土壤镉污染及农艺调控对苹果树体镉积累影响的研究

论文摘要

以10年生盆栽红富士苹果为试材,通过土施氯化镉溶液研究了土壤镉污染对苹果叶片光合作用、果实品质的影响和土壤不同形态（可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态）镉含量的变化,探索了土施3种改良剂（磷酸二氢钾、生物有机肥、氧化钙）对土壤镉污染的调控效果。研究结果表明:1.苹果发育各时期土壤全镉、可交换态（ Ex.）、碳酸盐结合态（ B.C.）、铁锰氧化物结合态（ B.I.M.）、有机结合态（ B.O.M.）、残渣态（ Re.）镉含量均为高剂量(40 mg·kg-1)>中剂量(20 mg·kg-1)>低剂量(5 mg·kg-1),均与土壤镉含量呈显著或极显著正相关。各形态镉含量为:可交换态>铁锰氧化物结合态>残渣态>碳酸盐结合态>有机结合态。土壤全镉、土壤可交换态、土壤碳酸盐结合态、土壤铁锰氧化物结合态、土壤有机结合态镉含量均呈乘幂指数减少的趋势,残渣态镉含量呈指数增加的趋势。2.苹果发育各时期土壤镉含量为:盛花期（4-23）>生理落果期（6-23）>果实膨大期（8-23）>果实成熟期（10-23）。0～80 cm、0～60 cm和0～40 cm深度镉处理在盛花期（4-23）至生理落果期（6-23）的土壤镉含量减少量最大,占全年总减少量的比例最高,0～20 cm深度土壤镉处理在生理落果期（6-23）至果实膨大期（8-23）土壤镉含量减少量最大。3.苹果不同发育时期叶片镉含量与土壤镉含量呈显著或极显著正相关（相关系数>0.7117）。一年中随发育时期的推移,叶片镉含量逐渐增加,到果实缓慢生长期（9月23日）达到最高,之后下降;苹果果实镉含量随土壤镉含量的增加而增多,两者在果实成熟期呈极显著正相关（相关系数0.9834）,其拟合公式为:y=0.0248x0.2001。按无公害苹果果实镉的最大允许量为0.03 mg·kg-1推算,在试验所用的壤质褐土（pH 7.133）进行的无公害苹果生产的土壤镉含量阈值为2.59 mg·kg-1。4.苹果发育各时期叶片总叶绿素含量、叶片叶绿素a、b含量、叶片净光合速率、叶片蒸腾速率、叶片气孔导度均为:零剂量(0 mg·kg-1)>低剂量(5 mg·kg-1)>中剂量(20 mg·kg-1)>高剂量(40 mg·kg-1)。叶片总叶绿素含量、叶绿素a、b含量、叶片净光合速率、叶片蒸腾速率、叶片气孔导度与土壤镉含量均呈极显著负相关。苹果果实单果重、果实硬度、果实横纵径、果型指数、果实总糖、果实葡萄糖、果实果糖、果实还原糖、果实可溶性固形物含量均为:零剂量(0 mg·kg-1)>低剂量(5 mg·kg-1)>中剂量(20 mg·kg-1)>高剂量(40 mg·kg-1),均与土壤镉含量呈显著或极显著负相关;苹果果实可滴定酸含量与土壤镉含量无显著相关性。5.苹果园土施3种改良剂处理可交换态镉含量、苹果叶片、果实镉含量分别低于未施改良剂处理9.9%～36.6 %、3.1%～41.6 %、0.5 %～53.9 %;土壤碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态镉含量分别高于未施改良剂处理6.2 %～61.2 %、0 %～91.7 %、0 %～314.7 %、0 %～57.9 %。方差分析结果表明,在本试验所设的农艺调控措施中以土施1 g·kg-1磷酸二氢钾+200 g·kg-1生物有机肥+20 g·kg-1氧化钙的土壤镉污染调控效果最好。根据此处理的土壤全镉含量与苹果果实镉含量拟合公式得出,土壤镉农艺调控极限值为11.59 mg·kg-1。3种土壤改良剂中,以氧化钙对土壤可交换态镉含量、残渣态镉含量、苹果叶片镉含量、果实镉含量的调控效果最好,直接通径系数分别为-0.4494～-0.7924、0.8581～0.9445、-0.6671～-0.7652、-0.7832～-0.9027;磷酸二氢钾对土壤碳酸盐结合态镉含量、铁锰氧化物结合态镉含量的的调控效果最好,直接通径系数分别为0.8097～0.9079、0.8527～0.9327;有机肥对有机结合态镉含量的调控效果最好,直接通径系数为0.7663～0.8903。6.土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态镉含量与苹果叶片、果实镉含量的多元线性回归拟合方程达到显著或极显著水平。土壤碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态镉含量与苹果叶片、果实镉含量呈负相关。土壤碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态镉含量越高,土壤镉的生物有效性越低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤镉含量的基准值
• 1.2.2 土壤镉污染现状与污染来源
• 1.2.3 土壤镉污染的治理与修复
• 1.2.4 土壤镉存在形态及其生物有效性
