（植物营养学专业论文）钾肥伴随阴离子对土壤铅和镉有效性的影响及其机制.pdf

摘要 探明离子共存时，土壤中c d 、p b 的形态转化与迁移。理论上可以揭示离子 与十壤间相互作用的本质、丰富对土壤生态系统中土壤表面化学性质的认识和 c d 、p b 行为调控：实践上可为c d 、p b 污染防治的改良剂霸施肥等化学措施提供 理论依据。施入不同钾肥其伴随阴离子( c i 。，n 0 3 ，s 0 4 。，h 2 p 0 4 ) 通过改变土 壤表面性质而影响铅、镉的吸附解吸，形态转化过程，进而改变重金属的生物有 效性。本研究采用室内培养、等温平衡法及盆栽生物试验等方法较系统的研究 了不同钾肥对两种典型土壤一黄棕壤、赤红壤中铅、镉形态转化和吸附解吸规律 及植物有效性的影响，旨在为施用钾肥调控污染土壤中铅、镉的生物有效性提供 科学依据。主要研究结果及结论如下： ( 1 ) 两种十壤镉、铅污染下施用四种钾肥后，与不施钾肥的对照相比土壤有效 态镉、铅均有所下降，以施用k 2 s o 、k h 2 p 0 4 处理的效果较为显著，特别是k h 2 p o 一直表现为降低镉、铅有效态的作用。只是k h 2 p 0 。在复合污染的土壤上效果较 低r 单一污染，黄棕壤上镉、铅单污染时各自的有效态平均分别下降了2 9 6 3 、 3 3 7 3 而复合污染时分别下降仅为1 2 5 3 、2 7 9 1 。总体来看，相同的污染水 平f ，赤红壤上有效态镉、铅显著低于黄棕壤，因为赤红壤对两种金属离子的吸 附能力强丁黄棕壤。 ( 2 ) 四种伴随阴离子存在卜 ，两种土壤对铅、锈的吸附等温线均可用f r e u n d j i c h 方程米拟合：其表征吸附容量参数a 表明，赤红壤上几种阴离子的影响顺序依次 为h2 p 0 4 。 s 0 4 “ c l _ 。n 0 3 。总体来看，阴离子对赤红壤上铅、镉的吸附影响更 人些。磷酸根增强了士壤对铅或是铺离子的吸附，次之为硫酸根。铅在两种土壤 上的解吸鼙平均仅吸附量的o 0 6 1 ，说明两种土壤上吸附铅均以专性吸附为 土；而镉在赤红壤的解吸率 蒙脱石。此外，s 0 4 “吸附量随溶液p h 升高而降低，当p h 接近或 人于8 o 时，土壤和壤矿物表面不存在s 0 4 “的正吸附( h i n g s t o n ，1 9 7 1 ) 专性吸 附结果使士壤胶体所带的净负电荷增加、溶液的p h 值升高，增强了土壤对镉的 吸持。t 0 a d e r 等的研究表明在红壤上s 0 42 对镉的吸持能力大于c l _ 。此外，s 0 “ 在淹水条件下氧化还原电位下降，转化成s 。后，易与c d ”形成c d s 沉淀，土壤 中交换性镉含越卜降，降低了c d 的生物有效性，因此吸收更少。依纯真( 1 9 9 6 ) 等指山水田上施心硫酸钾可以显著降低水稻植株体内镉的含量。但也有报道指出， 施朋硫酸铵可增加作物对镉的吸收。这主要硫酸铵为生理酸性肥料，植物吸收铵 后，根际十壤的p h 降低，导致镉的有效性增加。z h a o ( 2 0 0 3 ) 的试验也表明s 0 4 2 增加了植物对镉的吸收。 s o 。“离子能够促进水成铁矿与针铁矿对重金属的吸附( s w e d l u n d ，2 0 0 l ；a l i ， 1 9 9 6 ) 。其机理是硫酸根的静电作用及针铁矿、硫酸根与重金属形成三元复合体共 同作用的结果提高针铁矿对重金属的吸附。在氢氧化铁上也可形成三元复合体； f e o h m e s 0 4 ( s w e d l u n d ，2 0 0 l ：s w e d l u n d ，2 0 0 3 ) 促进氢氧化铁对镉的吸附。 1 3 4 磷酸根的作用 磷酸根包括h2 p 0 4 、h p 0 42 、p 0 4 3 一三种形态。在p h 5 9 的土壤溶液中，磷酸 根主要以h2 p o 。、h p 0 4 2 一形式存在。磷酸根离子在土壤溶液中含量很低，一般为 o 0 1 o 1 m g l 一。磷酸根离子与土壤的吸附点位有很高的亲和力，可以被土壤专性 吸附。十壤磷酸根吸附是阴离子吸附中研究得最多最深的课题。早期，在大量研 究的基础上提出了磷酸根固定的沉淀机理和吸附机理，而现代研究认为吸附与解 9 中国农业科学院博士学位论文第一章文献综述 增人而增加对植物的毒性( d a v e n p o r t ，1 9 9 1 ) 另外，壤中磷酸根离子也可以和 m 0 0 4 竞争吸附点位，而导致m 0 0 的解吸量增大( n e u n h a u s e r e r 。