稻油轮作模式下调理剂对土壤镉的修复效果研究

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本研究以贵州省贵阳市开阳县城关镇东山村为研究区域,通过田间稻油轮作试验研究12种调理剂对Cd污染稻田土壤pH、有机质、Cd各赋存形态、水稻和油菜迁移转运及产量的影响,旨在筛选出能有效阻控土壤中有效态Cd及水稻、油菜迁移转运的调理剂,以期为贵州省喀斯特地区稻田Cd污染土壤修复治理提供参考依据,为贵州省水稻油菜作物安全生产提供技术指导,主要研究结果如下:(1)施用12种调理剂可明显提升水稻季和油菜季土壤pH值。与两季空白处理(CK)相比,水稻收获期土壤pH值增加了0.25~1.02个单位;在油菜季收获期的土壤pH增加了0.02~0.81个单位;但对比稻油轮作前后变化,油菜季土壤pH值呈下降趋势,降幅为0.02~0.54个单位,其中OSA调理剂在短时间内对土壤pH的提升效果相对较好。(2)施用调理剂可明显增加水稻季和油菜季土壤有机质含量。水稻季土壤有机质含量达到45.56~51.68 g·kg-1,增幅为4.84%~18.94%;油菜季土壤有机质含量达到44.58~50.58 g·kg-1,增幅为0.96%~14.55%。但分别对比稻油轮作前后的变化,阿姆斯、石灰、沃土先锋和OSA调理剂中土壤有机质含量无明显变化,多数处理呈下降趋势,降低了0.48%~8.60%,但维地康调理剂进一步提高了0.71%,表明维地康调理剂在短时间内对土壤有机质具有持续提高的效果。(3)施用调理剂对两季土壤总Cd含量无明显影响。对比水稻季,油菜季土壤总Cd含量均下降,降幅为16.35%~26.42%。调理剂施用后均能降低两季土壤有效态Cd含量,但分别对比稻油轮作前后的变化,结果表明除了SAX1和OSA处理后土壤有效态Cd含量分别降低3.11%和3.37%外,其余10种调理剂使土壤有效态Cd含量增加幅度为0.94%~8.95%。(4)施用调理剂能有效降低水稻各部位Cd含量。水稻根、茎、叶、穗轴、稻壳和稻米中Cd含量分别降低1.01%~70.75%、7.48%~94.35%、27.01%~78.40%、0.38%~85.12%、17.22%~77.36%和19.18%~85.27%,同时能降低水稻各部位Cd富集系数;使油菜根、茎、壳和籽粒中Cd含量分别降低20.70%~42.39%、0.65%~46.16%、18.80%~32.86%和11.83%~35.86%,研究表明土壤中向油菜根部中Cd转运能力较强。(5)施用调理剂对水稻季和油菜季成熟期土壤Cd的赋存形态有一定的影响。水稻季土壤Cd主要以残渣态为主,其次是可交换态,可还原态和可氧化态含量较低;油菜季土壤Cd主要以可交换态为主,其次是残渣态,可还原态和可氧化态含量较低。(6)调理剂施用后,均不同程度地增加稻谷产量,使稻谷增产1.56%~18.75%;除了阿姆斯、天象一号、SAX1、石灰调理剂使油菜籽产量降低0.84%~11.68%,其余处理增产1.58%~7.43%。综合分析稻油轮作前后土壤pH、有机质、钝化作用、降Cd效果和产量变化情况,可见OSA调理剂在短时间内提升土壤pH的效果较好;土壤有机质含量无明显变化;能持续降低土壤Cd活性;能高效达标降低稻米和油菜籽粒中Cd含量;且具有增产效果。因此,在稻油轮作模式下,OSA调理剂效果最佳,可为贵州喀斯特地区稻田Cd污染土壤修复提供参考依据。
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