2),過(guò)磷酸鈣121kg·hm~(-2),鉀肥47kg·hm~(-2);小麥季施用菌渣2890kg·hm~(-2),尿素293kg·hm~(-2),過(guò)磷酸鈣146kg·hm~(-2),鉀肥56kg·hm~(-2)。
【學(xué)位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X53
【部分圖文】：

圖 3.1 水稻季土壤重金屬活性態(tài)含量與籽粒重金屬含量之間的相關(guān)關(guān)系Fig.3.1 Correlation between heavy metals active form of soil and heavy metals in rice grain3.3.1.2小麥季土壤重金屬活性態(tài)與作物籽粒重金屬含量的相關(guān)分析如圖 3.2，通過(guò)線(xiàn)性回歸分析得到土壤重金屬 Cu、Cd、Pb 和 Zn 活性態(tài)含量小麥籽粒重金屬含量之間的關(guān)系分別為 yCu= 0.699x-6.530，P =0.015<0.05；yCd=1.0x+0.034，顯著性 P<0.01；yPb= 0.009x-0.056，顯著性 P<0.01；yZn=1.33x-27.25，顯性 P<0.01。表明小麥季時(shí)土壤重金屬 Cu 活性態(tài)含量與小麥籽粒重金屬含量之間性回歸關(guān)系具有顯著正相關(guān)性，土壤 Cd、Pb 和 Zn 活性態(tài)含量與小麥籽粒重金屬量之間線(xiàn)性回歸關(guān)系具有極顯著正相關(guān)性。

圖 3.1 水稻季土壤重金屬活性態(tài)含量與籽粒重金屬含量之間的相關(guān)關(guān)系Fig.3.1 Correlation between heavy metals active form of soil and heavy metals in rice grain3.3.1.2小麥季土壤重金屬活性態(tài)與作物籽粒重金屬含量的相關(guān)分析如圖 3.2，通過(guò)線(xiàn)性回歸分析得到土壤重金屬 Cu、Cd、Pb 和 Zn 活性態(tài)含量與小麥籽粒重金屬含量之間的關(guān)系分別為 yCu= 0.699x-6.530，P =0.015<0.05；yCd=1.092x+0.034，顯著性 P<0.01；yPb= 0.009x-0.056，顯著性 P<0.01；yZn=1.33x-27.25，顯著性 P<0.01。表明小麥季時(shí)土壤重金屬 Cu 活性態(tài)含量與小麥籽粒重金屬含量之間線(xiàn)性回歸關(guān)系具有顯著正相關(guān)性，土壤 Cd、Pb 和 Zn 活性態(tài)含量與小麥籽粒重金屬含量之間線(xiàn)性回歸關(guān)系具有極顯著正相關(guān)性。

.4.1 菌渣還田對(duì)土壤理化因子的影響4.1.1 菌渣還田對(duì)土壤 pH 的影響由圖 3.3 可知，在 M1 ~ M6 處理下，隨著菌渣施入量的增加，水稻季和小麥土壤 pH 均呈下降趨勢(shì)。這可能是由于菌渣施入量的增加使有機(jī)肥分解轉(zhuǎn)化產(chǎn)有機(jī)酸增多，從而降低了土壤 pH[152]，而且作物的根系分泌物對(duì)土壤 pH 下降一定作用[153]。水稻季和小麥季的土壤 pH 在常規(guī)化肥 CF 處理下較空白處理 CK 分別下降05 和 0.03 個(gè)單位，這可能是因?yàn)榈蚀龠M(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)降解，加速硝化作用，降土壤的 pH 值[154]。與常規(guī)化肥 CF 相比，水稻季時(shí)土壤 pH 在 M1 處理下顯著了 0.13 個(gè)單位；小麥季時(shí)土壤 pH 在 M1 和 M2 處理下顯著提高了 0.16 和 0.1位。總體而言，除 M6 處理外，其余處理下的土壤 pH 均高于常規(guī)化肥 CF 處理土壤 pH。說(shuō)明菌渣和化肥配施可以有效緩解由于施用化肥造成的土壤酸化趨
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