重金属污染及污染秸秆施用对土壤质量影响的研究

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土壤重金属污染对某些酶活性存在一定的影响。华北平原地区作为我国重要的铅冶炼基地,土壤重金属污染对酶活性的影响未见报导。重金属污染耕地每年产生大量重金属污染的秸秆。秸秆还田把营养物质带入土壤的同时也把秸秆中的重金属带入了土壤。但污染秸秆施用对土壤性质的影响没有报导。本研究采集铅冶炼区土壤进行分析研究,研究土壤重金属与酶活性的关系,并将重金属污染小麦秸秆和清洁小麦秸秆为材料进行秸秆还田培养试验,得出主要结论如下,(1)通过对重金属有效性以及酶活性的研究发现,铅冶炼区附近土壤Pb和Cd全量的平均值分别为144和5.59mg kg-1、DTPA态平均值分别为54.1和0.964mg kg-1,均超过了未污染农田潮土的正常范围,土壤过氧化氢酶活性与土壤DTPA态Pb和Cd含量、全Pb含量均呈显著线性负相关(p<0.01);与磷酸酶和脲酶相比,土壤脱氢酶活性更易受到土壤Pb和Cd积累的影响;随DTPA-Ni含量增加,土壤蛋白酶、碱性磷酸酶活性增加(p<0.1);土壤脲酶活性与土壤全量或有效态重金属无显著相关性(p>0.1)。当土壤基本性质比较一致时,利用部分土壤酶活性仍然能够表征土壤的累积性重金属污染。(2)通过室内培养试验发现,无论是添加污染秸秆还是清洁秸秆均可显著增加未污染土壤pH(p<0.05)。pH平均值均在7.79-8.15之间。加入清洁秸秆后土壤pH增加幅度不大,两个处理均为0.14。添加污染秸秆的pH增加幅度较大两个处理分别为0.32和0.36。添加清洁秸秆可提高未污染土壤磷有效性,添加清洁秸秆2%和4%时,有效磷增量分别为2.66和7.81mg kg-1。污染秸秆添加2%时,土壤有效磷含量无显著变化,而污染秸秆添加4%时,土壤有效磷显著增加,增量为6.08mg kg-1。添加清洁秸秆对未污染土壤中DTPA-Pb和Cd无显著影响。添加污染秸秆土壤DTPA-Pb和Cd显著增加,当污染秸秆添加量为2%和4%时,DTPA-Pb和Cd增加量分别为2.54、0.062和4.72、0.107mg kg-1。(3)施用磷肥的三个处理Pb500P2、Pb500P2PS和Pb500P2CS土壤有效磷在培养期内变化范围分别为34.0-40.9、22.7-45.5和21.0-44.8mg kg-1,Pb0P0PS、Pb0P0CS、Pb500P0、Pb500P0PS和Pb500P0CS处理中土壤有效磷在培养期内变化范围分别为3.34-7.57、2.25-7.91、3.13-2.76、2.78-6.38和1.67-5.96mg kg-1。以上研究结果说明,冶炼厂附近土壤Pb和Cd高于正常土壤,土壤酶活性受到了一定程度的影响;施用清洁秸秆和污染秸秆对土壤性质有不同的影响,施用污染秸秆在一定程度上降低了土壤有效磷含量,使土壤Pb和Cd有效性提高。而在Pb浓度为500mg kg-1的污染土壤中添加污染秸秆和清洁秸秆对土壤中有效磷含量的影响却不显著。说明由于土壤本身的重金属污染,在一定程度了屏蔽了污染秸秆施用对土壤性质的影响。
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