施肥对农田表层土壤重金属含量的影响及污染评价

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为了更准确、全面评价施肥对农田土壤重金属含量的影响,本研究以知网和Web of Science为数据库,设置“施肥”和“重金属”两个关键词检索,根据题目和摘要下载2000-2018年间有关我国施肥对农田土壤重金属含量影响的中英文文献122篇,进而以研究对象、试验方法和项目测定方法等标准再次筛选,最终得到有效论文33篇。按照化肥、有机肥和有机-无机复混肥的不同施肥量和施用年限对土壤重金属Cu、Zn、Cr、Cd和Pb含量数据进行整理和分类,得到790组有效数据。利用SPSS进行数据整合分析,探讨三种肥料不同施肥量和施用年限对农田土壤重金属含量的影响。在此基础上,进一步利用《农用地土壤风险管控标准》、单因子污染指数和单项潜在生态风险指数评价方法,分析不同施肥条件的土壤污染等级。结果表明:(1)化肥施入会提高土壤中Cu、Zn和Cr含量,而对Cd和Pb含量影响不大。当施肥量D<400kg·ha-1·y-1,连续施肥20年后会明显增加土壤Zn含量;当施肥量D≥400 kg·ha-1·y-1,即使施用年限低于20年,土壤中Cu、Zn和Cr含量就已表现出明显增加。(2)施用有机肥会显著增加土壤中Cu、Zn、Cr、Cd和Pb含量,其中对Cu、Zn和Cr含量影响更为强烈。在施肥量D<25,000 kg·ha-1·y-1的条件下,土壤中Cu、Zn和Cr含量就已显著高于不施肥土壤,但Cd和Pb含量只在高施肥量(D≥25,000 kg·ha-1·y-1)时才出现明显增加。(3)施用有机-无机复混肥对土壤中Cu、Zn、Cr、Cd和Pb含量有不同程度的影响。在施肥量D<25,000 kg·ha-1·y-1时,土壤中Cd含量显著高于不施肥处理,随着施用年限的增加,增长率也呈增加趋势。而Cu和Zn含量在施肥量较低时,需要施用年限Y≥20年才会出现明显积累。施用有机-无机复混肥对土壤中Cr和Pb含量只有在高施肥量(D≥25,000 kg·ha-1·y-1)和高施用年限(Y≥20年)时才表现出显著积累。(4)根据《农用地土壤风险管控标准》,不同施肥条件下农田土壤重金属Cu、Zn、Cr和Pb含量均未超过相应p H标准下的污染风险筛选值,但有部分Cd含量处于污染风险筛选值和管制值之间。进一步根据单因子污染指数和单项潜在生态风险指数评价结果,施用化肥和有机-无机复混肥后虽然土壤中5种重金属含量虽有不同程度的增加,但仍处于安全或低污染水平,污染等级没有提高。单施有机肥提高了土壤Cd的单因子和潜在生态风险污染评价等级,由重污染上升为严重污染。
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