波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑在土壤中的生化行為及作物效應(yīng)研究.pdf

1、波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑是山東農(nóng)業(yè)大學(xué)主持完成的國(guó)家“948”計(jì)劃“波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑制作技術(shù)及作物效應(yīng)研究”項(xiàng)目的研究創(chuàng)新成果,其在傳統(tǒng)波爾多液有效成分配比的基礎(chǔ)上,配以載體填料和配方助劑,根據(jù)需要加入某些微量營(yíng)養(yǎng)元素,加以濃縮、精制而研制開發(fā)的一種具有營(yíng)養(yǎng)和殺菌雙重功能的新型干懸浮劑。該制劑在植株表面附著時(shí)間長(zhǎng),不僅能增強(qiáng)其防病抑菌的效果,還可減少一定的噴藥量及噴藥次數(shù),并且使用、運(yùn)輸及存儲(chǔ)方便。另外,由于制劑中添加了少量微量元素,可為作

2、物的生長(zhǎng)發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)。波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑的上述優(yōu)勢(shì)可媲美甚至趕超國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品,且產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)成熟,可大批量生產(chǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。而針對(duì)波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑使用后所造成的土壤中銅累積及其對(duì)土壤環(huán)境和作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響是目前亟待研究和解決的問(wèn)題。 本研究采用土柱模擬、解吸試驗(yàn)、室內(nèi)培養(yǎng)、急性毒理試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn),結(jié)合化學(xué)連續(xù)浸提法和生物統(tǒng)計(jì)等手段,系統(tǒng)研究了波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑產(chǎn)品有效成分銅在土壤中的垂直遷移、形態(tài)轉(zhuǎn)化和解吸特性,

3、深入探討了產(chǎn)品對(duì)作物生長(zhǎng)、發(fā)育和品質(zhì)的影響,明確了波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑土壤污染表征的生物活性指標(biāo),為波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑的生。產(chǎn)、應(yīng)用推廣和生態(tài)安全評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： (1)經(jīng)pH為7.0和4.0的淋濾液淋溶后,波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑有效元素銅仍累積于土柱表層,向下垂直遷移性很小,不會(huì)對(duì)地下水體產(chǎn)生銅污染。增施有機(jī)物料和提高淋溶液酸度會(huì)促進(jìn)土柱中Cu的遷移,尤其是pH為2.0的酸雨模擬淋溶下,土柱中上層Cu被活化主要以

4、交換態(tài)發(fā)生向下遷移。三種銅制劑中以硫酸銅處理下Cu的遷移速率和程度最大,可遷至10-15cm土層,而波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑和美國(guó)Koeide2000則主要集中于7-10cm土層；三種銅制劑處理土柱底層15-20cm土壤均未受到銅嚴(yán)重污染。 (2)隨有機(jī)酸濃度升高,草酸和檸檬酸對(duì)波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑處理的土壤中Cu2+的解吸率增加,尤以檸檬酸對(duì)Cu2+解吸的促進(jìn)作用最強(qiáng)。隨著解吸液溫度的升高,草酸體系中有利于Cu2+的解吸,而檸檬酸體系

5、中對(duì)cu2+的解吸有抑制作用。隨著解吸液pH值的升高,草酸體系中土壤Cu2+的解吸率降低；而檸檬酸體系中土壤Cu2+的解吸率呈降低-升高-再降低的變化。再者,銅制劑處理的潮土(鈣質(zhì)淡色潮濕雛形土)中銅的解吸率顯著低于銅制劑處理的棕壤(簡(jiǎn)育濕潤(rùn)淋溶土),前者中Cu2+的有效性和遷移性顯著小于后者。本試驗(yàn)條件下,三種銅制劑處理的土壤中均以波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑土壤中Cu2+的解吸量最少,亦對(duì)土壤環(huán)境帶來(lái)的影響最小。 (3)雙常數(shù)方程和E

6、lovich方程可用來(lái)描述波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑處理土壤Cu2+的解吸動(dòng)力學(xué)特性。在有機(jī)酸影響下銅制劑處理的棕壤和潮土中Cu2+的解吸速率均較快,60min左右基本達(dá)到平衡,且以檸檬酸存在時(shí)土壤中Cu2+的解吸速率最大。三種銅制劑處理的土壤相比,以波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑處理土壤中Cu2+的解吸初始速率最小。 (4)棕壤中施用波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑顯著增加了土壤中晶質(zhì)錳氧化物結(jié)合態(tài)和無(wú)定型鐵結(jié)合態(tài)銅,潮土中則主要以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)銅占優(yōu)。兩種

