重金属污染及污染秸秆施用对土壤质量影响的研究

【摘要】：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（p0.01）；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（p0.1）；土壤脲酶活性与土壤全量或有效态重金属无显著相关性（p0.1）。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（p0.05）。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。 【关键词】：酶活性 污染秸秆 土壤 铅冶炼 磷
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X820.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 前言11-29
• 1.1 土壤重金属污染概述11-17
• 1.1.1 土壤常见重金属类型11-12
• 1.1.2 土壤常见重金属危害12-16
• 1.1.2.1 重金属污染对土壤生态系统的危害12-13
• 1.1.2.2 土壤重金属污染对作物的危害13-14
• 1.1.2.3 土壤重金属污染对动物及人类的危害14-16
• 1.1.3 土壤重金属污染污染来源16-17
• 1.1.4 潮土常见重金属的背景值17
• 1.2 土壤性质及其与土壤重金属的关系17-21
• 1.2.1 pH17-19
• 1.2.1.1 土壤 pH 对土壤性质影响17-18
• 1.2.1.2 土壤 pH 对土壤重金属影响18-19
• 1.2.2 磷19-20
• 1.2.2.1 土壤磷的作用及现状19
• 1.2.2.2 土壤磷素对重金属的影响19
• 1.2.2.3 土壤系统中磷素的转化及其影响因素19-20
• 1.2.3 土壤有机质及其对重金属影响20-21
• 1.3 重金属在作物体内的分布21
• 1.4 秸秆资源及其利用现状21-27
• 1.4.1 秸秆还田对土壤营养元素的影响24-25
• 1.4.2 秸秆还田对土壤微生物的影响25-26
• 1.4.3 秸秆还田对其它土壤性状的影响26
• 1.4.4 秸杆对土壤中重金属的影响26-27
• 1.5 本研究的意义和研究内容27-29
• 第二章 华北平原某铅冶炼厂附近土壤重金属及酶活性研究29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 材料与方法29-31
• 2.2.1 采样区域概况29-30
• 2.2.2 土壤样品采集与处理30
• 2.2.3 重金属有效性测定30
• 2.2.4 土壤酶活性测定30-31
• 2.2.5 数据处理31
• 2.3 结果与分析31-34
• 2.3.1 研究区土壤重金属含量31
• 2.3.2 土壤酶活性31-32
• 2.3.3 土壤酶活性与重金属的关系32-34
• 2.4 讨论34-35
• 2.4.1 研究区土壤重金属积累34
• 2.4.2 土壤重金属与酶活性的关系34-35
• 2.5 本章结论35-37
• 第三章 施用秸秆对未污染土壤性质的影响37-47
• 3.1 引言37-38
• 3.2 材料和方法38-39
• 3.2.1 土壤样品38
• 3.2.2 秸秆样品采集及处理38
• 3.2.3 培养试验处理38
• 3.2.4 样品测定38-39
• 3.2.5 数据处理39
• 3.3 结果与分析39-43
• 3.3.1 秸秆基本性质39-40
• 3.3.2 土壤 pH 和电导率40-41
• 3.3.3 土壤磷有效性41-42
• 3.3.4 土壤有效 Pb 和有效 Cd42-43
• 3.4 讨论43-45
• 3.4.1 污染秸秆重金属43
• 3.4.2 土壤 pH43-44
• 3.4.3 土壤有效磷44
• 3.4.4 土壤 PbCd 有效性44-45
• 3.5 本章结论45-47
• 第四章 施用秸秆对污染土壤磷有效性的影响47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 材料和方法47-49
• 4.2.1 土壤样品采集47
• 4.2.2 污染土壤制备47-48
• 4.2.3 培养试验48-49
• 4.2.4 样品测定49
• 4.2.5 数据处理49
• 4.3 结果与分析49-53
• 4.3.1 不同处理第 1 d Olsen-P49
• 4.3.2 不同处理第 7 d Olsen-P49-50
• 4.3.3 不同处理第 14 d Olsen-P50-51
• 4.3.4 不同处理第 30 d Olsen-P51-52
• 4.3.5 不同处理土壤 Olsen-P 随时间的变化52-53
• 4.4 讨论53-54
• 4.5 本章结论54-56
• 第五章 全文结论和展望56-59
• 5.1 全文结论56-57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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