2 0 0 1 ) 。此外还有 沉淀作川，和磷酸盐形成沉淀被认为是降低污染土壤中z n 、p b 的主要机制。土壤 中磷酸根离子可以和3 0 多种金属离子形成金属磷酸盐沉淀( f o r d ，2 0 0 0 ) ，其反应 如f 所示： c a lo ( p 0 4 ) 6 ( o h ) 2 ( s ) + 1 4 h + ( a q ) - 1 0 c a ( a q ) + 6 h 2 p 0 4 一( a q ) 十2 h2 0 ( 5 ) p b 2 + ( a q ) + 6 h 2 p 0 4 。( a q ) 十2 h 2 0 -p b i o ( p 0 4 ) 6 ( o h ) 2 ( s ) ( 6 ) c a lo ( p 0 4 ) 6 ( o h ) 2 ( s ) + xp b + - ( c a i o ；p b 。) ( p 0 4 ) 6 ( o h ) 2 ( s ) + x c a 。( 7 ) 这些反麻所形成的金属磷酸盐在很大d f i 范围内的溶解度极小，如 p b a l 3 ( p 0 4 ) 2 ( o h ) 5 h 2 0的l o g k s p为一9 9 3 ，p b f e ，( p 0 4 ) ( o h ) 6 s 0 4 为- 1 1 2 6 ， ( m a r s c h n e r ，1 9 9 5 ) 。研究表明在污染土壤上施入2 3 0 0m gp k g 的磷酸氢二铵( d a p ) 对降低c d 、p b 、z n 的植物有效性起到了很好的效果( m c g o w e n ，2 0 0 1 ) 。 中国农业科学院博士学位论文 第一章文献综述 1 4 存在的问题 从以上研究进展来看，施肥尤其是钾肥对土壤重金属效应的系统研究还甚少， 还存在以下几方面的不足： ( 1 ) 不论对机理还是植物效应的研究，国内外的探索也主要集中于k c l 肥对士壤 中镉的影响，可能是因为镉在低量时就对生物有较大的毒性，而且是受共存离子 影响最人的元素。钾肥对铅或镉、铅复合污染时有效性的影响缺乏系统深入的比 较。 ( 2 ) 已有的机理性研究单纯注重土壤化学反应过程，没有与施肥的生产实际较好 的结合起米。 ( 3 ) 使用高量的磷酸盐来修复p b 污染土壤已有研究，但在中轻度污染条件下。 通过常规螭的肥料施用是否也一样有效，或者是怎样一种影响规律研究资料甚少。 闲此，本研究侧重于探求钾肥影响壤中镉、铅单一或复合污染状态下镉、 钳有效性的机理，希能够指明钾肥可否作为一种铅、镉污染土壤的修复技术，以 及适州的范围和条件。从而为污染土壤钾肥的施用提供合理的建议。 1 5 研究意义 十壤是人类生态环境的重要组成部分，是人类社会的生存基础。由于生活污水 排放、大气沉降、采矿冶炼、农药化肥的丈量施用等原因，土壤污染，尤其是重金属 污染状况日趋严重。由于土壤对重金属污染物的累积富集作用，土壤环境一旦受到 污染。治理和恢复的难度比大气、水体要大得多，而且土壤中重金属可经水、植物等 进入食物链，最终影响到人体健康。统计资料表明我国由于镉、砷、铬、铅等重 金属污染的寸：壤耕地面积近2 0 0 0 万公顷，约占总耕地面积的l ，5 ，合计经济损失 至少2 0 0 亿元( 王先进，1 9 9 7 ) 。其中，在东南地区，汞、砷、铜、锌等元素的超 标面积i 叶污染总蘧积的4 5 5 。华南地区有的城市有5 0 的农地遭受镉、砷、汞 等有毒重金属和石油类的污染。长江三角洲地区有的城市有万亩连片农田受镉、 错、砷、铜、锌等多种重金属污染，致使1 0 的耕地基本丧失生产力( 赵其国，2 0 0 3 ) 。 据农业部组织的全国污水灌区调查结果显示：我国目前污水灌区面积约1 4 0 万公 顷，遭受重金属污染的土地面积占污灌总面积的6 4 8 ，其中轻度污染4 6 7 ，中 度污染面积9 7 ，严重污染面积仅占8 4 。事实上，到2 0 0 0 年底我国人均耕地 仅为o 1 h m ! ，而且随着人口增加及经藏发展，面临的土壤环境安全问题越加突出。 冈而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染。改良土壤质量，将成为生态环境 保护1 作中一项十分重要的内容。 针对如此普遍的农田重金属污染急需寻找一种适宜的土壤修复技术，使污 染问题在严重之前得以有效的控制和解决。