【摘要】：近年來,納米零價(jià)鐵作為一種新型功能材料被應(yīng)用于環(huán)境污染治理領(lǐng)域。此外,黑土作為一種極其珍貴的自然資源,在保證我國糧食安全方面發(fā)揮重大的作用。然而,由于納米零價(jià)鐵對(duì)黑土具有何種生態(tài)效應(yīng)仍不得而知,致使無法確定納米零價(jià)鐵能否應(yīng)用于黑土污染防治。因此,本研究擬選取兩種不同粒徑的納米零價(jià)鐵,著重考察不同投加水平的上述兩種納米零價(jià)鐵對(duì)黑土典型理化性質(zhì)、關(guān)鍵酶活、微生物生物量以及黑土典型作物(大豆)生長及生理特性的影響作用規(guī)律,以期為納米零價(jià)鐵在黑土污染防治領(lǐng)域的安全利用提供必要的參考依據(jù)。主要研究結(jié)果概括如下:(1)研究不同投加水平的兩種粒徑的納米零價(jià)鐵(nZVI-A,250 nm和nZVI-B,100 nm)對(duì)土壤酸堿度與養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明,上述兩種粒徑的納米零價(jià)鐵在投加水平為100~500 mg/kg的條件下在21天的試驗(yàn)周期內(nèi)對(duì)供試黑土有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效氮的含量沒有明顯影響。隨著納米零價(jià)鐵施加濃度的增大(100~500 mg/kg)以及培養(yǎng)時(shí)間的增加,nZVI-B對(duì)黑土pH、速效磷含量的抑制效果逐漸增強(qiáng),其抑制效果強(qiáng)于nZVI-A處理組。在培養(yǎng)的第21天,投加量為500 mg/kg的nZVI-B處理組的土壤pH和速效磷分別為(5.44 mg/kg、13.61mg/kg),較空白處理組(0 mg/kg)相比分別低4.4%、45.85%,達(dá)到顯著差異水平。相同投加水平的nZVI-A對(duì)黑土pH值并未表現(xiàn)出明顯的影響,同時(shí)nZVI-A對(duì)黑土中速效磷含量具有一定的促進(jìn)作用。在21天時(shí),nZVI-A投加量為300 mg/kg和500 mg/kg的處理組黑土速效磷含量較相應(yīng)對(duì)照處理分別提高了5.95%、11.71%。(2)考察不同投加水平的兩種粒徑納米零價(jià)鐵對(duì)黑土微生物生物量碳、氮、磷含量的影響。兩種納米零價(jià)鐵對(duì)黑土微生物量碳、氮、磷含量的影響表現(xiàn)出較為明顯的“時(shí)間-效應(yīng)”與“劑量-效應(yīng)”關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(21天),nZVI-A投加量為500 mg/kg處理組的土壤微生物生物量碳、氮、磷含量與對(duì)照處理相分別降低了32.08%、20.19%和11.67%,而相同投加水平的nZVI-B處理組經(jīng)過21天培養(yǎng)后,其土壤微生物生物量碳、氮、磷含量較對(duì)照處理相分別降低了66.81%、21.30%、32.07%。上述結(jié)果說明nZVI-B對(duì)黑土微生物量碳、氮、磷含量的影響較nZVI-A更為明顯。(3)不同投加水平的兩種粒徑納米零價(jià)鐵投加條件下黑土典型土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶、脫氫酶)的響應(yīng)規(guī)律結(jié)果表明:nZVI-B的對(duì)黑土蔗糖酶、脫氫酶均有抑制作用,投加量在300 mg/kg和500 mg/kg的nZVI-B處理的土壤至培養(yǎng)的第21d對(duì)蔗糖酶活性抑制率分別為13.69%、10.89%。與相同取樣點(diǎn)空白對(duì)照相比顯著降低。nZVI-B處理黑土(1-21d),在投加量300 mg/kg黑土脫氫酶活在第21d受到顯著抑制,酶活抑制率為20.83%,投加量升高至500 mg/kg第14d開始出現(xiàn)顯著抑制作用,酶活抑制率為9.86%、30.66%,存在“時(shí)間-效應(yīng)”。而nZVI-A只對(duì)脫氫酶活具有較強(qiáng)的抑制作用,抑制作用出現(xiàn)在培養(yǎng)的第21d,酶活抑制率為2.39%,與同期空白處理相比顯著降低(p0.05)。1-21d內(nèi)nZVI-A,nZVI-B對(duì)黑土脲酶活性均沒有顯著影響。(4)兩種粒徑不同投加量的納米零價(jià)鐵進(jìn)入黑土環(huán)境中后也會(huì)對(duì)大豆生長及生理指標(biāo)產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)過21d的培養(yǎng),500 mg/kg的nZVI-B對(duì)大豆根重的抑制率與空白處理相比高37.25%,達(dá)到顯著差異水平(p0.05),而上述投加水平的nZVI-B對(duì)大豆株高、株重、根長的影響不顯著。而nZVI-A投加量在100~500 mg/kg范圍內(nèi),促進(jìn)大豆植株長高,與空白相比分別增高了:0.22 cm、1.90 cm、1.20 cm。此外,投加量為500 mg/kg的nZVI-B處理組中大豆葉片葉綠素b含量較空白處理相比降低了26.86%,相同投加水平nZVI-A在對(duì)大豆葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均無顯著影響。SOD、脯氨酸含量升高,意味著活性氧自由基濃度升高,說明高濃度(300~500 mg/kg)的nZVI誘導(dǎo)大豆產(chǎn)生了氧化脅迫反應(yīng)。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 3-1 不同投加水平的 nZVI-A 對(duì)黑土 pH 的影響ig. 3-1 Effects of different levels of nZVI-A on the pH of black s天數(shù)不同添加量間差異顯著性（p<0.05），小寫字母表示相同添加量不同示，在本研究的整個(gè)階段（1-21d），各取樣時(shí)間點(diǎn)不同 nZVI壤樣品的 pH 值在 5.48～5.78 范圍內(nèi)變化。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明加量處理土壤樣品的 pH 值與相應(yīng)的空白處理相比均無顯著差，上述各 nZVI-A 投加處理的土壤樣品 pH 值在 1-21d 的培養(yǎng)-效應(yīng)”關(guān)系。上述結(jié)果說明 0-500 mg/kg 投加水平的 nZVI-A 在的 pH 值產(chǎn)生影響。平的 nZVI-B 對(duì)黑土 pH 值的影響如圖 3-2 所示。在整個(gè)培養(yǎng)g/kg 的 nZVI-B 對(duì)黑土 pH 值的影響不明顯，同時(shí)各投加水平也不大（未表現(xiàn)出“劑量-效應(yīng)”關(guān)系）。隨著 nZVI-B 在黑土中 pH 值逐漸產(chǎn)生影響，其中在培養(yǎng)的第 21d 時(shí)，，500 mg/kg 的為 5.44，顯著低于空白處理（5.63），說明上述投加水平的 了較為明顯的影響。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S565.1;X503.231

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