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施用蔗渣对土壤镉的赋存形态和生物有效性的影响研究

孙文博  
【摘要】:土壤镉污染对生态系统、粮食安全及人体健康具有巨大的潜在危害,已成为当今全球共同关注的重大环境问题。我国有机物资源丰富,通过施用有机物降低镉的危害既适合我国国情,也符合农业可持续发展要求。因此本课题以农林废弃物蔗渣为原材料,通过化学方法在蔗渣纤维素上引入含有硫的有机官能团,以此来制备出对土壤重金属Cd具有较好吸附能力的土壤有机改良剂,并通过土壤培养试验和盆栽试验,研究蔗渣及巯基改性蔗渣对镉污染土壤中镉的赋存形态转化和生物有效性的影响。所获得的主要结论如下: (1)施用蔗渣及巯基改性蔗渣均能降低镉污染土壤的pH,但pH的变化对土壤镉生物有效性的影响不显著。与未施加有机物料的对照相比,施用蔗渣可以显著增加土壤胡敏酸(HA)和富里酸(FA)含量。在施加蔗渣或巯基改性蔗渣的土壤中,随着培养时间的延长,土壤中HA的含量不断增加,而FA的含量不断降低。且土壤中生物有效态Cd的含量与HA的变化呈显著负相关,而与FA的变化呈显著正相关。 (2)通过土培试验,研究蔗渣对土壤性质与土壤中各形态Cd含量的变化影响,结果表明:施加蔗渣能显著降低土壤中弱酸提取态Cd的含量,到45天时降低幅度达到最大,而60天后作用不显著,另外,5%施加量的影响效果均强于2%的施加量。添加巯基改性蔗渣的土壤中,Cd弱酸提取态的降低幅度明显大于未改性蔗渣处理土壤的降低幅度。还原态、氧化态和残余态Cd含量均随培养时间的延长不断增长,在30天时,均出现最大增长幅度,45天之后趋于平稳。在等量施加水平上,巯基蔗渣比蔗渣更能降低土壤Cd的弱酸提取态含量,并且更能增加土壤Cd的残余态含量。说明,巯基蔗渣比蔗渣对土壤重金属Cd的钝化效果更明显。 (3)盆栽试验结果表明,镉对小白菜的生长有明显的毒害作用,并能显著增加小白菜地上部分镉含量。蔗渣和巯基蔗渣施入镉污染土壤后,均能增加小白菜的生物量,并显著降低小白菜中Cd的含量。在两个镉污染梯度(2mg/kg,5mg/kg)中,蔗渣与改性蔗渣的施用均能显著降低土壤有效态Cd (DTPA-Cd)的含量,且在等量施加水平上,巯基改性蔗渣均比未改性蔗渣更能降低小白菜地上部分的含镉量,也更能降低土壤中有效态镉的含量。


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