【摘要】：近年來,隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,越來越多的農(nóng)業(yè)耕作土壤受到重金屬的污染。重金屬進入土壤后難以降解,容易在土壤中積累并通過植物進入食物鏈,對人類健康造成威脅。作為一種新型的生物質(zhì)資源,生物質(zhì)炭可以作為土壤改良劑應(yīng)用于修復(fù)土壤重金屬污染,提高土壤肥力及作物產(chǎn)量。本研究選取竹炭和稻草炭為土壤改良劑,以Cd、Cu、Pb和Zn復(fù)合污染土壤為目標污染土壤。將生物質(zhì)炭施加到重金屬復(fù)合污染土壤中,在25oC條件下培養(yǎng)一年后,測定土壤pH、電導(dǎo)率、陽離子交換量、有效磷含量及CaCl2浸提態(tài)重金屬含量的變化規(guī)律。同時測定土壤脲酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶的活性,分析土壤理化性質(zhì)、重金屬有效態(tài)含量及酶活性之間的相關(guān)性。目的在于確定生物質(zhì)炭種類,用量(0、1%和5%)和粒徑(1 mm和0.25 mm)對污染土壤中重金屬生物有效性及形態(tài)分布的影響。以輕度重金屬復(fù)合污染的土壤(Cd和Zn)為供試土壤,添加不同用量(0、1%、2.5%和5%)的煙稈炭和死豬炭后,移栽煙苗布置盆栽試驗。試驗結(jié)束后,測定煙草植株生物量和體內(nèi)重金屬積累量,檢測土壤pH、電導(dǎo)率和重金屬CaCl2浸提態(tài)重金屬含量的變化。目的在于探究添加不同量的煙稈炭和死豬炭對煙草植株生長速率品質(zhì)及土壤中重金屬形態(tài)分布的影響,為進一步探討利用生物質(zhì)炭作為重金屬污染土壤改良劑的可行性提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1.在重金屬復(fù)合污染土壤中添加稻草炭可顯著(p0.05)提高土壤pH、電導(dǎo)率、陽離子交換量和有效磷含量。土壤中添加稻草炭和竹炭均可降低土壤中CaCl2浸提態(tài)重金屬含量,且對Cu和Pb的作用效果優(yōu)于Cd和Zn。與竹炭相比,稻草炭的效果更佳。另外,5%用量處理效果優(yōu)于1%處理,在5%細粒徑稻草炭處理下,土壤中有效態(tài)的Cd和Zn降幅最大,分別達97.3%和62.2%。土壤中重金屬有效態(tài)含量與土壤pH、水溶性有機碳和有效磷含量極顯著(p0.01)負相關(guān)。土壤中添加生物質(zhì)炭,尤其添加稻草炭后,可提高土壤脲酶和過氧化氫酶的活性。在5%粗、細粒徑稻草炭處理下,脲酶活性分別提高143%和107%。兩種酶的活性與4種重金屬元素的有效態(tài)含量均呈極顯著(p0.01)負相關(guān)。2.隨煙稈炭和死豬炭施用量的增加,土壤pH逐漸升高,電導(dǎo)率無顯著變化。土壤中CaCl2浸提態(tài)重金屬含量隨生物質(zhì)炭添加量的增加逐漸降低,特別是在5%添加量處理下,煙稈炭對有效態(tài)Cd和Zn的降低量分別為64.2%和94.9%,死豬炭使其降低45.8%和61.8%。5%煙稈炭處理下,交換態(tài)Cd和Zn向碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化。隨著死豬炭添加量的增加,交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cd向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化,交換態(tài)和有機物結(jié)合態(tài)Zn向碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化,且添加越大轉(zhuǎn)化效果越明顯。添加生物質(zhì)炭后,煙草植株地下部分生物量顯著(p0.05)增大,且死豬炭添加量為2.5%時效果最佳,煙草地上部分和地下部分生物量分別增加43.5%和40.9%。添加兩種生物質(zhì)炭后,煙草地上部分和地下部分重金屬積累量均顯著(p0.05)降低。此外,Cd更易在地上部分富集,而地下部分含Zn量明顯高于地上部分。綜上所述,相比竹炭,稻草炭更適合作為土壤改良劑。不同類型、不同用量、不同粒徑的生物質(zhì)炭對土壤中重金屬有效性和土壤酶活性的影響差異較大。煙稈炭對土壤中有效態(tài)重金屬降低效果優(yōu)于死豬炭,添加煙稈炭和死豬炭均可以提高煙草地下部分產(chǎn)量,降低重金屬富集量。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of industry and agriculture, more and more agricultural soils are polluted by heavy metals. Heavy metals are difficult to be degraded when they enter the soil. They are easy to accumulate in the soil and enter the food chain through plants. As a new type of biomass resources, biomass carbon can be used as soil improvement. Bamboo charcoal and rice charcoal were selected as soil amendments and Cd, Cu, Pb and Zn were used as the target pollutants. Biochar was applied to the soil polluted by heavy metals and incubated under 25oC for one year. Soil pH, electrical conductivity and positive value were measured. Meanwhile, the activities of urease, catalase and acid phosphatase in soil were measured, and the physical and chemical properties of soil, the contents of available heavy metals and the correlation between enzyme activities were analyzed. Effects of 5 mm on bioavailability and speciation distribution of heavy metals in contaminated