水稻种植对稻田水体及水稻土的影响研究 ——以乐东县利国镇为例

来源 :海南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanrj
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
人多地少是我国面临的一大问题,人均耕地面积远远达不到国际标准,因此,粮食压力十分巨大。为了在有限的耕地上提高产量,农户在水稻耕种期间施用了大量的化肥和农药,化肥和农药的施用虽然能增加产量,但农田中残留的化肥农药会随地表径流进入受纳水体,尤其是在热带季风区,由于雨量多,农田频繁的排水势必增加周围环境遭受污染的风险,此外如果水稻土重金属超标,也会增加稻米重金属超标的风险。因此对热带季风区水稻田水体及水稻土质量的研究具有现实意义。本研究以海南省乐东县五位农户的五片稻田作为研究对象,(1)通过对稻田水体中毒死蜱和溴氰菊酯的残留量进行分析,评价其在稻田水体中的污染状况,并通过模拟实验分析水体中毒死蜱和溴氰菊酯的净化规律及其影响因素;(2)在水稻拔节期(T1)和成熟期(T2),跟踪监测稻田水体中重金属的含量,探明不同耕种期稻田水体中重金属含量的赋存特征,评价不同耕种期稻田水体重金属的潜在污染风险;(3)在水稻拔节期(T1)和成熟期(T2),跟踪监测水稻土中的碳氮及重金属含量,探明不同耕种期水稻土中碳氮及重金属的时空赋存特征,评价水稻土中的碳氮和重金属对生态环境造成的潜在生态风险;(4)分析水稻土中重金属的来源。主要研究结果如下:(1)水稻拔节期(T1)和成熟期(T2)时,五位农户稻田水体中的Cr、Cu、Zn、Cd、As、Pb等6种重金属虽未超过标准值,但重金属Hg均超过标准值。五位农户的稻田水中Hg的单因子指数范围分别2.0~3.3和1.3~2.0,最大值分别为农田灌溉水质标准值的3.3倍、2倍。水稻成熟期时,仅N5s的稻田水体处于轻度污染,N1s~N4s的稻田水体处于中度污染。表明稻田水体中在几种重金属的加和效应下会产生一定的污染。(2)在农户施用毒死蜱和溴氰菊酯农药后第1d后,五位农户稻田水体中的毒死蜱和溴氰菊酯均出现超标,毒死蜱的含量是标准值(0.03 ug.m L-1)的28.67倍、23.33倍、31.0倍、25.33倍、40倍;溴氰菊酯的含量是标准值(0.02 ug.m L-1)的37.5倍、35.50倍、44.5倍、42.0倍、45倍。(3)水稻土中TN和TOC含量呈现拔节期(T1)高于成熟期(T2),而TC的含量则是成熟期(T2)略高于拔节期(T1)。且水稻土中的TN、TC、TOC的含量,最高值集中在稻田中间(M2),分别是研究区背景值(M0)的5.64倍、1.77倍、5.11倍;田埂(M4)处TC、TN含量仅次于水田中间(M2)。本研究区水稻拔节期和成熟期水稻土TOC和TN含量均高于四川盆地水稻土、江西红壤水稻土的有机碳含量;但低于黑龙江地区、太湖地区、洞庭湖区的水稻土有机碳的含量。研究区水稻土TN的累积水平比TOC高。水稻拔节期(T1)和成熟期(T2)水稻土的C/N值较低,范围分别为11.99~15.47、11.20~16.65。表明水稻拔节期和成熟期时水稻土的有机质分解矿化速度大于累积速度,不利于有机质的累积。(4)五位农户的水稻土中所含的重金属Zn、Ni、Hg、As、Cd的含量,基本上都是水田中间(M2)最高,田埂处(M4)含量次之,依次为排水口对角处(M1),排水口处(M3)的含量最低。水稻拔节期(T1)和成熟期(T2),五位农户水稻土中Cd的含量,与国家土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准限值相比,分别是1.95倍、2.1倍、2.18倍、1.83倍、2.08倍;1.95倍、2.03倍、1.58倍、1.6倍、1.58倍;与海南省土壤环境元素背景值相比,分别是15.6倍、16.8倍、17.4倍、14.6倍、16.6倍;15.6倍、16.2倍、12.6倍、12.8倍、12.6倍,研究区Cd的背景值未检测出。(5)采用地质累积指数和潜在生态污染指数对农户的水稻土进行评价,结果表明,不论在水稻拔节期还是成熟期,五位农户水稻土中Cd的地质累积指数(Igeo)均大于3,100%的采样点处于强污染;在水稻拔节期时,五位农户的水稻土中Cr的Igeo均大于1,水稻土处于中等污染,而水稻成熟期时,Cr的Igeo均大于0,有40%的采样点处于轻度-中等污染,60%的采样点处于中等污染;个别农户水稻土也受到Cu和As污染,且在水稻拔节期和成熟期时均处于轻度-中等污染;五位农户的水稻土中Ni、Zn、Pb的Igeo均≤0,处于无污染状态。水稻拔节期(T1)和成熟期(T2)时,五位农户水稻土中Cd的潜在生态风险参数(Eri)均大于240,处于极高风险污染;而Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的Eri均小于30,处于无风险;但从多种金属的潜在生态污染指数(RI)来看,水稻拔节期时,五位农户的水稻土中的RI均大于440,处于极高风险污染;水稻成熟期(T2)时,有40%的采样点的RI值大于440,处于极高风险污染,60%的采样点的RI值小于440,处于高风险污染,可见水稻土中重金属Cd的污染较严重。(6)相关性分析显示,水稻土中的TN、TOC与Cr、Zn、As、Hg、Pb、Cd之间呈显著相关,相关系数在0.9以上,相关系数最高值达0.984;重金属Pb与Cr、Cd、As和Hg两两之间呈显著相关,相关系数最高值达0.995,说明这些元素关系密切,有共同的影响因素,可能有相似的来源。对农户施用的各种肥料进行检测表明,结果显示,磷肥和复合肥中的重金属Cr、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd含量较高,其中Cd、Zn、Hg含量超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准限值,超标率分别为30%、20%、50%。在施用的三种化肥中,磷肥的重金属Cd、Hg含量最高,Cd为标准值的5.05倍、Hg为标准值的1.58倍;复合肥的含量次之,复合肥中重金属Zn、Hg为标准值的1.64倍、Hg为标准值的1.08倍;尿素的重金属含量最低,且均未超出土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准限值。(7)溴氰菊酯和毒死蜱的降解模拟实验表明,水体中放置玄武岩和沙子,对溴氰菊酯和毒死蜱的净化有一定作用;且沙子的净化效果优于玄武岩。碱性环境有助于加速水体中毒死蜱和溴氰菊酯的净化。
其他文献
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
海南岛虽然远离中原大陆,孤悬海外,但是依托南海,有着广阔的发展资源和发展前景。海南渔民不仅在海南岛捕鱼为生,而且长期以来开发和经营南海。而前人的研究,较多地关注到海南渔民的更路簿的解读和私人海商在南海区域的贸易活动,而学术界对海南渔民的渔业贸易行为不够重视,对海南渔民在南海区域的地位的认识不够深刻。所以本文从经济史的角度来考察海南渔民的渔业贸易情况,并且着重分析了渔业贸易对渔民生活和南海区域的影响