目前，修复重金属污染土壤的途径主 要有：( 1 ) 物理j = 程措施，包括客土、换土、翻土及去表土法，电化学法，固化 法等( 李永涛，1 9 9 7 ：夏星辉，1 9 9 7 ：王宏康，1 9 9 9 ) 。该方法治理效果展为显著、稳定， 但由丁其费用高，仅适于小面积的重度污染。( z ) 生物修复措旌，是利用某些特 1 2 中国农业科学院博士学位论文 第一章文献综述 1 7 技术路线图 不同钾肥对重金属的影响实质上是其伴随阴离子对土壤中金属阳离子的作 川。伴随阴离子通过影响土壤的表面化学性质来影响金属阳离子在土壤中的化学 行为。本试验主要探明伴随阴离子如何影响镉、铅的吸附解吸及其形态转化这两 种主要的化学过氍，进而揭示其影响镉、铅的植物有效性的十壤化学机理。具体 操作过牲如f 图所示： 4 中国农业科学院博士学位论文 第二章不同钾肥的伴随阴离子对土壤中铅、镉有效态的影响 第二章不同钾肥对土壤铅、镉有效态的影响 2 1 引言 许多研究认为植物吸收的重金属和其在土壤中的总浓度之间并无太好的相关 性，冈为重金属在十体中以不同的化学形态存在，决定了它们不同的生物有效性。 t 壤中的重金属形态一般分为水溶交换态、碳酸盐结合态、有机结合态、铁锰氧 化物结合态和残留态5 种( l a k e ，1 9 8 4 ) ，其形态分布受到土壤性质如p h 、e h 、c e c 、 有机质、粘粒含量等的影响。而施肥可改变土壤的性质如p h 和表面电荷或与重金 属离子直接作用，从而导致重金属形态的变化，最终影响其活性。目前，施用不 同钾肥后会对铅、镉单一或复合污染土壤中有效态铅、镉有何种影响，或者说在 重金属的自然消解过程中有多大贡献，至今还未见到资料。冈而本试验着重对这 方面进行系统的探讨，以期全厩了解钾肥对铅、镉单一或复合污染土壤中有效态 铅、镉的影响规律。 2 2 材料和方法 2 2 1 供试土壤 供试土壤为浙江嘉兴的黄棕壤和广州的赤红壤。黄棕壤属菜园士整体肥力 水平较高，只有速效钾含量相对较低；赤红壤作为水稻土，有机质含量较高，其 它养分均在临界值附近。基本理化性质测定参照土壤农业化学分析方法f 鲁如 坤，2 0 0 0 ) ，结果如表2 1 。 表2 1 供试土壤的基本理化性质 t a b l e2 - lb 曩s i cc h e m l c 4 lp r o p e r t i e so ft h es o i i su s e d 沣：各粒级的直径分别为：粉粒o 0 0 2 一o 0 2 m m ；粘粒 c l 。n 0 3 一；而在黄棕壤也类似，与吸附等 温线的结果一致。不论从幽3 5 或f r e u n d l i c h 方程的拟合参数来看，阴离子对办 红壤上钳的吸附影响更大些。而杨亚提等在提取的纯土壤胶体上得出的实验结果 是：c 1 对十壤吸附p b ”的影响大于s o 2 和n o ，。，研究者认为c 1 一可与p b ”形成 沉淀戏稳定络台物，所以减少了土壤胶体对铅的吸附量( 杨亚提2 0 0 3 ) ，因本研 究以原十为供试材料其影响因素更为复杂，所以与前人的结果不尽相同。 2 4 中闻农业科学院博l ：学位论文 第三章不同钾肥即伴随阴离子对土壤铅、镉吸附与解吸的影响 表3 6 不同阴离子下铅的吸附等温线方程拟合参数 t a b i e3 6p 且r _ m e t e r so ff r e u n d i c he q u t l o nf o rp b 2 + 叠d s o r p t i o nb ys o i l s 明离子f r e u n d i i c h 方程 x = a c 8 赤红壤黄棕壤 ab r ( n = 6 ) ab r ( n = 6 ) n = 6 ，r o0 l = o 9 17 3 3 j 2 对镉的吸附 氯离子存在卜赤红壤对镉吸附最少，硝酸根的影响捎：e 于之，硫酸根伴随下 十壤对镉的吸附显著增多，铅吸附量最大的是磷酸根存在时。住是大的镉添加浓 度1 6 m g ，k g 时，磷酸根存在时与氯离子陪伴下相比，平衡液中镉的浓度下降 7 2 5 8 ，硫酸根碚伴r 降低了4 7 5 8 。在黄棕壤上，情形类似于赤红壤，在晟大 的镉添加浓度1 6 m g ，k g 时，磷酸根、硫酸根各自与氯离子陪伴卜相比，平衡液中 镉的浓度分别下降5 4 5 5 、2 2 7 2 ( 图3 6 所示) 。 