论文部分内容阅读
稀土农用是我国近二十年来发展起来的一门新兴的前沿科学。稀土农用效果已被许多试验结果所证实,但对其增产、提质的作用机理目前仍不清楚。同时,随着稀土施用量的增加和施用面积的逐年扩大,将有更多的稀土元素进入环境,参与生态系统物质循环,因此对于稀土农用的安全性评价,成为目前稀土研究的重点之一。本研究以油菜和水稻为供试材料,通过土壤培养试验和根际模拟试验并结合室内分析研究稀土对土壤矿质营养的作用及对根际矿质离子迁移、吸收的影响,以期从根——土系统出发,为稀土农用增产机理和环境风险性评价提供理论参考依据。初步结果如下:1.在旱培条件下,低浓度稀土处理提高土壤有效氮含量,高浓度降低其含量,稀土处理的无效应值为505mg/kg(以ReO计),其机制主要与稀土抑制土壤硝化作用有关;在淹水培养条件下,无论低浓度或高浓度稀土处理均降低土壤NH4+-N和水解氮含量,其机制主要与稀土抑制土壤氨化作用有关。两种培养条件下,稀土处理浓度与土壤交换态稀土含量成正比,与有效磷含量、土壤pH成反比,对土壤交换态盐基离子含量无显著影响,但通过置换作用增加了水溶态离子,尤其是Ca2+、Mg2+离子的含量;第二周稀土处理增加交换态Zn含量,对交换态Fe有降低作用,旱培条件下增加交换态Mn含量,淹水条件下对其有降低作用;第八周稀土处理均提高交换态Fe、Mn、Zn含量,其机制主要与稀土降低土壤pH有关。2.根际培养条件下,第三周低浓度稀土处理显著提高油菜和水稻的生物量(以干物重计),对油菜的作用效果优于水稻,第八周作用趋缓或不明显。无论短期或长期内,高浓度稀土处理均显著地降低油菜和水稻的生物量(以干物重计),且对水稻生长的抑制作用更为明显。3.无论是在第三周或第八周,低浓度稀土处理均促进了油菜和水稻对氮、磷、钾和钙的吸收,且短期内作用效果更明显,同时高浓度稀土处理均显著地抑制两种作物对氮、磷、钾和钙的吸收。稀土处理对油菜和水稻根系内微量元素Fe、Mn、Cu和Zn含量存在不同的影响,对油菜主要表现降低作用,仅提高铜的含量,对水稻则主要以增加为主,只有前期对锌含量有降低作用。4.外源稀土促进了根系对稀土元素的吸收,植物体内稀土含量与稀土处理浓度和土壤交换态稀土含量成正相关,其中土壤交换态稀土含量与植物稀土含量相关性更显著,表明土壤交换态稀土可作为有效态成分被作物 吸收。5 因不同处理及旱作和淹水条件的差异,作物根际离子的迁移方式有较大 不同。油菜对照和低浓度稀土处理距根表 3mm以内离子(主要指 Ca》、 NO。W等在土壤溶液中浓度较大的离子)迁移以扩散方式为主,3mm 以外的区域则以质流方式为主。油菜高浓度稀土处理和水稻根表都出现 离子的较大累积,根际离子(同上)的迁移以质流方式为主。无论水稻 或油菜,根际HZPO4、1山“\均以扩散方式进行迁移,且根际磷的动态符 合CCo刁巾*x分布。总体看来,低浓度稀土处理促进了根际养分离子 的迁移,而高浓度处理则抑制根际养分离子的迁移,这与不同处理植株 对养分的吸收规律较为一致。6.低浓度稀土处理对根际环境的影响与无稀土处理相似,根际PH均上升, 但高浓度稀土处理根际叩出现降低,油菜根际下降幅度较大,缺磷胁迫 是导致高浓度稀土处理油菜根际酸化的主要原因。7 稀土处理使油菜根际交换态Fe、Mn、Zn累积的趋势增强,第八周高浓 度稀土处理根际Fe、Mn、Zn的累积量远高于对照和低浓度稀土处理, 原因主要与根际pH的降低有关。水稻根际交换态Fe、Mn、Zn的迁移 因元素和生长时期的不同而异,高浓度稀土处理根际变化与对照和低浓 度稀上处理有很大不同。8 不同作物稀土的根际化学行为不同,同一作物稀土的根际化学行为则较 为相似。随稀土处理浓度的加大,油菜根际稀土的累积越来越明显,表 明稀土处理进一步抑制了稀土离子向油菜根表的迁移,水稻则相反,稀 土处理使根际稀土的亏缺趋势越来越强,因而促进了稀土离子向水稻根 表的迁移。不同作物根系影响的距离也不等,旱作油菜根际稀土离子的 变化主要分布在距根表Zmm的距离内,而水稻则达到6mm。