长期定位试验下不同农艺措施对土壤镉含量及有效性的影响

作     者：梁玉文 

作者单位：湖南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄运湘

授予年度：2021年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：长期定位试验 秸秆还田 绿肥种植 阴离子肥料 红壤旱地 红壤性水稻土 重金属镉 

摘      要：随着工农业生产的快速发展,环境中重金属污染问题日趋严重。粮食作物重金属超标现象时有报道,已严重危害我国粮食的安全生产。因此如何合理修复土壤重金属污染、防止重金属的农田输入,是目前急需解决的重要环境问题。本研究选取中国农业科学院祁阳红壤站3个长期定位试验作为研究对象,通过取样分析和数据统计,探明长期农田养分管理系统（始于2008年）、水稻不同种植制度（始于1982年）、水稻阴离子肥料（始于1975年）对土壤镉含量及有效性的影响。为农田土壤的合理管理和安全生产提供科学依据。本研究主要结论如下:（1）长期不同农田养分管理试验结果表明,长期施用化肥处理土壤总镉和有效态镉含量低于不施肥处理。施肥处理中,NPK1（施肥地上部不还田处理）和NPK2（施肥地上部半还田处理）土壤总镉和有效态镉含量显著低于NPK3（施肥地上部全还田处理）,较NPK3分别下降了33.2%和17.3%。NPK1土壤总镉和有效态镉含量显著低于CK1（无肥地上部不还田处理）,下降幅度分别34.4%和51.1%。NPK2土壤总镉和有效态镉含量显著低于CK5（无肥无耕作地上部全部还田处理）,下降幅度分别为26.9%和57.7%。NPK2和NPK3土壤交换态镉、碳酸盐结合态镉含量较CK5显著降低42.5%～62.1%和32.9%～59.2%;土壤有机结合态镉含量NPK2和NPK3显著高于CK5,较CK5上升150%～275%。相关分析结果表明,土壤总镉含量与CEC呈显著正相关;土壤有效态镉含量与p H、CEC呈极显著正相关;土壤可交换态镉含量与p H呈极显著正相关,与有机质含量呈极显著负相关;土壤碳酸盐结合态镉与有机质、络合态铁含量呈显著负相关;土壤有机结合态镉与有机质含量呈极显著正相关,与络合态铁含量呈显著相关;（2）长期不同水稻种植制度试验结果表明,冬种绿肥处理（R-R-RG、R-R-WF、R-R-MV）土壤总镉含量均高于冬闲处理（R-R-WF）,较冬闲处理上升幅度为8.7%-23.6%,其中冬种黑麦草处理土壤总镉含量高于冬闲处理。土壤有效态镉含量各处理之间差异不显著。冬种绿肥提高了土壤p H、增加了有机质、络合态铁含量,降低了游离氧化铁、非晶质氧化铁含量。R-R-RG（稻-稻-黑麦草）土壤p H显著高于R-R-WF（稻-稻-冬闲）,升高幅度为0.2个单位。冬种绿肥显著提高土壤有机质含量,较冬闲处理提高了3.1%～19.8%;冬种绿肥降低土壤游离氧化铁、非晶质氧化铁含量,较冬闲处理分别下降11.8%～19.4%和14.8%～35.6%。相关分析结果表明,土壤总镉与土壤p H含量呈显著正相关,土壤有效态镉与有机质含量呈显著正相关。（3）长期阴离子肥料试验结果表明,含Cl-肥料（CF）和含SO42-肥料（SF）处理土壤总镉和有效态镉含量显著低于对照（CK）,较对照分别下降35.6%～36.6%和25.4%～34.1%,土壤交换态镉、碳酸盐结合态镉、有机结合态镉和残渣态镉含量均低于CK,下降幅度分别为25.5%～41.5%、50.8%～54.2%、4%～24%和32.1%～99.1%,土壤铁锰氧化态镉含量则高于CK,但未达差异水平。相关分析结果表明,土壤总镉与非晶质氧化铁含量呈显著正相关,与游离氧化铁含量呈极显著正相关,与有机质、络合态铁含量呈显著负相关;土壤有效态镉与有机质、络合态铁含量呈显著负相关;土壤交换态镉与游离氧化铁含量显著正相关,与络合态铁含量显著负相关;土壤碳酸盐结合态与游离氧化铁极显著正相关,与络合态铁显著极显著负相关;土壤残渣态与非晶质氧化铁显著正相关。