以平衡液镉的浓度做方差分析，在低的镉添加量时，阴离子影响镉的浓度差异 不人，从添加越增加至8 m g 隍g 后，各阴离子的影响次序为h 2 p o 。一 s 0 4 “ n 0 3 c l 。，两种土壤上均如此，只是赤红壤上影响的程度更大些，原因类似于对铅的 影响， 一般认为水稻十中有二类物质对重金属的吸附起作用，一是粘土矿物它们 带永久负电荷，可以通过静电力吸附重金属阳离子；另两类物质分别为土壤有机 质和十壤中的铁、铝氧化物，它们带可变电荷。并且随p h 增加可变负电荷增加。 对重金属目l 离子的静电吸附量增加。另外，重金属还可以在有机质和铁、铝氧化 物表面发生专性吸附。本研究所采_ e f j 的两种土均属于永稻土，赤红壤含有较多的 铁、铝氧化物，而黄棕壤含的有机质多一些，因此，两者受电解质的影响程度不 蚓，而且吸附钻的机理也有所不同。 g a r c i a m i r a g a y a 等( 1 9 7 8 ) 和o c o n n o r 等( 1 9 8 4 ) 提山镉与阴离子如氯形 成无机化合物会抑制镉的吸附，这是c d 2 + 与c l - 络合作用的结果：z h a n g 等( 1 9 9 8 ) 侄可变电荷十壤上研究了s o 。2 对c d 2 + 吸附的影响，结果表明s o 。2 一不管是先加入 还是斤加入都增加了c d ”的吸附，但是先加入效果更显著s o 。加入后增加了负 电荷密度导致土壤表面的负电位增加，另外三元配合物s s 0 4 m 的形成也可能起 着重要的作h j 。硫酸根离子还可与镉离子发生络合反应，形成c d s o 。，影响土壤 对镉的吸附。 另外有研究表明磷酸根在不同性质的土壤对c d 2 + 的吸附影响不同( p a r d o ， 2 6 中凋农业科学院博j j 学控论文第三章不同钾肥即伴随明离子对土壤铅、铺吸附与解吸的影响 衰3 7 不同阴离子下镉的吸附等温线方程拟台参数 t a b l e3 - 7p 4 r 叠m e t e r so ff r e u n d i i c he q u t i o f o rc d 2 + 4 d s o r p t i o nb ys o i l s n ；6 ，r o0 i = 0 9 l7 3 3 2 解吸试验 3 3 2 1 铅的解吸 解吸蜒或解吸度可作为吸附强度的指标，往往用来说明土壤胶体表面活性 吸附位与重金属离子结合的牢固程度。圈3 7 表示随铅吸附量的增加，解吸量也 在增加，低浓度时增加缓慢，高浓度时骤然增大。但可解吸铅占吸附量的比例除 h2 p o 。一外都是先降低，到最高添加浓度4 0 0 m g ，k g 时又增加。两种土壤上铅的解吸 率均 c l 一。n 0 3 ：而在黄棕壤也类似，与吸附等温线的结果一致。综 合结果表明阴离子对赤红壤上铅、镉的吸附影响更大些。不论是镉离子还是铅离 3 0 中国农业科学院博士学位论文 第四章不同钾肥对土壤镉、铅植物有效性的影响 第四章不同钾肥对土壤铅、镉植物有效性的影晌 第一节钾肥对不同污染水平下土壤铅、镉有效性的影响 4 1 1 引言 据农业部组织的全国污水灌区调查结果显示：我国目前污水灌区面积约1 4 0 万 公顷，遭受重金属污染的十地面积占污灌总面积的6 4 8 ，其中轻度污染4 6 7 ， q ：度污染面积9 7 ，严重污染面积仅占8 ，4 。面对如此普遍的中、轻度污染士 壤，我1 、j 不可能弃之不用。在七壤重金属污染的众多治理措施中，农业措施以其 投资小、成本低、基本无生态副作用等而受到人们的关注。由于施肥是农业生产 中最常规的措施，而肥料也是土壤一植物系统中不可缺少的因素之一。因此，从 施肥的角度出发，通过选择适宜的肥料种类，从而改变重金属的形态、理化特性 及生物学毒性，最终影响重金属在土壤植物系统中的运输和在食物链中的传输， 则是一种庶该受到特别重视的重金属污染治理措施( 王慎强，1 9 9 9 ：李永涛，1 9 9 7 ) 。 这对丁十壤质量的改良和农业生产的可持续发展，都具有实际的意义。针对钾肥 影响镉的研究已有报道，但对于系统的探讨钾肥对铅或铅镉复合污染土壤下重金 属在十壤一植物系统中迁移和转化规律影响的研究尚未见到资料。本试验主要研 究旌川不同种类的钾肥对土壤铅、镉含量、形态及在植物体内累积情况的影响。 旨在为在中、轻度铅、镉单一或复合污染土壤上钾肥的合理施用提供一定的理论 依据。 4 1 2 材料与方法： 4 1 2 1 盆栽试验 供试作物为小油菜( 京油2 号) 。