绿肥配施钝化剂对农田土壤镉污染修复及蔬菜积累镉的研究

来源 :云南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ahhaa
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绿肥是指通过对新鲜植物体就地翻压、异地施用或沤堆发酵用作肥料的绿色植物体,绿肥的合理利用可有效降低土壤重金属有效性及主作物重金属含量。本研究采用云南当地11个豆科绿肥作物,通过大田试验研究不同豆科绿肥作物中Cd积累的差异,从而筛选出产量高、Cd含量低的豆科绿肥作物。随后将筛选出来豆科绿肥以绿肥糠的形式应用于蔬菜盆栽试验中,设置5个用量梯度,以蔬菜为主作物进行盆栽试验,通过测定土壤中DTPA-Cd含量、蔬菜地上和地下部分Cd含量和产量,筛选最佳绿肥用量;最后将绿肥和钝化剂配施,并设置冬闲和秸秆还田为对照处理,开展盆栽试验来研究绿肥配施钝化剂对土壤Cd污染修复效果,同时测定土壤主要酶活性和蔬菜的产量、根系形态、光合作用的等指标。结果表明:(1)在11个豆科绿肥作物中,西牧333较冬闲对照对土壤养分增幅最高,且对土壤有效Cd影响不显著,其鲜草产量最高,为31016 kg/hm~2,地上部分N、P、K含量较高且Cd含量较低,因此,西牧333翻压后可有效培肥土壤,实现肥料的安全利用,可作为最佳豆科绿肥作物。(2)在绿肥的不同用量中,绿肥45000 kg/hm~2处理下产量最高,而绿肥22500kg/hm~2处理下蔬菜产量与绿肥45000 kg/hm~2无显著差异,土壤有效Cd含量有不同程度降低,降幅为18.12%~23.20%,其中绿肥22500 kg/hm~2处理对Cd钝化效率最高,为23.20%。随着绿肥用量增加,蔬菜地上和地下部分Cd含量显著降低,降幅为1.47%~22.34%和4.22%~15.83%,其中绿肥22500 kg/hm~2处理对蔬菜地上和地下Cd降低效果最大,因此绿肥22500 kg/hm~2为最佳绿肥用量。(3)在绿肥和秸秆与钝化剂配施处理中,与对照相比,单施绿肥可降低土壤p H值3.76%和蔬菜根冠比31.30%,增加土壤有机质74.83%和蔬菜产量80.38%,单施秸秆可降低土壤有机质19.19%和p H值2.48%,增加根冠比12.83%和产量15.62%。与单施绿肥处理相比,绿肥配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理可显著增加土壤p H值(1.75%、1.24%、2.85%)和根冠比(131.29%、76.22%、95.67%),降低土壤有机质(10.02%、11.21%、35.50%),而绿肥配施硅肥可显著降低产量20.01%。与单施秸秆处理相比,秸秆配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理可显著增加土壤有机质(96.68%、16.96%、37.04%)、p H值(1.95%、2.31%、2.63%)和产量(21.32%、24.54%、42.68%),而显著减小根冠比(37.76%、25.39%、15.73%)。(4)在绿肥和秸秆与钝化剂配施处理中,与对照相比,单施绿肥处理显著增加了土壤脲酶、蔬菜根表面积、根体积、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素,单施秸秆处理增加根体积、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素,降低土壤脲酶。与单施绿肥处理相比,绿肥配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理降低土壤脲酶、蔬菜根表面积、根尖数、蒸腾速率、胞间CO2和叶绿素,与单施秸秆处理相比,秸秆配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理增加了土壤脲酶、蔬菜根表面积和根体积,降低根尖数和胞间CO2和叶绿素。(5)在绿肥和秸秆配施钝化剂处理中,与对照相比,单施绿肥显著降低土壤有效Cd和蔬菜地上和地下Cd含量,降低幅度23.20%、22.34%和15.83%,而单施秸秆处理对土壤有效Cd和蔬菜地上和地下Cd含量无显著影响,与单施绿肥处理相比,绿肥配施生物炭处理钝化效率为26.88%,绿肥配施生物炭和硅肥对蔬菜地上Cd无显著影响,而绿肥配施钙镁磷肥可显著增加蔬菜地上Cd含量31.21%。与单施秸秆处理相比,秸秆配施钙镁磷肥处理钝化效率最高,为25.17%,秸秆配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理降低蔬菜地上和地下部分Cd含量,分别降低24.94%、22.32%、5.77%和14.11%、18.77%、5.58%。(6)在土壤环境因子与Cd生物有效性的相关性分析中,土壤有机质与有效Cd、蔬菜地上和地下Cd呈显著负相关。在植物生理因子与Cd生物有效性的相关性分析中,土壤有效Cd与蔬菜产量呈显著负相关,蔬菜地上Cd与根体积呈显著负相关。蔬菜地下Cd与产量呈显著负相关。蔬菜体内Cd转运系数根冠比呈显著正相关,与根表面积、根体积和分枝数呈显著负相关。冗余分析表明,在土壤性质中,有机质(SOM)对土壤Cd生物有效性影响较大。
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