【摘 要】
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随着我国工业的迅速发展,工业生产所带来的废水、废气、废渣等的排放以及采矿、冶金和农业生产等活动导致土壤重金属含量明显上升。土壤重金属会通过食物链在人体积累,对生态环境和人体健康造成严重损害。本文尝试通过施用不同土壤改良剂和轮作种植模式,研究作物对镉（Cd）和铅（Pb）的吸收、积累和转运,旨在实现农作物安全生产的同时,土壤重金属污染农田得到有效治理。本研究的主要结果如下:1.本文首先调查了施加不同钝
【基金项目】
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科技部国家重点研发计划（2016YFD0800707,2016YFD0800806）；
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随着我国工业的迅速发展,工业生产所带来的废水、废气、废渣等的排放以及采矿、冶金和农业生产等活动导致土壤重金属含量明显上升。土壤重金属会通过食物链在人体积累,对生态环境和人体健康造成严重损害。本文尝试通过施用不同土壤改良剂和轮作种植模式,研究作物对镉（Cd）和铅（Pb）的吸收、积累和转运,旨在实现农作物安全生产的同时,土壤重金属污染农田得到有效治理。本研究的主要结果如下:1.本文首先调查了施加不同钝化剂对Cd超积累植物龙葵（Solanum nigrum L.）吸收、积累和转运Cd、Pb的影响,以及钝化剂和龙葵的共同作用对土壤Cd、Pb含量和分布的影响,探究农田闲置时通过施加钝化剂与种植龙葵结合的方法修复重金属污染土壤的可行性。重金属原位污染土壤施加钝化剂后进行室外盆栽试验。试验设置4个处理:（1）熟石灰处理:施加量为10 gkg-1;（2）羟基磷灰石处理:施加量为20 g kg-1;（3）稻壳生物炭处理:施加量为50 gkg-1;（4）对照,即未添加任何钝化剂。研究结果显示,与未施加钝化剂的对照组相比,施加稻壳生物炭促进了龙葵的生长,其它两种钝化剂对生长无明显促进;三种钝化剂能不同程度降低龙葵植株地上部、根系Cd含量和地上部Pb含量,其中稻壳生物炭对根系Cd含量的降低作用最为明显;熟石灰和羟基磷灰石降低了龙葵植株中Cd、Pb的提取总量,稻壳生物炭未表现出明显降低效果;随着处理时间的延长,三种钝化剂都不同程度地降低了根际土壤DTPA-Cd、Pb含量,但三种钝化剂处理的DTPA-Cd、Pb有效态含量无显著差异;三种钝化剂都不同程度地提高根际土壤的pH值,熟石灰对根际土壤pH的提高效果最为明显。2.通过重金属原位污染土壤室外盆栽试验,研究不同钝化剂对豆科牧草箭舌豌豆（Viciasativa L.）吸收、积累和转运Cd、Pb的影响。盆栽试验也设置4个处理:（1）熟石灰处理:施加量为10 g kg-1;（2）羟基磷灰石处理:施加量为20 g kg-1;（3）稻壳生物炭处理:施加量为50gkg-1;（4）对照,即未添加任何钝化剂。试验结果显示,与对照相比,施加稻壳生物炭提高了箭舌豌豆地上部和根系的干重,其它两种钝化剂对生长无促进作用;随着处理时间的延长,三种钝化剂能不同程度地降低箭舌豌豆地上部和根系Cd、Pb含量,其中羟基磷灰石对Cd含量的降低最为明显,熟石灰对Pb含量的降低较明显。三种钝化剂中,熟石灰和羟基磷灰石的施加降低了箭舌豌豆Cd和Pb提取总量,稻壳生物炭也显著降低箭舌豌豆根系Cd提取总量。在箭舌豌豆生长系统中,三种钝化剂均能显著提高根际土壤pH值,且熟石灰对根际土壤pH的提高效果比羟基磷灰石和稻壳生物炭明显。同样,随着处理时间的延长,三种钝化剂都不同程度地降低了箭舌豌豆根际土壤DTPA-Cd、Pb含量,熟石灰和稻壳生物炭对根际土壤DTPA-Cd含量降低效果好于施加羟基磷灰石;熟石灰对根际土壤DTPA-Pb含量降低效果好于羟基磷灰石和稻壳生物炭。施加熟石灰和羟基磷灰石也提高土壤总氮含量。由于各个时期三种钝化剂处理的箭舌豌豆地上部Cd、Pb含量均符合国标（GB13078-2017）的Cd含量低于1mg kg-1和Pb含量低于30 mg kg-1的标准,因此这三种钝化剂都适用于箭舌豌豆作为牧草饲料的安全生产。3.在前面研究的基础上,通过田间试验,研究轮作种植模式下,钝化剂对冬小麦（Triticum aestivum L.）和箭舌豌豆吸收、积累和转运Cd、Pb的影响。大田试验也设置4个处理:（1）熟石灰处理:施加量为2.23t ha-1;（2）羟基磷灰石处理:施加量为4.46 tha-1;（3）稻壳生物炭处理:施加量为11.15 tha-1;（4）对照,即未添加任何钝化剂。试验结果表明,仅稻壳生物炭对第一季作物小麦的生长有促进作用,三种钝化剂都有降低小麦不同部位Cd、Pb含量的潜力,但与对照相比未达到显著水平。熟石灰显著降低了小麦根系Cd、Pb提取总量和籽粒中Cd提取总量,其它两种钝化剂对小麦不同部位的Cd和Pb提取总量也表现出了降低的效果,但与对照相比未达到显著水平。与未处理对照相比,施加稻壳生物炭提高了第二季作物箭舌豌豆根系和地上部的生长,熟石灰和羟基磷灰石对生长无促进。三种钝化剂都不同程度降低了箭舌豌豆地上部和根系Cd、Pb含量,其中羟基磷灰石和稻壳生物炭显著降低了 Cd在箭舌豌豆地上部的积累;三种钝化剂也能不同程度降低了箭舌豌豆地上部和根系Cd、Pb提取总量,熟石灰和羟基磷灰石的降低效果最好。三种钝化剂既提高了箭舌豌豆根际土壤pH值,又降低了根际DTPA-Cd、Pb含量;施加熟石灰的效果最佳。
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