長期施肥對紫色土-作物重金屬含量的影響.pdf

1、施肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)將一定量的重金屬帶入土壤，重金屬在土壤中難以移動(dòng)，能夠長期累積，從而造成土壤質(zhì)量的惡化，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全帶來隱患。因此，開展農(nóng)田土壤重金屬環(huán)境行為的研究，對于保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境，保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。目前，關(guān)于長期施肥對土壤養(yǎng)分演變規(guī)律和產(chǎn)量變化研究較多，對土壤重金屬含量變化的研究較少。本文以紫色士肥力和肥料效益長期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，在15年定位試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，探討不同施肥措施下紫

2、色土和作物重金屬含量及形態(tài)變化，分析了重金屬的生物有效性，評價(jià)了長期不同施肥對紫色土農(nóng)田環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。 15年定位試驗(yàn)結(jié)果表明，Pb、Cd、Zn、Fe、Cu在耕層(0-20cm)土壤中具有明顯的富積，15年后耕層十壤全Pb、Cd、Zn、Fe、Cu含量比試驗(yàn)前分別提高5l。6％、30.9％、8.7％、72.8％、25.2％：而全Cr和Mn含量比試驗(yàn)前降低15.7％、9.7％。土壤鎘含量(1.87mg/Kg-2.66

3、mg/Kg)超過了國家土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)(1.00mg/Kg)，而鉛、鉻、銅、鋅、鐵含量都在土壤環(huán)境質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)所要求的范圍之內(nèi)，在短期內(nèi)不會(huì)對土壤環(huán)境造成危害。 0-20cm耕層和20-40cm犁底層土壤全Pb含量與試驗(yàn)前相比各處理都有大幅度的增加，積累在耕層十壤的Pb高于犁底層，耕層土壤全Pb含量比試驗(yàn)前提高51.6％(各處理平均)；犁底層土壤提高19.5％。15年后，長期不施肥處理土壤全Pb含量比試驗(yàn)前升高56.5mg

4、/kg，而施肥處理則升高51.0mg/kg，而且不同施肥處理之間差異不明顯，說明近15年來十壤Pb的積累主要來源于干濕沉降等外界環(huán)境，外界環(huán)境對土壤Pb的累積貢獻(xiàn)高于施肥。長期施肥提高了土壤有效Pb含量，而不施肥土壤有效Pb含量變化不大。 15年定位施肥后，耕層土壤全Cd提高，而犁底層主壤全Cd含量變化不大；施用磷肥提高了土壤Cd含量，施用P肥的PK、NPK、NPK+秸稈處理土壤Cd含量明顯高于其它處理。長期施肥提高了耕層土壤

5、有效Cd含量，施肥處理有效Cd含量比不施肥處理高23.4％．從而提高了土壤Cd的植物有效性。與其它重金屬不同，土壤Cr含量是犁底層高于耕作層；與試驗(yàn)前相比，15年土壤全Cr呈下降趨勢；所有施肥處理土壤有效Cr含量均為增加的趨勢，其中犁底層有效Cr增加幅度高于耕作層。與試驗(yàn)前相比，耕層土壤全Zn含量呈增加趨勢，而犁底層土壤全Zn則呈下降趨勢；除長期不施肥處理(0-20cm耕層)和NK處理土壤(20-40cm犁底層)有效Zn降低外，其它處理

6、有效Zn有一定增加；但是土壤有效Zn含量除有機(jī)肥和秸稈還田處理大于1.0mg/kg外，其它處理多在0.4～1.0mg/kg之間，處于水稻缺鋅的邊緣，在水稻種植中應(yīng)注意鋅肥的施用。 0-20cm土壤無論是全Mn或是有效Mn都呈下降的趨勢；20-40 cm土壤全Mn有一定的增加，但是20-40cm土壤有效Mn則由試驗(yàn)前的平均43.3mg/kg下降到4.5mg/kg；水旱輪作干濕交替條件下，土壤錳有向下遷移或淋失的趨勢，在旱作小麥時(shí)

7、應(yīng)注意錳肥的施用。15年稻麥水旱輪后，O-40cm土壤全Fe明顯升高，各處理差異較小；有效Fe含量長期施肥處理明顯升高，不施肥處理則降低。所有處理士壤全Cu含量比試驗(yàn)前約有升高，除秸稈還田處理外，其他處理有效Cu含量則明顯降低。 土壤重金屬全量與有效態(tài)的相關(guān)分析表明，土壤中有效態(tài)Cu、Cr含量與土壤全量Cu、Cr呈顯著的正相關(guān)，其對作物的有效性主要取決于土壤本底含量；而Zn、Pb、Cd、Fe、Mn的有效態(tài)含量與土壤全量的相關(guān)性

8、不顯著，說明這5種重金屬元素的對作物的有效性主要受土壤環(huán)境和外在條件的影響。 土壤Pb、Cd、Zn、Cu的存在形態(tài)都以殘?jiān)鼞B(tài)為主，土壤Pb的殘?jiān)鼞B(tài)(占60.8％)＞鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)(28.6％)＞有機(jī)物結(jié)合態(tài)(8.2％)＞可交換態(tài)(2.4％)，不同施肥對可交換態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)Pb的影響較大，而對殘?jiān)鼞B(tài)和Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)的影響較小。施肥處理與不施肥處理相比，施肥降低了土壤中可交換態(tài)Pb的含量，提高了有機(jī)物結(jié)合態(tài)Pb含量。土

9、壤Cd的存在形態(tài)為殘?jiān)鼞B(tài)(占58.5％)＞可交換態(tài)(18.1％)＞鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)(14.2％)＞碳酸鹽結(jié)合態(tài)(9.2％)，不同施肥對可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cd的影響較大，鉀肥提高了可交換態(tài)Cd含量，施化肥和有機(jī)肥明顯降低碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cd的含量。土壤重金屬各形態(tài)與水稻重金屬含量相關(guān)性低，重金屬Pb、Cu的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)與小麥籽粒中重金屬含量呈顯著正相關(guān)。重金屬的生物活性和遷移能力大小順序是Cd＞Pb＞Zn＞Cu。 小麥、水稻

10、對土壤Cr的富集能力強(qiáng)，盡管不同施肥處理對Cr的影響小，但小麥和水稻籽粒Cr含量則超過了食品安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，這主要是紫色土Cr本底值較高、作物對Cr富集能力強(qiáng)。長期不同施月巴影響了小麥和水稻中重金屬含量，與不施肥對照相比，長期施肥處理小麥、水稻籽粒中Cd、Pb含量明顯增加(除單施氮肥的處理Pb含量低于對照外)；長期施用磷鉀及有機(jī)肥提高了稻麥Cd、Pb含量；所有處理小麥和水稻籽粒Pb含量都超過了食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；施磷處理水稻耔粒中Cd含量超過了