供试土壤为黄棕壤，采自浙江嘉兴未受污染 的水稻田( o 一2 0 c m ) 。该土壤基础肥力较高，帘机质为4 5 6 9 ，k g ，碱解n i3 9 9 m g ，k g ： 速效p 为1 4 1 8 m g k g ，速效k 为1 3 0m g k g ，水浸提p h 为5 0 7 ，阳离子代换量 160 9 c m o l k g 土壤铅含量为4 1 6 3m g ，k g ，镉含量为o 2 9m g k g 。十壤经风干， 粉碎厉过3 m m 筛备盆栽用。 设2 个污染水平：国家二级标准污染水平p b l ( 3 0 0 m g k g ) 、c d l ( o 6 m g ，k g ) ， 国家三级标准污染水平p b 2 ( 5 0 0m g ，k g ) 、c d 2 ( 1 om g k g ) ，组成其单一污染和低 复合污染( c d l p b l ) 、高复合污染( c d 2 p b 2 ) 共6 种污染处理。施_ i j 钾肥种类分 别为k c l 、k n 0 3 、k 2 s 0 4 、k h2 p 0 4 。共2 8 个处理，每个处理重复4 次。按设计 蚶的水平在自然十中加入p b ( n 0 3 ) 2 、c d ( n 0 3 ) 2 ，并加入去离子水至7 0 田间持水 量，在室温卜培养一个月以备盆栽试验用。 试验用小塑料桶( 13 c m 1 1c m ) ，每桶装制各好的污染土l 千克，底肥施 n o 2 9 k g ( 尿素) ，k o 1 1 9 ，k g ( 四种钾肥) 。施入底肥平衡两天后播种，三叶时定 3 2 中圈农业科学院博：t 学位论文 第四章不同钾肥对土壤镉、铅植物有效性的影响 苗每盆三株。共种植三季，第一季在网室正常光照下生长第二、三季在温室生 k ( 1 4 1 0 h ，l i g h t ，d a r k ) ，均生欧4 5 天后收获，测定植株地上部及土壤中铅、镉的 含苗。 4 1 2 2 测定方法： 十壤和植株中钳、镉总茸的测定：土壤采崩v h c l ：v h n 0 3 ：v h c l 0 4 = 3 ：l ：2 消解， 植株采川v h n ：v h c l o d = 4 ：l 消解，美国p e r k i ne l m e r 原子吸收分光光度计法测定， j l j 国家地矿局的标准样晶进行结果校正( 土样：g b w 0 7 4 1 6 。檀株样：g b w 0 7 6 0 4 ) 。 十壤常规分析项目均按照十壤农业化学分析方法测定( 鲁如坤，2 0 0 0 ) 。 4 1 2 3 土壤中铅、镉的形态测定 收获后盆栽十样风干后，过l m m 尼龙筛进行形态分级的测定，采用连续浸提 法( t e s s i er ，1 9 7 9 ) ，交换态用m g c l 2 提取，碳酸盐结合态用n a o a c 提取，铁锰 氧化态川n h 2 0 h c l ，h o a c 提取，有机结合态用h n 0 3 ，h 2 0 2 提取残渣态的消解 方法同土壤总量的。各形态的回收率为( 1 0 0 5 ) 。 表4 8 土壤中铅、镉的形态分布的提取步曩 t a b l e4 - 8s e q u e n t i a ie x t h c t i o ns c h e m e _ c c o r d i n gt e s s i e r ( 1 9 7 9 ) 4 1 2 4 数据分析 所有实验数据用s p s s l o o 统计软件分析。 中国农业科学院博士学位论文第四章不同钾肥对土壤镉、铅植物有效性的影响 4 1 3 结果与分析 4 1 3 1 钾肥对不同铅水平下小油菜生物量的影响 由衷4 9 可知，在孤种铅污染水平f 其毒害作用并不十分明显，在施川相同 钾肥时随铅污染浓度的增加油菜生物量并未有明显下降。而钾肥对油菜的生长 r 一定的影响，第一季盆栽在p b 2 水平下施k 2 s 0 4 和k h 2 p 0 4 使生物量比对照分 圳增产62 9 和1 4 8 6 ；在铅污染水平一致的情况下，第二季盆栽中仍是施k 2 s o 承fk h2 p o ；有显著的增产作用，另外k n 0 3 在p b 2 水平时也有一定的效果；第三 季盆栽中施i _ ；j 钾肥的处理均使生物量有显著的增加，这可能经过两季的耗竭钾素 产生缺乏所致。总趋势是在污染水平一致时，四种钾肥当中以施用的k h 2 p o 。产 鼙摄高，其次是施用k z s 0 4 的处理，而不施钾肥的产量最低。 