soils. Tobacco seedlings were planted in pots with different dosages of tobacco stalk charcoal (0,1,2.5% and 5%) and dead pig charcoal (0,1,2.5% and 5% respectively) in soils (Cd and Zn) which were slightly contaminated by heavy metals. The aim of this study was to investigate the effects of different amounts of tobacco stalk charcoal and dead pig charcoal on the growth rate and quality of tobacco plants and the distribution of heavy metals in soil, and to provide a basis for further exploring the feasibility of using biomass charcoal as a soil amendment for heavy metal pollution. The main results are as follows: 1. Adding straw charcoal to the soils polluted by heavy metals significantly (p0.05) increased soil pH, conductivity, cation exchange capacity and available phosphorus content. In addition, the effect of 5% treatment was better than that of 1%. Under the treatment of 5% fine-grained peat, the available cadmium and zinc in soil decreased by 97.3% and 62.2% respectively. The content of available heavy metals in soil was negatively correlated with soil pH, water-soluble organic carbon and available phosphorus (p0.01). The activity of urease and catalase were increased by 143% and 107% respectively under the treatments of 5% coarse and fine rice straw charcoal. The activity of urease and catalase was negatively correlated with the available content of four heavy metal elements (p0.01). 2. With the increase of the application amount of tobacco stalk charcoal and dead pig charcoal, the soil P The content of CaCl2 in soil decreased with the increase of biomass carbon. Especially under 5% addition, the content of available Cd and Zn decreased by 64.2% and 94.9% respectively, and that of dead pig charcoal decreased by 45.8% and 61.8% respectively. With the increase of carbon addition, exchangeable and carbonate-bound Cd transformed to iron-manganese oxide-bound state, exchangeable and organic-bound Zn transformed to carbonate-bound state and iron-manganese oxide-bound state, and the greater the addition, the more obvious the transformation effect was. The biomass of underground parts of tobacco plants increased significantly (p0.05), and the best effect was when the addition of dead pig charcoal was 2.5%. The biomass of above and below ground parts of tobacco plants increased by 43.5% and 40.9% respectively. In summary, compared with bamboo charcoal, straw charcoal is more suitable as soil amendment. Different types, dosages and sizes of biomass charcoal have different effects on the availability of heavy metals and soil enzyme activities. Tobacco stalk charcoal has better effect on reducing available heavy metals in soil than bamboo charcoal. Dead pig charcoal, tobacco stalk charcoal and dead pig charcoal can increase the yield of underground part of tobacco pasture and reduce the concentration of heavy metals.
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X53

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本文編號：2210080