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土壤的重金属污染问题已经成为全球性问题。水稻是我国主要的粮食作物,稻米中的重金属含量超标问题已经非常突出。改良剂能够降低重金属在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性,从成本和时间上能更好地满足重金属污染土壤的治理要求。
本文采用室内和室外试验相结合,研究了多种改良剂对多金属污染土壤中重金属的固化效果及优化;pH和离子强度对改良效果影响;改良剂对土壤铜铅镉污染的改良作用;不同程度铅镉复合污染农田水稻生长的影响和改良剂对水稻土铅镉污染的改良效果。筛选固化剂,探讨固化机制,为修复农田重金属污染提供理论依据和指导。主要结果如下:
1.加入改良剂后明显提高了土壤pH,土壤中重金属各种存在形态的重金属含量均有所变化,可交换态降低了37.5%-99.8%。土壤中Cu、Zn、Pb再分配系数接近于1.00,结合强度系数在0.80左右。Cd再分配系数从1.21到1.36,结合强度系数在0.25-0.42之间。沸石和骨粉是原位修复重金属污染土壤有效的改良剂,两者配施效果更佳。
2.随着pH增加,固化后土壤中提取Zn、Cd量均低于对照,表现出较强的稳定性。在pH大于5时,复合处理土壤中pb的稳定性受pH影响较小。离子强度变化对文中三种处理土壤中Zn、Pb、Cd的固化稳定性影响较小,而对复合处理土壤中Cu的稳定性影响较大。
3.土壤污染后pH显著降低;土壤中重金属有效态含量显著增加;蕹菜生长不良,株高、鲜重、干重显著降低;同时增加了蕹菜重金属含量。添加固化剂后土壤pH提高了2.21和2.29个单位,土壤有效态重金属含量显著降低,蕹菜株高、鲜重、干重鲜重增加,同时使轻度污染土壤上蕹菜达到卫生安全标准。
4.低度铅镉复合污染能够促进水稻生长,高度抑制水稻的株高;铅镉胁迫显著降低了水稻的分蘖数和叶片SPAD。低度铅镉下水稻叶片SOD和POD活性增加,高度胁迫下SOD和POD活性下降,污染程度越严重,叶片MDA含量越高。铅镉污染显著降低水稻每盆穗数、结实率、千粒重和产量。铅镉低度胁迫下糙米率和精米率显著增加,高度污染下糙米率和精米率显著降低,整精米率随处理浓度的增加而显著下降;水稻籽粒中铝镉含量与土壤中铅镉浓度成显著正相关。
5.改良处理显著提高了污染土壤pH,骨粉+沸石处理使污染土壤pH提高到7.18-7.5,骨粉+硅处理使土壤pH提高到6.01-6.42;改良剂对土壤有机质无规律性影响。改良剂使两个品种的水稻株高都有所增加,分蘖数也有了不同程度的提高;改良剂提高了水稻叶片SPAD值,使水稻叶片MDA含量都有所下降;改良处理能够提高水稻产量,显著提高了水稻糙米率、精米率和整精米率。改良处理显著降低了土壤中铅镉有效态含量和水稻籽粒中铅镉含量;综合来看,骨粉+硅处理比骨粉+沸石处理具有较高的固化效率,对水稻表现出更好的改良效果。