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由于具有节约水肥和高效增产的优势,滴灌技术在我国旱作区已得到广泛应用,但滴灌所应用的水肥和塑料管材对农田重金属累积与迁移的影响尚不明确。因此,本研究拟通过模拟土柱淋溶实验、塑料管材浸泡与燃烧实验和示范区大田(采样点位于河北、宁夏、吉林、新疆)实验,开展滴灌与漫灌对农田重金属迁移特征及其影响方面的对比研究,探讨滴灌下农田重金属的迁移规律。其主要结论如下: (1)模拟不同灌水量对土壤重金属迁移的影响发现连续滴灌对土壤影响深度主要在0-30 cm,灌水前期滴灌具有较强的土壤重金属淋溶能力(滴灌:0.31-11.81μg·L-1·kg-1;漫灌:0.14-4.34μg·L-1·kg-1),渗滤液重金属含量比漫灌高254%,可归因于滴灌土壤较高的Eh与水-土作用时间;随着滴灌灌水量的增加,其土壤重金属迁移特征与漫灌下土壤重金属迁移特征趋于一致。滴灌前后0-30cm土层重金属平均差异量数变幅为16.3%,而漫灌的变幅仅为3.3%,表明滴灌可引起重金属在土壤近表层累积。此外,滴灌对土壤中的Cu和Zn具有较强的淋溶能力。 (2)利用去离子水、水肥、醋酸三种溶液浸泡滴灌管材和覆膜,并对浸泡后溶液的重金属含量进行测定,结果发现在弱碱性水肥溶液(pH≈8)中,Cd、Pb、Zn含量均比浸泡前下降,Zn含量下降幅度最大,达70%,表明Cd、Pb、Zn迁移受到抑制且水肥中的溶解态Zn出现了大量损失;该条件下覆膜重金属迁移能力要高于管材。在酸性条件(pH≈4)下,管材、覆膜重金属迁移量较水浸泡均大幅增加,其中Pb增幅最大,增幅分别12倍与39倍,该条件下管材重金属迁移能力高于覆膜。塑料管材与覆膜燃烧后(低温燃烧,t<600℃),重金属迁移能力大幅提高,其中管材底灰Pb的迁移能力为燃烧前的20倍,覆膜底灰Cd为燃烧前的60倍。计算使用滴灌管材的总金属输入通量为0.060 g·hm-2·yr-1,覆膜为0.061g·hm-2·yr-1,远低于滴灌肥的42.21g·hm-2·yr-1。 (3)田间试验研究发现滴灌土壤重金属含量在0-60 cm土层间差异更显著,如Zn元素在5-10 cm土层的平均含量为最高119.62mg/kg,在20-40cm土层为最低57.15mg/kg。滴灌土壤各层间总重金属含量平均标准偏差为10.8,大于漫灌的8.4,表明滴灌条件下土壤重金属在0-60 cm土层内具有更明显的累积现象;内梅罗指数计算结果发现滴灌下0-20cm土层总内梅罗指数为6.68、漫灌为5.78,而20-40 cm土层漫灌和滴灌的总内梅罗指数分别为4.75和5.22,表明滴灌对0-20 cm土层重金属影响高于漫灌,而对20-40 cm土层重金属影响低于漫灌。此外,在不同水肥条件下,滴灌土壤重金属离散程度与施肥量呈显著负偏相关(s=-0.76,p<0.05),而与灌水量无显著相关性;高水高肥条件下土壤重金属内梅罗指数最高,为7.68,其中Cd、Cu元素内梅罗指数与施肥量呈现显著正偏相关性(p<0.05),表明滴灌施肥量是影响重金属Cd、Cu在土层间分布的重要因素。 (4)两种灌溉方式下,作物重金属含量分布特征均为根>叶>茎>籽粒,滴灌小麦根部重金属含量(0.04-84.62mg/kg)高于漫灌小麦(0.04-34.08mg/kg),但根-籽粒转移系数(0.75)小于漫灌(1.16),最终在籽粒中的重金属含量低于漫灌。管中央行小麦根部重金属含量高于近管的两行小麦,这可能与重金属在该区域土壤的累积有关。在水肥为控制变量条件下,玉米籽粒重金属富集能力与籽粒数呈显著负相关关系(-0.81,p=0.01),表明玉米籽粒数量可作为表征玉米重金属富集能力的因子。玉米籽粒中Cr元素含量与产量、百粒重含量均呈现显著负偏相关关系(s=-0.71/-0.88,p<0.05),表明增产对籽粒重金属稀释作用的存在。 (5)评估结果显示,滴灌土壤平均内梅罗指数(1.14)与漫灌(1.10)接近,滴灌小麦、小麦污染指数(0.52/0.06)低于漫灌(0.71/0.08),塑料用品重金属污染能力仅为施肥的0.2%,可保证农田环境安全。