镉低积累作物的筛选及其与钝化剂联用对镉污染农田的修复作用

来源 :浙江工商大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xrong19730911
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近几年由于工业生产、交通运输及固体废弃物的排放等不断增加,导致我国农田镉(Cd)污染问题日益严重。Cd对农田土壤的污染引起了人们对食品安全性的广泛关注。为了充分利用农田并控制其带来的健康风险,本论文通过在中轻度(0.28~0.58 mg·kg-1)Cd污染的土壤上种植不同作物品种,筛选出安全的低积累Cd作物和品种。进而选用6种钝化剂及对Cd低积累的6种水稻和3种油菜,筛选出钝化效果最佳的钝化剂,探讨钝化剂对土壤理化性质的影响,并提出可以在浙江省轻中度Cd污染农田土壤上保障水稻、油菜安全生产的方法,以实现边修复边生产的目的。主要的研究内容与结果如下:(1)选择42个水稻品种、26个小白菜品种及171个油菜品种,进行田间小区实验,在作物收割后,测定作物不同部位的Cd含量,结果表明水稻品种浙两优274、绍糯9714和嘉禾58与小白菜品种德高夏绿与黑叶矮脚青,均低于国家食品污染物限量标准GB2762-2017(≤0.2 mg·kg-1),为Cd低积累作物。蔬菜茎叶部位积累的重金属高于果实及块根,油菜Cd含量由高到低依次为茎叶>根>油菜荚>油菜籽粒,油菜籽粒Cd含量超标率仅有27.49%,说明油菜在低Cd污染土壤上种植较安全。Cd污染农田种植油菜和蔬菜可减少土壤中Cd含量,其中种植油菜可使土壤Cd每年减少5‰。因此,可通过Cd低积累品种的水稻-油菜和水稻-蔬菜连作模式,实现边修复边生产的目的。(2)为保障作物的安全生产,进而采用低积累作物与施加钝化剂联合施用方法在中轻度(0.28~0.58 mg·kg-1)Cd污染的土壤上,进行田间小区实验。选用钝化剂(钙镁磷肥、秸秆、硅藻土、蚕沙有机肥、有机碳肥、动物骨粉)及产量较高的6个水稻品种(常规水稻品种选择秀水134、嘉禾218、嘉禾58;杂交稻品种选择甬优9号、甬优12号、春优84)和3个油菜品种(浙优50、浙双72和浙优杂1号)。施加不同钝化剂后,在作物成熟期收获并检测不同品种水稻和油菜籽粒中Cd含量,结果表明施加钙镁磷肥、蚕沙有机肥处理对常规水稻Cd的钝化效果较好,Cd的钝化效果高达43.75%~75%,稻米中Cd的含量均符合国家标准(GB 2762—2012)安全限量值(0.2 mg·kg-1)要求。施加钙镁磷肥和蚕沙有机肥对种植油菜品种浙双72的土壤Cd钝化效果最好,钝化效果高达76.27%和61.02%,油菜籽粒中Cd含量在安全限值(0.2 mg·kg-1)以内,并且为所有处理组中最低值。因此,常规水稻(嘉禾58、嘉禾218和秀水134)、油菜品种浙双72与钝化剂(蚕沙有机肥和钙镁磷肥)联合施用,可以保障水稻、油菜安全生产。(3)为进一步探究不同钝化剂对土壤理化性质及Cd有效态及形态变化的影响,通过盆栽试验,设置不添加任何钝化剂的对照组、施加钙镁磷肥、秸秆、蚕沙有机肥及施加有机碳肥5个处理组,探究钝化剂对土壤p H、CEC、有机质及Cd形态的影响。结果表明施加4种钝化剂均可提高土壤有机质含量和阳离子交换量,促进土壤中Cd形态向难利用态(可氧化态、残渣态)转化。土壤p H、有机质与有效态(弱酸提取态)Cd含量的相关系数分为-0.879、-0.725,CEC与有效态Cd含量没有显著相关性。说明添加钝化剂可提高土壤p H和有机质含量,从而降低与土壤Cd的有效性。其中施加钙镁磷肥和蚕沙有机肥对Cd的钝化效果最好,施加钙镁磷肥和蚕沙有机肥使p H提高到7.47和6.06,使有机质分别提高10.45%和8.35%,使Cd钝化率分别达到66.7%和133.3%。
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