纳米沸石等改良剂对镉污染稻田土壤的修复效果

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“土十条”和《土壤污染防治法》实施以来,农田土壤重金属污染的修复受到了前所未有的关注,镉污染稻田土壤成为我国西南地区农业可持续发展亟待解决的问题。本研究以纳米沸石及其组配改良剂(石灰、纳米沸石、羟基磷灰石、生物质炭按65:29:5:1的质量比混匀制成)为材料,通过田间试验研究了纳米沸石等改良剂对镉污染稻田土壤的修复效果,以期为中轻度镉污染稻田土壤的修复治理提供科学依据。研究结果表明:(1)研究区稻田土壤总体为中轻度污染状况,引起土壤潜在生态风险的重金属元素为Cd。研究区所有田块土壤Cd含量均超过风险筛选值;稻田土壤地质累积指数在-1.50~0.32之间,污染负荷指数、内梅罗综合指数、生态风险指数分别为1.006、1.951、74.44,属中轻度污染状况,Cd是土壤生态风险的主要来源。(2)纳米沸石及其组配改良剂均能达到调节稻田土壤p H值,降低土壤有效态Cd含量的效果。施用纳米沸石及其组配改良剂,稻田非根际和根际土壤p H值均有升高;随着纳米沸石及其组配改良剂施用量增加,稻田非根际和根际土壤有效态Cd含量总体呈下降趋势。(3)纳米沸石及其组配改良剂能显著降低水稻根、茎、叶、谷壳和糙米中Cd含量,明显影响Cd在水稻不同部位间的迁移。Cd在水稻不同部位的累积规律为:根>茎>叶>谷壳>糙米,在水稻各部分间的转运规律为:TF根-茎>TF根-叶,TF谷壳-糙米>TF叶-糙米>TF茎-糙米>TF根-糙米;纳米沸石能有效降低Cd从根、茎、叶向糙米的转运;组配改良剂可抑制水稻各部分对Cd的吸收累积,减少Cd向水稻地上部分的转运。(4)施用纳米沸石及其组配改良剂明显降低了稻米镉含量,可改善稻田土壤—水稻系统环境综合质量状况。纳米沸石及其组配改良剂施用后,稻米Cd含量均有降低,且组配改良剂各处理下稻米Cd含量均低于0.2 mg/kg;M1T3和M2T2处理下,综合质量影响指数分别下降34.22%、16.99%,可使稻田土壤—水稻系统环境综合质量状况分别由Ⅳ级降为Ⅲ级、Ⅲ级降为Ⅱ级。(5)纳米沸石及其组配改良剂在一定程度上减轻了Cd对水稻的毒害作用,对水稻产量有促进作用,具有推广应用的现实意义。施用纳米沸石及其组配改良剂,对水稻均有增产效果,相同施用量的组配改良剂的增产作用大于纳米沸石的增产作用,其中M2T3处理增产效果最明显,增产率为15.25%;纳米沸石及其组配改良剂的修复性价比值均大于1。综合上述结果表明,在试验区中轻度镉污染稻田上,施用纳米沸石及其组配改良剂可改善土壤环境综合质量,实现水稻安全生产;其中,纳米沸石组配改良剂处理效果较好。
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