表4 9 不同钾肥下不同锸水平的小油菜生物量( 克，盆) t a b i e4 - 9r a p eb j o m 卫s su n d e rd i f f e r e n tp o t 叠s s i u m n dp bl e v e l s ( g ，p o t ) 处理第一季生物量第二季生物量第三季生物量 注：甲均仃i sd ( n = 4 ) ，相同列的柏同字母表示币显著( p 00 5 ) 4 1 3 2 不同钾肥对植株吸收铅量影响 在第一季所有钾肥均使植株体内铅的浓度有不同程度的r 降，与不施肥的对 j 相比p b l 水平以k 2 s o 处理下降的最多，而p b 2 水平下降最多的是k h 2 p 0 4 处 理( 图4 9 ) 。二季中p b l 水平下施用钾肥后植株吸收铅均降低，以k h 2 p 0 4 肥的 处理最低，l ( 2 s o 处理次低。而p b 2 水平下施k c l 处理显著增加了铅的浓度， k h2 p o 一肥的处理正好相反。到第三季k h 2 p o 处理表现仍然最好，使p b l 、p b 2 3 4 中国擞业科学院博士学位论文第四章不同钾肥对土壤镉、铅植物有效性的影响 水平f 植株体内铅分别下降了3 5 5 6 ，4 5 3 8 ：另外在p b 2 水平下k 2 s 0 4 和k n o3 也均使植株含铅量显著下降：而k c l 在p b 水平下显著增加了铅浓度，p b 2 水平 rr 有增加吸收的趋势但未达显著水平。由此可知，k h 2 p o t 能够抑制植株吸收铅， k ，s o 。和k n o ，肥也有一定的抑制作用，相反k c l 却促进了植株对锚的吸收。但 k c l 促进铅吸收的效应在其低用量下并未显示，因第一季k c l 施用鼍为o 1 l g k k g 十壤时，两种污染水平均朱表现出促进的趋势，而到第二季在连续施川o 1 l g k k g 十壤时，也即十壤中氯离子累积到一定量，才对铅的吸收有明显的促进。本课题 绸另外开展的不同形态氮肥对铅影响的试验中，第一季施爿jn h 4 c l 就显著增加植 物对铅的吸收，原因之一是其带入的氯离子为本试验的3 倍，而且可能铵离子的 导致十壤酸化的效果大于钾离子的。 儡7 0 6 0 三5 0 世 避 露 擎 留 蜷 型 0 对照 氯化钾硝酸钾硫酸钾磷酸_ 氡钾 ，。1 。1 1 。一 i ! ! ! ! 里堕! ! 堕! l 时熙氯化钾硝酸钾硫酸钾磷酸氧钾 匝亟垂亘回 如m 0 一里，县占赵露菩釜擎靼 中网农业科学院博士学位论文 第四章不同钾肥对土壤镉、铅植物有效性的影响 儡 丘 b 0 s 赵 爱 舞 擎 釜 爨 坦 】0 0 对雕氯化钾硝酸钾硫酸钾磷酸_ 氧钟 匦亘亟匦 图4 9 不同钾肥单铅污染时植株吸收铅的浓度( 上为一季，中为二季，下为三季) f i 2 u r e4 9c o n c e t r 4 “o no fp bt nt h es h o o to f2 r o w ni np b c o n t 叠m i n 叠t e ds o i l r e c e v l n gd i f f e r e n tp o t - s s i u m ( m gi 【g 1 ) ( t o p ：f l r s ts e _ s o n ；m e d i u m ：s e c o ds e 叠s o n ； b o “o m ：t h i r ds e 叠s o n ) 丑) m e 叠n 士s d ( n = 4 ) ；c “u m nw “ht h es _ m ei e t t e r si nt h e s 叠m ep o t - s s l u mt r e a t m e n ta r en o ts t g n i n c 叠n t l yd l f f e r e n t 曩tp o 0 5 4 1 3 3 钾肥对不同镉水平下小油菜生物量的影响 类似下以上不同铅处理的结果，两种锸污染水平对植株生物鼋并无太大影响 而且不同污染水平之闯也无差异表现为在施用相同钾肥时，随镉污染浓度的增 加油菜生物量并未有明显下降( 表4 1 0 所示) 而钾肥对油菜的生长有一定的影 响，第一季盆栽在c d 2 水平下k h 2 p o 使生物量比对照增产8 2 ；在镉污染水平 一致的情况f ，第二季盆栽中仍是施k h 2 p o 有显著的增产作_ f j ，另外k 2 s o 在 c d 2 水平时也有一定的效果；第三季盆栽中施用钾肥的处理均使生物量有显著的 增加，这可能是经过两季的耗竭钾素产生缺乏所致。 