• 1.2.5 镉在土壤中的迁移规律
• 1.2.6 土壤镉污染对植物的影响
• 1.2.7 镉的生物富集
• 2 研究内容与方法
• 2.1 土壤镉污染对土壤镉含量及苹果树体镉含量的影响
• 2.1.1 试验地概况
• 2.1.2 试验材料
• 2.1.3 试验方法
• 2.2 农艺调控措施对苹果园土壤镉含量的影响
• 2.2.1 试验地概况
• 2.2.2 试验材料
• 2.2.3 试验方法
• 2.3 镉在土壤中的淋溶规律
• 2.4 技术路线
• 3 结果与分析
• 3.1 不同镉剂量处理土壤各形态镉含量的年变化
• 3.1.1 土壤全镉含量的年变化规律
• 3.1.2 土壤可交换态镉含量的年变化
• 3.1.3 土壤碳酸盐结合态镉含量的年变化
• 3.1.4 土壤铁锰氧化物结合态镉含量的年变化
• 3.1.5 土壤有机结合态镉含量的年变化
• 3.1.6 土壤残渣态镉含量的年变化
• 3.1.7 土壤不同形态镉含量的动态变化规律
• 3.2 不同土壤深度镉处理土壤镉含量的动态变化
• 3.3 土壤镉污染农艺调控对土壤不同形态镉含量的影响
• 3.3.1 土壤镉污染农艺调控对土壤可交换态镉含量的影响
• 3.3.2 土壤镉污染农艺调控对土壤碳酸盐结合态镉含量的影响
• 3.3.3 土壤镉污染农艺调控对土壤铁锰氧化物结合态镉含量的影响
• 3.3.4 土壤镉污染农艺调控对土壤有机结合态镉含量的影响
• 3.3.5 土壤镉污染农艺调控对土壤残渣态镉含量的影响
• 3.4 土壤镉含量对叶片、果实镉含量的影响
• 3.4.1 土壤镉含量对叶片镉含量的影响
• 3.4.2 土壤镉含量对果实镉含量的影响
• 3.5 土壤镉含量对叶片光合作用的影响
• 3.5.1 土壤镉含量对叶片叶绿素含量的影响
• 3.5.2 土壤镉含量对叶片净光合速率的影响
• 3.5.3 土壤镉含量对叶片蒸腾速率的影响
• 3.5.4 土壤镉含量对叶片气孔导度的影响
• 2 浓度的影响'>3.5.5 土壤镉含量对叶片胞间C0₂浓度的影响
• 3.6 土壤镉含量对果实品质的影响
• 3.6.1 土壤镉含量对果实单果重的影响
• 3.6.2 土壤镉含量对果实硬度的影响
• 3.6.3 土壤镉含量对果实横纵径、果形指数的影响
• 3.6.4 土壤镉含量对果实总糖含量的影响
• 3.6.5 土壤镉含量对果实葡萄糖含量的影响
• 3.6.6 土壤镉含量对果实果糖含量的影响
• 3.6.7 土壤镉含量对果实还原糖含量的影响
• 3.6.8 土壤镉含量对果实可滴定酸含量的影响
• 3.6.9 土壤镉含量对果实可溶性固形物含量的影响
• 3.7 土壤镉污染农艺调控对苹果叶片、果实镉含量的影响
• 3.7.1 土壤镉污染农艺调控对苹果叶片镉含量的影响
• 3.7.2 土壤镉污染农艺调控对果实镉含量的影响
• 3.8 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实品质的影响
• 3.8.1 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实单果重的影响
• 3.8.2 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实硬度的影响
• 3.8.3 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实横径的影响
• 3.8.4 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实纵径的影响
• 3.8.5 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实果型指数的影响
• 3.8.6 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实总糖含量的影响
• 3.8.7 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实葡萄糖含量的影响
• 3.8.8 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实果糖含量的影响
• 3.8.9 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实还原糖含量的影响
• 3.8.10 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实可滴定酸含量的影响
• 3.8.11 农艺调控措施对土壤镉污染苹果果实可溶性固形物含量的影响
• 3.9 土壤不同形态镉的生物有效性
• 3.10 土壤镉污染农艺调控对土壤镉含量阈值的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 6 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 个人简历
• 致谢