不同处理牛粪对受污染黄壤镉赋存形态的影响

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牛养殖产生大量粪污,贵州牛粪资源化利用新方式有待探索。然而,土壤镉含量严重制约“严格管控类”耕地的粮食生产,是否能通过牛粪基肥化还田,抑制镉的生物有效性,从而提出一种农业资源化绿色生产的新途径,需进一步开展研究。因此,本研究以3种牛粪处理方式(鲜牛粪肥、好氧堆肥、厌氧发酵)得到的产物为供试材料,探究产物还田后土壤中镉的形态变化特征,进一步探寻具有镉富集或敏感特性的关键微生物菌属,比较得出牛粪的最佳处理方式和施用量,主要结论如下:(1)三种处理牛粪对两类土壤镉形态影响不同在安全利用类土壤中,鲜牛粪肥还田促进可交换态镉向其他三个镉形态转化;堆肥还田促进可交换态镉、残渣态镉向可还原态和可氧化态镉转化;沼肥还田促进可交换态镉、可氧化态镉向可还原态和残渣态镉转化。三种处理牛粪都能促进严格管控类土壤中可交换态镉、可还原态镉、可氧化态镉向残渣态镉转化。(2)安全利用和严格管控类土壤中沼肥化还田方式最优,500、1500-2000kg/亩最适牛粪沼肥化还田对镉的钝化率显著,表现为还田后24小时达到34.40~52.87%;钝化效果可维持120天以上;对于严格管控类土壤的作用效果明显好于安全利用类土壤;分别以1500-2000kg/亩的施用量在严格管控类土壤中处理时,对土壤镉生物有效性、可迁移性降低效果最佳。此外,安全利用类土壤的最佳施用量为500kg/亩。(3)土壤pH是调控还田后土壤中镉形态特征的关键因子3种方式还田后均显示,pH对土壤镉形态的影响强于有机质,pH与可交换态镉(R~2=0.516)、可还原态镉(R~2=0.528)、可氧化态镉(R~2=0.744)呈极显著负相关关系,pH升高促进镉向稳定形态转化。(4)沼肥化还田方式中镉应激类功能菌的发现BBMC-4和Turicibacter菌属与可氧化态镉极显著负相关(R~2=0.7853),残渣态镉极显著正相关,R~2分别为0.8128、0.9245,暗示着关键的功能性镉应激菌属被发现,它们在镉胁迫下特异扩增或减少,表明在镉胁迫下具有一定的适应性或敏感性。综上,以牛粪沼肥化还田的方式,对土壤中镉的钝化效果最佳,具有速效性和持久性等优势,建议施用量为500kg/亩(安全利用类耕地)、1500-2000kg/亩(严格管控类耕地),能够达到有效的镉迁移阻控效果,为贵州耕地绿色化基肥生产和应用具有指导意义。
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