表4 1 0 不同钾肥不同锅水平下小油菜的生物量( 克，盆) ! ! ! ! ! ! ：! ! 墨! ! ! ! ! ”! ! ! ! ! 坚! ! 壁! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 坚! ! 璺! ! ! ! ! ! ! ! g ! ! ! ! 一 处理 第一季生物量第二季生物量第三季生物量 3 6 中国农业科学院博士学位论文第四章不同钾肥对土壤镉、铅植物有效性的影响 l 里! ! ! ! 塑! 里! ! ! l 图4 1 0 不同钾肥单镉污染时植株吸收镉的浓度( 上为一季，中为二季，下为三季) f i 2 u r e4 1 0c o n c e t r a t i o no fc di nt h es h o o to fg r o w ni nc d c o n t 2 m i n 叠t e ds o i i r e c e v i n gd i f f e r e n tp o t 叠s s j u m ( m gk g ) ( r o p ：f l r s ts e 量$ o n ；l e d i u m ：s e c o ds e 曩s o n ； b o t t o m ：t h i r ds e 囊s o n ) 8 ) m e 鱼n s d ( n = 4 ) ；c o l u m nw i t ht h es 叠m el e “e r si nt h e s a m ep o t 叠s s i u mt r e a t m e n t 叠r en o ts i 2 n t f i c 叠n t l yd i f f e r e n t4 tp 0 0 5 4 1 3 5 复合污染下不同钾肥对植株生物量的影响 在前两季两种复合污染水平下其毒害作用并不表现施用相同钾肥时，随复 合污染水平的增加油菜生物量并未有明显下降( 如表4 1 l 所示) 。到第三季时， 除k h 2 p 0 4 处理外同种钾肥处理c d 2 p b 2 水平下的生物量比对照和c d l p b i 有显著的 f 降。在污染水平一致的情况下。第二季盆栽中所有钾肥都表现出不同程度的增 产作用，而以k h 2 p 0 4 的效果晟为显著，三种污染处理当中分别比各自的对照增 产3 8 ，8 、7 7 8 、6 5 6 i 第三季盆栽中情况与之类似，与各自对照相比k h 2 p o 的增产率分别为7 2 9 、2 5 9 、6 8 3 。总趋势是在污染水平一致时，四种钾肥 当中以施用的k h ：p o 。产量最高，其它三种钾肥增产效果相近，而不施钾肥的产 鼙最低。 3 8 跖 加 垢 m o o (8占越避譬骠墨蛙嚣套 中国农业科学院博士学位论文第四章不同钾肥对土壤铅、镉有效性的影响 表4 1 1 不同钾肥不同复台污染水平下小油菜的生物量( 克，盆) ! ! ! ! ! ! ：! ! 圣! 壁! 窆! ! 翌! ! ! ! ! ! ! ! 皇! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 竺! ! 皇! ! ：兰垒! ! ! ! ! ! ! ! ! g ! g ! 壁! ! ) 处理第一季生物量第二季生物量第三季生物量 滓：甲均值s d ( n = 4 ) ，相同列的相同字母表示不显著( p 0 0 5 ) 4 1 3 6 复合污染下钾肥对檀株吸收铅、镉的影响 在低复合污染处理三季盆栽几种钾肥均未表现出促进镉吸收的效果，k h 2 p 0 4 均降低了植株对镉的吸收，与符自对照相比分别下降1 8 1 8 、4 8 3 9 、5 7 5 7 ， 效果逐步增加( 图4 1 l 和4 12 ) 。对于高复合污染在第一季与低复合的相似，而 在_ 二、二季中k c l 对镉吸收的促进作用又开始出现，二、三季与各自对照相比镉 吸收分别增加13 2 9 、1 8 0 3 ，而k h 2 p o 作用与之相反 在低复合污染处理三季盆栽几种钾肥对铅的影响相似于对镉的效果。k h 2 p 0 依然是极显著的抑制铅吸收的作用，与各自对照相比铅吸收分别下降2 8 8 9 、 3 4 3 5 、4 6 8 7 ，效果逐步增加。