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氮肥使用作为农业生产中最普遍的增产措施,同时也能改变土壤理化性质如pH、溶液离子组成或直接与重金属离子发生作用,影响土壤重金属的生物有效性。本文通过室内培养试验和温室盆栽试验,研究不同氮肥处理对污染土壤中重金属生物有效性与玉米重金属吸收的影响及其机制,为生产上如何采取合理的施肥措施减少作物对重金属的吸收、保障农产品安全提供理论依据。主要结果如下:
1.不同氮肥处理对污染土壤中重金属(Cu、Zn、Cd)的生物有效性有显著影响。在培养前期(0~15 d),施用尿素显著降低了土壤水溶态重金属和有效态重金属含量,而施用硫酸铵和硝酸钙则显著提高了水溶态重金属含量,且硝酸钙的作用显著大于硫酸铵,但这两种氮肥对土壤有效态重金属含量影响较小;培养60 d后,尿素对该土壤两种形态重金属的抑制效应逐渐转为正效应,且硫酸铵的促进作用更为显著;硝酸钙对两种土壤重金属形态的促进作用不如尿素。氮肥的施用量对两种形态重金属也具有显著影响。在同一施氮水平下,土壤水溶态重金属含量在不同氮肥处理间达显著差异(硫酸铵>尿素>硝酸钙);而土壤有效态重金属含量在不同氮肥处理间的大小顺序也是硫酸铵>尿素>硝酸钙,但未达到显著性差异水平。不同氮肥影响土壤重金属生物有效性的主要机制是土壤pH的变化,土壤水溶态和有效态重金属含量均与pH呈极显著负相关。
2.尿素处理和硝酸钙处理的玉米生物量高于硫酸铵处理,且这两种氮肥处理的玉米植株重金属含量低于硫酸铵处理。总体来说,尿素高氮处理下(UR3)玉米生物量高于其他处理,且重金属含量相对较低。其主要原因是:一方面通过水解增加土壤pH,降低重金属的毒害作用,促进玉米生长并稀释植物体内的重金属含量;另一方面是通过促进玉米生长致使根系对养分吸收(NO3--N)和增加OH-的释放,降低土壤中重金属生物有效性。