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东莞菜稻菜轮作对土壤Cd、Pb、As形态分布及其生物有效性的影响

杨凯  
【摘要】:菜稻菜轮作模式是针对广东的气候优势和种植制度特色,由广东省农业科学院首先提出了一种改革稻田和蔬菜种植制度的新模式,该模式充分利用不同作物对气候、土壤条件等资源优势的时段差和土壤养分利用与生态环境的互补作用,并缓解连作带来的土壤生态环境恶化等问题。现有研究主要集中于土壤肥力、减少病虫害、防治连作次生盐渍化、增加经济收益等方面,有关菜稻菜轮作制度下,土壤重金属含量和生物有效性的变化、以及重金属在土壤-作物体系中的迁移和累积特征研究较少。本试验在重金属污染较为严重的东莞麻涌镇开展小区试验,研究田间自然条件下菜稻菜轮作制度下土壤重金属(Cd、Pb、As)形态分布特征、各茬农作物(蔬菜和水稻)可食部分中Cd、Pb和As的累积特征,以及它们之间的关系,揭示影响水稻和蔬菜吸收重金属的主要因子。得出结论如下: (1)试验过程中,蔬菜连作处理耕作层土壤As全量出现显著降低,水稻连作处理耕作层土壤Pb、Cd全量出现显著降低;蔬菜连作处理底层土壤Pb全量相对种植前有显著降低;耕作层土壤中Cd和As全量均高于底层土壤。 (2)植物对Pb的富集能力大小顺序为:稻壳稻米菜心茄子青瓜; Cd为:稻米稻壳茄子菜心青瓜;As为稻壳菜心稻米青瓜茄子。在东莞地区,稻米Cd、Pb存在超标风险,且Cd风险极大。 (3)水稻连作处理能显著升高耕作层和底层土壤中可氧化态Pb含量。上下层土壤中Pb各赋存形态含量高低顺序为可还原态残渣态可氧化态可交换态。耕作层土壤中可交换态Pb含量要明显低于底层土壤,可还原态Pb含量要明显高于底层土壤。 (4)水稻连作处理能显著降低耕作层土壤中Cd可交换态、可氧化态和残渣态含量:菜稻菜轮作处理能显著降低底层土壤残渣态Cd含量:水稻连作处理能显著降低底层土壤残渣态Cd含量。上下层土壤中Cd各赋存形态含量高低顺序为可交换态可还原态可氧化态残渣态。耕作层土壤中Cd4种赋存形态含量均要高于底层土壤。 (5)蔬菜连作处理能耐显著提高耕作层土壤可还原态As含量;菜稻菜轮作处理能使耕作层可氧化态As含量出现显著降低,残渣态显著升高。蔬菜连作处理能显著升高底层土壤可交换态、可还原态As含量,降低可氧化态含量;菜稻菜轮作处理使底层土壤残渣态As含量显著升高;水稻连作处理使底层土壤可交换态As出现显著降低,可还原态显著升高。上下层土壤中As各赋存形态含量高低顺序为残渣态可还原态可交换态可氧化态。耕作层土壤中As可交换态、可还原态、可氧化态含量高于底层土壤,残渣态低于底层土壤。 (6)水稻连作处理能显著降低土壤有效态Cd含量:蔬菜连作过程中,土壤As有效态含量出现升高。菜稻菜轮作模式能显著降低土壤中As的有效性。 (7)耕作层和底层土壤中Pb交换态能与还原态互相转化,耕作层土壤中Pb可还原态能与可氧化态互相转化,可氧化态能与残渣态互相转化,底层土壤中Pb可还原态能与残渣态相互转化;耕作层土壤中Cd可还原态能与可氧化态和残渣态相互转化,底层土壤中Cd可还原态能与可交换态和残渣态相互转化;耕作层和底层土壤中As残渣态能与可交换态和可还原态相互转化。 (8)耕作层土壤pH值和有机质含量均要明显高于底层土壤。菜稻菜连作处理能明显提高耕作层土壤pH值,有利于降低重金属活性。


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