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外源竹炭对土壤中草甘膦、铅的吸附及微生物活性的影响

桑忠营  
【摘要】: 本论文主要做了以下几个方面的研究工作:除草剂草甘膦与重金属铅在土壤中的吸附-脱附及其相互作用;外源竹炭对草甘膦和铅在土壤中吸附-脱附的影响;外源竹炭对草甘膦、铅单一和复合污染土壤微生物及酶活性的影响;竹炭等几种土壤改良剂改良土壤的田间试验。主要研究内容和结果如下: 1.草甘膦在四种土壤上的吸附均符合Freundlich等温方程;在红壤上的吸附量最大,其次是黄褐土、黄潮土、砂姜黑土;其吸附行为与土壤的理化性质有密切关系;吸附常数Kf值与土壤有机质含量和粘粒含量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关,而与土壤中的阳离子交换量(CEC)关系不显著;土壤吸附的草甘膦难以解吸,尤其是酸性土壤更不易解吸,解吸量均低于25%。草甘膦在几种土壤上的解吸滞后系数均大于1,证明草甘膦在土壤中的解吸行为明显存在着滞后效应。铅的存在增加了草甘膦在黄褐土、红壤上的吸附,随着铅离子浓度的增加,吸附强度增大。 Pb~(2+)在土壤上的吸附符合Freundlich等温方程,在CEC含量较高、pH值较大的黄褐土上的吸附量与吸附强度显著高于酸性红壤。草甘膦的存在减少了铅在红壤和黄褐土上的吸附。 2.竹炭对草甘膦的吸附研究表明,竹炭对草甘膦的吸附量较小,且吸附强度与竹炭粒径相关,竹炭粒径越小,对草甘膦的吸附能力越强。与土壤相比,竹炭对草甘膦的吸附强度和吸附量大大降低,这可能与竹炭形成的弱碱性环境不利于草甘膦吸附有关。竹炭加入土壤中,明显降低了土壤对草甘膦的吸附,酸性红壤的降幅比黄褐土的大。 竹炭对Pb~(2+)有很强的吸附能力,竹炭粒径对吸附量有较大影响,竹炭粒径越小,对Pb~(2+)的吸附能力越强。对水中Pb~(2+)的吸附研究表明,在吸附时间为4小时、pH=6-7、温度25℃、竹炭用量10 g/L条件下对Pb~(2+)的吸附效果较好。添加外源竹炭,使Pb~(2+)在土壤中的吸附强度和最大吸附量显著提高。 3.草甘膦单一处理的土壤中,对细菌生长的影响表现出先抑制后激活的作用,放线菌一直表现为被抑制效应,但随着时间的延长抑制逐渐减弱,淀粉酶、脲酶、过氧化氢酶活性总体表现出抑制效应,且草甘膦浓度越大,抑制作用越明显。铅单一处理的土壤中,铅对细菌、放线菌生长表现出抑制效应,对淀粉酶、脲酶、过氧化氢酶活性的影响总体上表现出抑制效应,但处理初期对淀粉酶和脲酶有微弱的激活现象。竹炭单一处理土壤第1-3周,对细菌数量、淀粉酶、脲酶、过氧化氢酶有不同程度的抑制,后期(7-11周)激活,对放线菌生长则一直起到激活作用。在草甘膦、铅单一和复合处理的土壤中加入竹炭,外源竹炭明显降低了草甘膦和铅的毒性,显著提高了土壤微生物和酶活性。 4.竹炭、木炭和凹凸棒石等三种土壤改良剂对土壤改良的田间试验结果表明,这三种改良剂对同种类型土壤的改良状况不同,其中竹炭与木炭理化性质相似,改良效果也相似;相同改良剂对不同土壤的改良效果不同,这可能主要是因为原土壤理化性质及生物性状不同的原因,黄褐土与红壤的1m~2小区和大田试验数据显示,相同改良剂对小区和大田试验土壤中的微生物活性和水稻产量构成有一定的差异,这主要可能是水稻生长的土壤环境及实验管理差异的原因,具体导致改良剂改良效果不同的原因有待进一步研究。从水稻产量分析,木炭对砂姜黑土、黄潮土、黄褐土的改良效果较好,竹炭对黄潮土、黄褐土改良较好,凹凸棒石对砂姜黑土、黄褐土改良较好,从微生物活性和水稻产量构成分析,木炭和竹炭的改良效果优于凹凸棒石。


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