论文部分内容阅读
随着工业“三废”排放的增多,我国农田土壤镉(Cd)污染现状日益严重。在不改变耕地利用现状的前提下,通过施加改良剂来修复受Cd污染的农田,对保证我国粮食安全生产具有重要意义。本研究以受不同程度Cd污染的棕壤(5.0 mg/kg和10.0 mg/kg)为供试土壤,采用盆栽试验的方法,研究施加低量Mn(20 mg/kg的MnSO4)、中量Mn(200 mg/kg的MnSO4)和高量Mn(2000 mg/kg的MnSO4)改良剂对土壤Cd赋存形态、玉米生长发育及吸收Cd的影响,为修复Cd污染土壤及保障玉米安全生产提供理论依据。主要结论如下:(1)与未施Mn处理相比,在5.0 mg/kg和10.0 mg/kg的Cd污染土壤中,施加低量Mn和中量Mn处理的土壤pH均无显著变化,而施加高量Mn处理的土壤pH显著下降;施加Mn的各处理均显著提高了土壤阳离子交换量。在5.0 mg/kg的Cd污染土壤中,低量、中量和高量Mn处理使土壤可交换态Cd含量分别减少了9.4%、6.29%和4.75%,低量Mn处理使土壤残渣态Cd含量提高了12.14%,中量和高量Mn处理对土壤残渣态Cd含量无显著影响;低量、中量和高量Mn处理的铁锰氧化物结合态Cd含量分别提高了1.78%、5.21%和7.97%。在10.0 mg/kg的Cd污染土壤中,低量、中量和高量Mn处理使土壤可交换态Cd含量分别减少了30.81%、28.78%和13.78%,使残渣态Cd含量分别增加了25.07%、18.90%和4.90%,使有机结合态Cd含量分别下降了0.51%、0.86%和0.95%。(2)与未施Mn处理相比,低量Mn处理的玉米根长、根表面积、根体积和根平均直径均显著增加;中量Mn处理对5.0 mg/kg Cd污染土壤中的玉米根长和根表面积有促进作用,而对根体积和根平均直径无显著影响,对10.0 mg/kg Cd污染土壤中玉米根系各形态参数影响不显著;高量Mn处理条件下,两种污染土壤的玉米根长、根表面积、根体积和根平均直径均显著下降。施加低量和中量Mn处理玉米的总生物量均显著高于对照,低量Mn处理的玉米总生物量和产量最大。(3)施加低量和中量Mn处理显著降低了玉米根、茎、叶和籽粒的Cd富集系数,高量Mn处理提高了玉米根、茎对Cd的富集系数,降低了叶和籽粒对Cd的富集系数。在5.0 mg/kg的Cd污染土壤中,低量、中量和高量Mn处理使籽粒的Cd含量分别减少了53.85%、48.72%和46.15%;在10.0 mg/kg的Cd污染土壤中,低量、中量和高量Mn处理使籽粒的Cd含量分别减少了50.00%、52.33%和38.37%。(4)在5.0 mg/kg的Cd污染土壤中,施加低量Mn处理使玉米各部位细胞壁中Cd所占比例显著高于对照,细胞器中Cd所占比例显著低于对照;在10.0 mg/kg的Cd污染土壤中,施加中量Mn处理使玉米根、叶、籽粒细胞壁中Cd所占比例显著提高,施加低量Mn显著提高玉米茎细胞壁中Cd所占比例,并且降低细胞器中Cd所占比例。(5)在两种Cd污染浓度土壤中,低量和中量Mn处理对光合作用的各项参数均有促进作用,而高量Mn处理抑制了光合作用的各项参数。从经济成本及玉米各部位吸收Cd含量等方面考虑,20 mg/kg的MnSO4对土壤Cd污染修复效果最佳。