钾肥伴随阴离子对土壤铅和镉有效性的影响及其机制

论文摘要

探明离子共存时,土壤中Cd、Pb的形态转化与迁移,理论上可以揭示离子与土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Cd、Pb行为调控;实践上可为Cd、Pb污染防治的改良剂和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(Cl-,NO3-,SO42-,H2PO4-)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—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） 两种土壤镉、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K2SO4、KH2PO4处理的效果较为显著,特别是KH2PO4一直表现为降低镉、铅有效态的作用。只是KH2PO4在复合污染的土壤上效果较低于单一污染,黄棕壤上镉、铅单一污染时各自的有效态平均分别下降了29.63%、33.73%,而复合污染时分别下降仅为12.53%、27.91%。总体来看,相同的污染水平下,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于黄棕壤。 （2）四种伴随阴离子存在下,两种土壤对铅、镉的吸附等温线均可用Freundlich方程来拟合: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H2PO4>SO42->Cl-≈NO3-。总体来看,阴离子对赤红壤上铅、镉的吸附影响更大些。磷酸根增强了土壤对铅或是镉离子的吸附,次之为硫酸根。铅在两种土壤上的解吸量平均仅占吸附量的0.06-1%,说明两种土壤上吸附铅均以专性吸附为主;而镉在赤红壤的解吸率<3%,黄棕壤解吸率为1.4-19.2%,表明镉在赤红壤仍以专性吸附为主,而黄棕壤还存在部分非专性吸附。从吸附过程看,磷酸根使土壤中镉或铅离子吸附量增加,土壤溶液镉或铅离子的有效性极大地下降,硫酸根较之作用小些,氯离子和硝酸根的影响很小。由于两种土壤对镉、铅吸附机理不同,对其有效性的影响也各异,伴随阴离子对镉有效性的影响更大。 （3）在镉中度污染土壤上连续种植作物并在每季施用不同的钾肥,第一季作物上KCl并未明显改变作物对镉的吸收量,从第二季开始,施用KCl的作物镉吸收量开始增加,且第三季高于第二季;KCl影响植物铅吸收的效果与镉的情况相似。这说明KCl促进植物铅、镉的吸收即提高铅镉的生物有效性只有在KCl施用量较高时才会表现出来。在三季作物种植中,KH2PO4始终表现为显著降低植株对铅、镉的吸收。另外,复合污染与单一污染相比,总趋势是镉的吸收略为增高,而铅的吸收并无明显差别,说明铅的存在提高了镉的植物有效性,而镉对铅的植物有效性无影响。 （4）土壤铅、镉形态转化分析表明,SO42-和H2PO4-特别是后者可促进水溶交

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤环境中铅、镉的生物有效性
• 1.1.1 土壤中铅的形态及其生物有效性
• 1.1.2 镉的形态转化及其生物有效性
• 1.2 施肥影响土壤重金属行为的研究进展
• 1.2.1 N、P、K肥对土壤重金属形态的影响
• 1.2.2 N、P、K肥对土壤吸附和解吸重金属的影响
• 1.2.3 N、P、K肥对土壤中重金属植物有效性的影响
• 1.2.4 结语与展望
• 1.3 阴离子对土壤-植物系统中重金属的作用
• 3的作用'>1.3.1 Cl和NO₃的作用
• 1.3.2 硫酸根离子的作用
• 1.3.4 磷酸根的作用
• 1.4 存在的问题
• 1.5 研究意义
• 1.6 主要研究内容
• 1.7 技术路线图
• 第二章 不同钾肥对土壤铅、镉有效态的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 供试土壤
• 2.2.2 试验设计
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 钾肥对两种土壤上铅、镉有效态的影响
• 2.3.2 钾肥对两种土壤上铅、镉有效态的影响
• 2.3.3 钾肥对两种土壤上pH的影响
• 2.4 小结
• 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
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 供试土壤
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 等温吸附试验
• 3.3.1.1 对铅的吸附
• 3.3.1.2 对镉的吸附
• 3.3.2 解吸试验
• 3.3.2.1 铅的解吸
• 3.3.2.2 镉的解吸
• 3.4 小结
• 第四章 不同钾肥对土壤铅、镉植物有效性的影响
• 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
• 4.1.2 材料与方法
• 4.1.2.1 盆栽试验
• 4.1.2.2 测定方法
• 4.1.2.3 土壤中铅、镉的形态测定
• 4.1.2.4 数据分析
• 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
• 4.1.3.2 不同钾肥对植株吸收铅量影响
• 4.1.3.3 钾肥对不同镉水平下小油菜生物量的影响
• 4.1.3.4 不同钾肥对植株吸收镉的影响
• 4.1.3.5 复合污染下不同钾肥对植株生物量的影响
• 4.1.3.6 复合污染下钾肥对植株吸收铅、镉的影响
• 4.1.3.7 不同处理对铅形态变化的影响
• 4.1.3.8 铅形态变化和植株铅含量间的相关分析
• 4.1.3.9 不同处理对pH的影响
• 4.1.4 讨论
• 4.1.5 小结
• 第二节 不同土壤施入钾肥后铅有效性的变化
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 材料和方法
• 4.2.2.1 供试土壤
• 4.2.2.2 试验处理
• 4.2.2.3 植株重金属及含磷量的测定
• 4.2.2.4 土壤溶液的提取
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.2.3.1 对植株茎叶干物重的影响
• 4.2.3.2 对植株吸收Pb的影响
• 4.2.3.3 不同钾肥对土壤溶液铅的影响
• 4.2.3.4 植株体内含铅浓度与土壤溶液铅浓度的分析
• 4.2.3.5 植株体内含铅浓度与植株吸收磷浓度的分析
• 4.2.4 小结
• 第五章 综合讨论
• 5.1 不同钾肥即伴随阴离子对不同土壤有效态铅、镉的影响
• 5.2 伴随阴离子对不同土壤铅、镉吸附与解吸的影响
• 5.3 不同钾肥对土壤铅、镉植物有效性影响的研究
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 本研究的创新点
• 6.3 存在不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历