对于高复合污染k c l 在第一季便表现有增加铅 吸收的 x 中困农业科学院博士学位论文第四章不同钾肥对土壤铅、镉有效性的影响 刈照 氯化钾硝酸钾硫馥钾磷酸二氢丰甲 晤面而面i i 丽i i 历面1 对照 氯化钾硝瞳钾 硫瞳钾磷酸二氢钾 叵画互亟巫函圃 对照 氯化钾硝酸钾硫酸梆 磷酸= 氢钾 匝巫巫巫亘圃 图4 1 1 不同钾肥铅镉复合污染下植株吸收镉的量( 以上依次为一季、二季、三季) f i g u r e4 1 1c o n c e t r 叠t i o n0 fc di t h es h o o to fg r o w nl nc d c o t - m i n t e ds o i l r e c e v i n gd i f f e r e n tp o t a s s i u m ( m gk g 。) ( t o p ：f i r s ts e _ s 口；m e d i u m ：s e c o n ds e - s o n ； b o t t o m ：t h i r ds e a s o n ) a ) m e 叠n 士s d ( 1 4 ) ；c o i u m nw i t ht h es 叠m el e t t e r si nt h e s a m ep o t a s s i u mt r e 叠t m e n ta r en o ts i g n i f i c 毫n t i yd i f f e r e n ti tp 。也就是说单纯的k 离子也有促使铅有效性增强的趋势。确实在k 不同 水平处理下植株体内的铅含量也有一定的增加。刘秀梅等( 2 0 0 2 ) 的研究认为， 少茧的k 会促进植物对p b 的吸收，随着k 浓度的增加，植物含p b 量下降，说明 高浓度的k 抑制植物对p b 的吸收。只是本研究的k 未表现出抑制的作用。以往 研究k 对重金属的影响时，经常是以k c l 的形式来添加的，研究者经常忽略了 c l 的作朋，而只强调k 的作用。因此得到的结论有失偏颓。本试验排除了阴离子 的影响，得到了相对单的k 的影响效果。 o (1宕j一趟铎譬cll饕媳翳=二 阳加m 0 1n)型避g$廿癸缝鲜_干 主垦垒些i 耋墼墼! 圭兰竺鲨兰互竺耋至雪竺曼翌圭苎箜：塑要兰堡兰星肇。 01 0 02 0 03 0 04 0 0 添加k 的浓度( u g g ) 01 0 02 0 03 0 04 0 0 添加k 的浓度( u g g ) 图4 2 0 施入k n 0 3 后土壤溶液的铅浓度( 上为赤红壤，下为黄棕壤) f i g u r e 4 2 0 p bc o n c e n t r 丑t i o no fs o i ls o l u t i o u n d e rk n 0 3f e r t i l t z e r ( t o p ：r e d i a t e r s o i ；b o t t o m ：y e i i o wb r o w ns o i i ) 圈4 2 l 表明赤红壤上随k 2 s 0 4 施入量的增加，土壤溶液的铅也在显著增多， 第二二季增加幅度较大，s 4 水平比对照铅增加了9 7 8 。而在黄棕壤上情况也类似， 只是曲线较为平缓。也就是说硫酸根离子也有促使铅有效性增强的趋势，但在赤 红壤上植株体内的铅含量确实有一定的增加，黄棕壤却表现为植株含铅量有下降 的趋势。 5 6 伯印如加m 0 1暑兀一越譬$岳蜒瓣垮卅 加印印加如0 一笋一越避譬露餐终雄叫 三星尘兰墼兰堕苎圭兰竺丝兰至罂耋至璺塑翌型圭墨翌：竺互翌兰：l 錾 ol o o2 0 03 0 0 添加k 的浓度( u g g ) o1 0 02 0 0 3 0 0 4 0 0 添加k 的浓度( u g g ) 图4 - 2 l 施入k 2 s 0 后土壤溶液的铅浓度( 上为赤红壤下为黄棕壤) f i g u r e4 - 2 1p bc o n c e n t r a t i o no fs o i ls o l u t i o nu n d e rk 2 s 0 4f e r t i i i z e r ( t o p ：r e d i a t e r s o i ；b o t t o m ：y e o wb r o w ns o i l l 赤红壤上随k h 2 p 0 。旌入量的增加，土壤溶液的铅在显著减少，只是第一季 曲线较为平缓，第二季降低幅度较大，p 5 水平比对照铅减少了4 4 9 8 。而在黄棕 壤上情况也如此，p 5 水平比对照铅减少了6 3 8 3 ( 如图4 - 2 2 )