7、土壤上波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑處理下交換態(tài)銅所占比例要顯著小于硫酸銅和美國(guó)Kocide2000,銅的有效性最低。隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),棕壤上交換態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、晶質(zhì)錳氧化物結(jié)合態(tài)和無(wú)定型鐵結(jié)合態(tài)銅呈升高趨勢(shì),而晶質(zhì)錳氧化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)銅則有先升高后降低趨勢(shì)。潮土上銅形態(tài)的轉(zhuǎn)化幅度小,交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)銅總體上呈降低趨勢(shì),鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)銅呈升高趨勢(shì),培養(yǎng)第14天時(shí)各形態(tài)銅之間的轉(zhuǎn)化基本達(dá)到平衡。 (5)長(zhǎng)期使用銅制

8、劑會(huì)對(duì)土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性和微生物生物量碳產(chǎn)生不可逆的抑制作用,且生物活性與銅含量呈極顯著性負(fù)相關(guān),可將其作為波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑和其它銅制劑對(duì)土壤銅污染程度的生物學(xué)指標(biāo)。以磷酸酶為預(yù)警指標(biāo),得到棕壤-級(jí)土壤預(yù)警值為19.26％,二級(jí)土壤為22.04％；潮土上分別為7.02％和30.11％。 (6)探明了波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑處理土壤中銅的各化學(xué)形態(tài)與土壤生物學(xué)指標(biāo)的關(guān)系。棕壤中有機(jī)結(jié)合態(tài)和交換態(tài)對(duì)土壤酶活性和微生物量碳的影響

9、最大,晶質(zhì)錳氧化物結(jié)合態(tài)、無(wú)定型鐵結(jié)合態(tài)和晶質(zhì)鐵氧化物結(jié)合態(tài)也有一定影響。有機(jī)結(jié)合態(tài)、交換態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)對(duì)潮土生化指標(biāo)都有影響,尤其是前者的貢獻(xiàn)最大。因此,綜合兩種土壤銅形態(tài)與生物學(xué)性質(zhì)的關(guān)系,在衡量波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑對(duì)棕壤和潮土銅污染程度時(shí)需要考慮銅的交換態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)。 (7)土培試驗(yàn)中,波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響與硫酸銅相似,甚至某些酶活性小于硫酸銅,這或許與產(chǎn)品的添加劑對(duì)某些土壤生物學(xué)性質(zhì)有一定的抑制

10、作用有關(guān)。但在種植作物的土壤上,添加劑的這種抑制作用稍有減弱,產(chǎn)品對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響小于硫酸銅。無(wú)論是種植作物的土壤還是沒有種植作物的土壤,產(chǎn)品對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響均略大于美國(guó)Kocide2000。因此,還應(yīng)考慮研究添加劑的替代改良品種或用量配比,以便改善產(chǎn)品對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響。 (8)波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑的長(zhǎng)期施用不可避免帶來(lái)土壤中銅的累積,但銅的有效性小于美國(guó)Kocide2000和硫酸銅,由于銅的施用量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)波爾

11、多液,所帶來(lái)的銅累積污染也會(huì)顯著減少。產(chǎn)品中微量元素鋅的添加,能夠顯著提高土壤中鋅的有效性；而受土壤中高銅濃度的影響,即使產(chǎn)品中添加了鐵元素,土壤中鐵的有效性仍顯著降低。增施有機(jī)物料可降低潮土銅的有效性,而提高有效鋅和鐵的含量。 (9)顆粒粉劑型波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑與美國(guó)Kocide2000因其銅溶解度低對(duì)植物發(fā)芽的影響小于硫酸銅,三者對(duì)作物發(fā)芽產(chǎn)生相同抑制率時(shí)的銅濃度前兩者是后者的2-4倍。因此,在評(píng)價(jià)粉狀銅制劑對(duì)環(huán)境的影響時(shí),

12、應(yīng)充分考慮其自身的特點(diǎn)。不同植物對(duì)銅制劑污染物的毒性響應(yīng)具有明顯差異,本試驗(yàn)中三種植物對(duì)銅制劑的敏感順序?yàn)椋河筒?番茄>小麥,可將油菜作為銅制劑污染土壤毒理診斷的指示植物。 (10)發(fā)芽指標(biāo)中以發(fā)芽指數(shù)和根伸長(zhǎng)受銅制劑的影響最敏感,與銅濃度呈對(duì)數(shù)或二次多項(xiàng)式相關(guān),可用于研究銅制劑污染毒性與植物響應(yīng)的劑量-效應(yīng)關(guān)系。本文潮土中波爾多液營(yíng)養(yǎng)保護(hù)劑對(duì)作物種子發(fā)芽抑制閾值的銅濃度要明顯高于棕壤4-6倍。 (11)長(zhǎng)期使用銅制劑導(dǎo)