论文摘要
以武汉市狮子山华中农业大学棕红壤为供试土壤，通过盆栽实验评价了堆肥对不同Cd污染水平下小白菜生长、品质以及土壤化学、生物化学性质的影响，并借助连续提取法分析了施用堆肥后土壤中Cd形态的转化，探讨了堆肥对Cd污染土壤修复的机理。实验采用全试验设计对土壤进行不同浓度的外源Cd和堆肥处理，其中，Cd处理水平为0、2、10和50 mg kg-1干土，堆肥施用量为0、30、60和120 gkg-1干土。主要研究结果如下：1．施用堆肥可明显提高镉污染的小白菜产量，改善其品质。其中，在2 mgkg-1Cd处理的土壤中，施用堆肥后小白菜的产量，叶绿素含量和维生素C含量均达到了无污染对照的水平。2．施用堆肥可有效降低小白菜对Cd的吸收。在Cd污染土壤中施用堆肥使小白菜对Cd的吸收系数下降了62．6％以上，Cd吸收量减少了56．2％以上。其中，高Cd污染水平下，堆肥对小白菜吸收Cd量的抑制效果比低Cd污染水平下的显著。3．小白菜生长量、品质以及Cd吸收量等植物效应（Fp）与堆肥施用量（X1）、土壤Cd污染水平（X2）符合以下方程：据此可获得不同Cd污染水平下，最佳植物效应时的堆肥理论施用量，将为堆肥的实际应用提供参考依据。4．施用堆肥能显著提高Cd污染土壤中的微生物量碳，促进微生物生长。在低浓度Cd处理下(2 mg kg-1)，堆肥施用后的土壤中微生物量碳含量略高于无污染对照的水平。土壤微生物量碳（Fm）与堆肥施用量（X1）、土壤Cd污染水平（X2）符合以下关系：由上述方程可估算不同Cd污染水平土壤中，微生物量达到较高水平时堆肥的理论施用量。5．施用堆肥改变了Cd污染土壤中的微生物群落组成。施用堆肥后，土壤中细菌／真菌比值和细菌／放线菌比值均明显增加。6．堆肥可显著提高Cd污染土壤中脲酶、蔗糖酶、磷酸酶及蛋白酶的活性，改善土壤生化性质。其中，在低污染浓度Cd处理下(2 mg kg-1)，施用堆肥后的土壤脲酶，蔗糖酶，磷酸酶活性达到甚至高于无污染对照的水平。土壤酶活性总效应（Fe）与堆肥施用量（X1）、土壤Cd污染水平（X2）符合以下关系：据此可获得不同Cd污染水平土壤中，酶活性达到最佳时堆肥的理论施用量。7．施用堆肥使土壤中水溶态和交换态Cd主要转化为有机结合态。其中，水溶态和交换态Cd浓度降低了47．8％～69．8％，土壤有机结合态Cd增加了1．8～13．3倍。在未施用堆肥的Cd污染土壤中各形态比例为：水溶态和交换态>无机结合态>残留态、有机结合态；施用堆肥后各Cd形态比例则为：有机结合态、无机结合态>残留态、水溶态和交换态。因此施用堆肥降低了土壤Cd的生物有效性，从而修复受污染的土壤-小白菜系统。通径分析显示，土壤有机质含量的升高以及微生物作用的增强是堆肥使土壤中水溶态和交换态Cd转化为有机结合态的主要原因。结果表明，堆肥对不同Cd污染水平的土壤均具有良好的修复效果，利用堆肥对华中地区受重金属污染的土壤修复具有一定的可行性。由于土壤重金属污染的复杂性，且影响因素较多，堆肥修复污染土壤的田间应用及用量标准等仍有待大田试验做进一步的探讨。