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镉(Cd)作为五大毒性重金属在土壤中容易被水稻吸收富集,并通过食物链危害人体健康。施用有机肥是提高水稻产量的常见方式,但在广泛分布的中轻度Cd污染地区,该措施会改变土壤理化性质等,从而影响土壤Cd活性的抑制与释放。本论文选取了2种土壤(3种处理)为供试土壤,分别为:贵州省喀斯特山区Cd高背景低活性土壤(KY,Cd=1.22mg·kg-1)和外源加标Cd土壤(低Cd加标,+Cd,Cd=1.50mg·kg-1;高Cd加标,++Cd,Cd=5.00mg·kg-1),以无污染菜籽饼为供试有机肥,模拟在不同有机肥施用量(0.75%T1处理、1.5%T2处理,w/w)下的稻田系统,以未施用有机肥为对照(CK),开展水稻盆栽试验。在水稻全生育期中测定分析了水稻农艺性状(株高、分蘖数、谷粒总量及粒数)、土壤理化性质(pH值、有机质含量、氧化还原电位、电导率)、土壤TCLP提取态Cd含量、土壤Cd赋存形态(酸可提取态、可还原态、可氧化态、残渣态)及水稻根系、茎叶、稻谷3个部位Cd含量,综合分析有机肥施用下水稻农艺性状、土壤理化性质与土壤TCLP提取态Cd及不同Cd赋存形态间的相关关系,以研究施用有机肥对土壤Cd活性-抑制释放过程及水稻Cd吸收转运影响。主要结果如下:
(1)水稻农艺性状与土壤基本理化性质分析结果表明,在所有土壤中施用有机肥,可显著提高水稻全生育期水稻分蘖数、株高、成熟期稻谷总重量、总粒数。与CK相比,KY、+Cd和++Cd土壤的T1与T2处理使稻谷总重量增加21.83与33.62g/株、13.68与15.11g/株、16.37与22.78g/株;总粒数增加728与1327粒/株、588与820粒/株、692与1233粒/株。施用有机肥,可极显著提高土壤有机质含量、略微提高pH值和降低氧化还原电位。
(2)土壤TCLP可提取态Cd分析结果表明,在水稻全生育期中施用有机肥,可有效降低所有处理土壤的11个周期平均TCLP提取态Cd含量。随着水稻生育期的延长,+Cd、++Cd处理土壤中,TCLP提取态Cd含量均呈现先降低后逐渐上升的动态趋势。在水稻生育期中施用有机肥对土壤中镉活性的影响可分两个阶段:前期显著降低土壤中可提取态Cd含量(钝化抑制过程),之后土壤Cd活性逐渐增加(活化释放过程)。在水稻全生育期中,KY土壤TCLP提取态Cd含量始终低于+Cd和++Cd土壤,活性较低。
(3)BCR土壤Cd形态分析结果表明,有机肥的施用可提高水稻生育旺盛期时土壤酸可提取态Cd含量,提高水稻成熟期时土壤可还原态Cd含量,降低水稻成熟期时土壤残渣态含量。
(4)成熟期水稻各部位Cd累积与转运分析结果表明,在三种土壤中,有机肥的施用显著降低Cd在水稻根系到茎叶的迁移转化能力,显著提高Cd的土壤-水稻、土壤-根系的富集吸收能力,使土壤在有机肥施用下,水稻根系Cd含量显著增加。此外,有机质含量与根系-茎叶转移系数之间为显著负相关关系。所有处理土壤中,Cd在水稻部位间转移系数为TF(茎叶-稻谷)>TF(根系-茎叶),水稻3个部位中Cd含量大小排序为根系>茎叶>稻谷。
(1)水稻农艺性状与土壤基本理化性质分析结果表明,在所有土壤中施用有机肥,可显著提高水稻全生育期水稻分蘖数、株高、成熟期稻谷总重量、总粒数。与CK相比,KY、+Cd和++Cd土壤的T1与T2处理使稻谷总重量增加21.83与33.62g/株、13.68与15.11g/株、16.37与22.78g/株;总粒数增加728与1327粒/株、588与820粒/株、692与1233粒/株。施用有机肥,可极显著提高土壤有机质含量、略微提高pH值和降低氧化还原电位。
(2)土壤TCLP可提取态Cd分析结果表明,在水稻全生育期中施用有机肥,可有效降低所有处理土壤的11个周期平均TCLP提取态Cd含量。随着水稻生育期的延长,+Cd、++Cd处理土壤中,TCLP提取态Cd含量均呈现先降低后逐渐上升的动态趋势。在水稻生育期中施用有机肥对土壤中镉活性的影响可分两个阶段:前期显著降低土壤中可提取态Cd含量(钝化抑制过程),之后土壤Cd活性逐渐增加(活化释放过程)。在水稻全生育期中,KY土壤TCLP提取态Cd含量始终低于+Cd和++Cd土壤,活性较低。
(3)BCR土壤Cd形态分析结果表明,有机肥的施用可提高水稻生育旺盛期时土壤酸可提取态Cd含量,提高水稻成熟期时土壤可还原态Cd含量,降低水稻成熟期时土壤残渣态含量。
(4)成熟期水稻各部位Cd累积与转运分析结果表明,在三种土壤中,有机肥的施用显著降低Cd在水稻根系到茎叶的迁移转化能力,显著提高Cd的土壤-水稻、土壤-根系的富集吸收能力,使土壤在有机肥施用下,水稻根系Cd含量显著增加。此外,有机质含量与根系-茎叶转移系数之间为显著负相关关系。所有处理土壤中,Cd在水稻部位间转移系数为TF(茎叶-稻谷)>TF(根系-茎叶),水稻3个部位中Cd含量大小排序为根系>茎叶>稻谷。