石灰、生物炭对矿区酸性重金属污染土壤的改良效果及作物的影响

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本试验选取石灰(L)、生物炭(B)组配以及钙镁磷肥(CMP)在云南省德宏州梁河县来利山锡矿区丙赛河流域开展田间小区试验,研究改良剂的添加对酸性土壤理化性质的改良。通过团队前期筛选出的石灰、生物炭等土壤改良剂,结合不同作物进行种植筛选,旨在提高来利山矿区周边酸性土壤的利用效率,降低重金属污染及酸性土壤对作物的危害,形成酸性重金属污染土壤高效利用,农业安全生产联合修复技术体系,保障矿区周边农田的安全利用。本研究通过筛选出的改良剂和作物玉米(Zea mays L.),进行为期两年的种植研究,结果表明:(1)第一年研究中,组配石灰、生物炭能改善酸性重金属污染土壤理化性质,与对照相比,石灰、生物炭均能显著提高不同作物种植酸性重金属污染土壤p H、阳离子交换量(CEC),促进不同作物生长。第二年中,与对照相比,组配石灰、生物炭能显著提高土壤交换态钙、镁含量。对土壤有机质有不同程度提高,土壤速效养分除碱解氮外,速效磷、速效钾有不同程度的增加。钙镁磷肥对土壤p H、有机质含量无显著影响,对速效磷含量有显著提高。(2)组配石灰、生物炭显著提高了土壤>3 mm非水稳性团聚体粒级,显著提高了土壤>3 mm、2~1 mm水稳性团聚体粒级,降低了土壤<0.25 mm水稳性团聚体粒级。对土壤平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和>0.25 mm土壤团聚体(R0.25)有显著提升。与对照相比,续种与续施处理对土壤MWD分别提高了57.81%、50.00%;对土壤GMD分别提高了51.28%、41.02%;对土壤R0.25分别提高了44.73%、39.47%。(3)添加改良剂能显著降低土壤中有效态Cd、Pb的含量,第二年中,与对照相比,续种、续施处理分别降低了土壤有效态Cd含量34.78%、28.26%,分别降低了土壤有效态Pb含量55.67%、60.58%。石灰、生物炭还能减少土壤中有效态Cu、Mn的含量,降低土壤中交换态铝。(4)石灰、生物炭能显著提高土壤中细菌群落结构丰度,组配石灰、生物炭对chao1指数有显著提高,与对照相比,续种与续施处理分别显著提高了chao1指数19.05%、15.75%。石灰、生物炭对土壤蔗糖酶、过氧化氢酶有显著提高,对土壤酸性磷酸酶有显著降低。(5)在两年间的种植中,石灰、生物炭对玉米(康玉3号)种植土壤营养状况及玉米籽粒产量具有较好的促进效果。钙镁磷肥对玉米生长的促进效果不如石灰、生物炭。“玉米+石灰生物炭组配”种植模式对当地酸化及重金属污染土壤改良及作物生长具有较好效果,改良剂的最佳施用量为L1B1(石灰4500 kg/hm~2、15000 kg/hm~2),在两年间均具有较好的效果。
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