施用稻草秸秆与工程菌对Cu、Cd污染土壤生物化学性质的影响

论文摘要

在湖北省大冶市庙宇垴村铜、镉污染土壤上进行稻草秸秆与工程菌原位修复田间小区试验,稻草秸秆的施用量为5.2 t/hm2、10.3 t/hm2和23.2 t/hm2,工程菌用量为108 CFU g-1。选取生菜为供试作物,55天后收获,采集根际和非根际土壤样品,分析研究了稻草秸秆与工程菌的施用对土壤理化性质、生物化学性质及铜、镉生物有效性的影响。获得以下主要结果：1.稻草秸秆与工程菌的施用使土壤pH、全氮量和有机质含量上升。与对照相比,施用稻草秸秆与工程菌后土壤pH上升0.23～0.66个单位,土壤全氮量增加7.4%～18.8%,土壤有机质含量升高3.2%～41.5%。2.施用稻草秸秆与工程菌后土壤可溶性有机碳含量没有规律性变化。稻草秸秆的施用显著增加根际土壤可溶性有机碳含量,比联合施用提高作用更强。根际土壤中,单施秸秆处理的土壤可溶性有机碳含量比对照增加21.9%～55.5%,比同水平联合处理增加8.8%～47.5%。非根际土壤中,低量秸秆与工程菌联合施用处理的土壤可溶性有机碳含量可比对照提高24.2%。3.稻草秸秆与工程菌的施用使土壤蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性增加。与对照相比,土壤蔗糖酶活性增加0.23～1.33倍,纤维素活性增加8.8%～37.7%,脲酶活性增加0.33～2.15倍,磷酸酶活性增加18.81%～57.2%,过氧化氢酶活性增加34.2%～64.1%。而施用稻草秸秆与工程菌后,非根际土壤蛋白酶活性提高2.53～4.51倍。根际土壤中,只有高水平稻草秸秆与工程菌的联合施用可使土壤蛋白酶活性提高27.2%；其余处理均抑制蛋白酶活性,其值降低27.7%～44.5%。4.稻草秸秆与工程菌的施用增加土壤的微生物生物量碳和微生物数量。施用稻草秸秆与工程菌后,土壤微生物生物量碳增加29.2%～143%；土壤微生物数量亦呈增长趋势,其中细菌数量增长0.64～1.48倍,真菌数量增长0.91～4.60倍,放线菌数量增长0.31～3.13倍。5.稻草秸秆与工程菌的施用降低土壤铜和镉的生物有效性。施入稻草秸秆与工程菌后,土壤生物有效态铜含量比对照降低1.9%～9.6%,生物有效态镉含量降低2.2%～20.2%。工程菌处理更有利于土壤镉生物有效性的降低,比铜的效果明显。与同水平单施秸秆处理相比,稻草秸秆与工程菌联合施用使土壤生物有效态镉含量降低1.8%～9%。稻草秸秆与工程菌的施用提高了土壤酶活性、微生物生物量碳和微生物数量等土壤生物化学指标。这不仅是因为稻草秸秆与工程菌改善了土壤pH、全氮、有机质等土壤理化性质,也与稻草秸秆与工程菌的施入降低了土壤铜和镉的生物有效性有关。并且工程菌作为对镉有高抗性的细菌,对镉的作用更明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 土壤重金属污染概况
• 1.2 重金属铜与镉的危害
• 1.2.1 重金属铜的危害
• 1.2.2 重金属镉的危害
• 1.3 土壤重金属污染的修复方法
• 1.3.1 工程治理
• 1.3.2 物理化学修复
• 1.3.3 农业生态修复
• 1.3.4 化学修复
• 1.3.5 生物修复
• 1.3.5.1 植物修复技术
• 1.3.5.2 微生物技术
• 1.4 重金属对土壤生物化学性质的影响
• 1.4.1 重金属对土壤酶活性的影响
• 1.4.2 重金属对土壤微生物的影响
• 1.5 修复对污染土壤生物化学性质的影响
• 1.6 选题背景与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.1.1 供试地点与修复剂
• 2.1.2 供试作物
• 2.2 试验设计
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 土壤基本理化性质测定
• 2.3.2 土壤中不同形态铜、镉含量的测定
• 2.3.3 土壤酶活性测定
• 2.3.3.1 蔗糖酶
• 2.3.3.2 纤维素酶
• 2.3.3.3 脲酶
• 2.3.3.4 蛋白酶
• 2.3.3.5 磷酸酶
• 2.3.3.6 过氧化氢酶
• 2.3.4 土壤微生物生物量碳测定
• 2.3.5 土壤微生物数量的测定
• 2.3.6 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 施用稻草秸秆与工程菌对土壤理化性质的影响
• 3.1.1 土壤pH
• 3.1.2 土壤全氮
• 3.1.3 土壤有机质
• 3.1.4 土壤可溶性有机碳
• 3.2 施用稻草秸秆与工程菌对土壤酶活性的影响
• 3.2.1 土壤蔗糖酶
• 3.2.2 土壤纤维素酶
• 3.2.3 土壤脲酶
• 3.2.4 土壤蛋白酶
• 3.2.5 土壤磷酸酶
• 3.2.6 土壤过氧化氢酶
• 3.3 施用稻草秸秆与工程菌对土壤微生物的影响
• 3.3.1 土壤微生物生物量碳
• 3.3.2 土壤微生物数量
• 3.4 施用稻草秸秆与工程菌对土壤铜和镉生物有效性的影响
• 3.4.1 土壤铜生物有效性
• 3.4.2 土壤镉生物有效性
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