【摘要】：為闡明農(nóng)田尺度下土壤和水稻中的重金屬時空變異特征,深化土壤改良治理與稻米污染預(yù)警研究,本文以蘇中地區(qū)某連片種植的80塊農(nóng)田為研究對象,結(jié)合經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)、地統(tǒng)計學(xué)和GIS研究方法,于2015、2016年對研究區(qū)耕作層(0-20cm)土壤及對應(yīng)的水稻植株進行了定位采樣,測定了土壤及水稻莖稈、葉片、稻谷、穎殼、稻米等器官中的總砷、總鎘、總鉻、總銅、總鉛、總鋅等重金屬元素含量,對照2014年開展的同類實驗數(shù)據(jù),應(yīng)用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法,開展了農(nóng)田尺度土壤與水稻多元重金屬時空變異特征與質(zhì)量安全評價研究。主要結(jié)果如下:(1)2015年土壤總砷、總鎘、總鉻、總銅、總鉛、總鋅含量的平均值分別為18.7、1.07、37.8、4.76、11.4、44.6 mg/kg。與 2015 年相比,2016 年總砷減少 39.6%,總鎘、總鉻、總銅、總鉛、總鋅分別增加 150.1%、5.50%、9.20%、17.5%、4.70%。根據(jù) GB 15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》中的二級標準(pH7.5),6種重金屬的單因子污染指數(shù)兩年均為總鎘總砷總鋅總鉻總銅總鉛,2015、2016年總砷分別有31.3%、2.50%的樣點超標,總鎘均100%超標,其余4種重金屬均未超標。研究區(qū)兩年的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別是1.12和1.30,2015年80個樣點均為輕度污染,2016年則為5.00%輕度污染、18.75%中度污染、76.25%重度污染。(2)根據(jù)擬合出的土壤重金屬半方差模型,2015、2016年土壤重金屬的塊金值/基臺值分別為總鉻總鋅總鎘總鉛總銅總砷、總砷總銅總鉻總鉛總鋅總銅,2015年總砷和2016年總鎘為強空間相關(guān)性,其它元素均為中等空間相關(guān)性。最小變程為177.9m,表明本研究每一個土壤取樣點的實測數(shù)據(jù)至少在半徑為177.9m的空間域(9.9hm2)內(nèi)有效。由基于普通克里格插值所得的土壤重金屬空間分布圖可知,總砷有自西南角和東北角向中北部集中的趨勢;總鎘在整個研究區(qū)內(nèi)含量逐步增高;總鉻有從東南向西北轉(zhuǎn)移的態(tài)勢;總銅由原來的一個高值勢點擴散為中北部的一片區(qū)域;總鉛較穩(wěn)定,高值區(qū)域始終在西南角;總鋅由原來的多個數(shù)據(jù)勢場,集中到西北區(qū)域,中南部總鋅的含量越來越少。(3)富集系數(shù)表明了水稻各器官對不同重金屬元素的吸收和累積特征。水稻各器官中銅元素富集最多,鎘元素富集最少。就同一重金屬在不同器官中的累積而言,其與水稻各器官代謝水平呈正相關(guān)態(tài)勢,莖稈累積最多,稻米累積最少。與累積系數(shù)相比,稻米的遷移系數(shù)大幅減少。2015年稻米的重金屬遷移系數(shù)由大到小依次為總銅總鋅總砷總鉻總鉛總鎘,具體為總砷7.07%、總鎘2.56%、總鉻4.77%、總銅27.6%、總鉛4.50%、總鋅13.8%;而2016年稍有不同,為總銅總鋅總砷總鉻總鎘總鉛,這與水稻植株地下部分,即根系對土壤中的重金屬具有強大的吸收固著作用有關(guān)。(4)和2015年相比,2016年稻谷和稻米中總鎘增加了一倍,其它器官中的重金屬元素均有所減少。兩年中水稻不同器官中的6種重金屬元素均屬中等變異性,且均大于土壤重金屬。由各器官的重金屬空間分布圖可知,西南角的重金屬含量較多,西北方向含量較少。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織《食品中化學(xué)物風(fēng)險評估原則和方法》中的標準,2015年稻米有不同程度的污染,輕度污染、中度污染、重度污染分別占8.75%、30.0%、61.3%;而2016年有所好轉(zhuǎn),輕度污染、中度污染、重度污染分別占17.5%、23.8%、57.5%。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X53;S511
【圖文】：

０－２０ｃｍ耕作層的土壤樣品，每塊農(nóng)田采用對角線五點取樣法。同時采集土壤樣品對應(yīng)點位逡逑的水稻成熟期植株樣品，每點采５穴水稻植株。取樣過程中進行編號，并記錄取樣點經(jīng)緯逡逑度。樣點分布圖如圖２－１。逡逑｜邋二邋｜逡逑％邋＃逡逑？邋？？？、？？？邐逡逑圖２－１研究區(qū)樣點分布圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｐｏｉｎｔｓ逡逑

表現(xiàn)為中等變異性（１０％＜ＣＶ＜１００％），邋Ｚｎ和Ｃｄ在不同農(nóng)田中含量差異較小，而Ｐｂ、Ａｓ逡逑等差異較大。逡逑圖３－１是２０１５、２０１６年土壤重金屬含量的頻次分布直方圖，在各重金屬元素含量最大逡逑值和最小值區(qū)間，將重金屬含量分為５個組區(qū)（如圖３－卜１，含量為１１．８的點位于第二個逡逑區(qū)間），可直觀清晰地反映其分布狀況。逡逑＾■■頻率邐■煩率逡逑頻率邐累和％邐頻率邐一＋—累和。／0逡逑５０邋ｒ邐＞一一一＿－Ｊ邋１００％邐５０邋ｒ邐邐．邐－｜邋１００％逡逑４０邐－邐３６邐－邋８０％邐４０邋－邐－邋８０％逡逑３０邋－邐＾邐－邋６０％邐３０邋－邐２８邐－邋６０％逡逑－邐■邐－邋４０％邐－邐■邐－邋４０％逡逑１０邋－邋■邋■邋＿邋－邋■■二逡逑0邋———＞——￣￣＞——￣￣＇￣￣——＇————0％邋0邋————＇￣￣￣￣＞————＜￣￣￣￣＞￣￣￣￣邋0％逡逑５．３０－１１．８邋１１．８－１８．３邋１８．３－２４．８邋２４．８－３１．３邋３１．３－３７．９邐４．１０－７．６０邋７．６０－１１．１邋１１．１－１４．６邋１４．６－１８．

表現(xiàn)為中等變異性（１０％＜ＣＶ＜１００％），邋Ｚｎ和Ｃｄ在不同農(nóng)田中含量差異較小，而Ｐｂ、Ａｓ逡逑等差異較大。逡逑圖３－１是２０１５、２０１６年土壤重金屬含量的頻次分布直方圖，在各重金屬元素含量最大逡逑值和最小值區(qū)間，將重金屬含量分為５個組區(qū)（如圖３－卜１，含量為１１．８的點位于第二個逡逑區(qū)間），可直觀清晰地反映其分布狀況。逡逑＾■■頻率邐■煩率逡逑頻率邐累和％邐頻率邐一＋—累和。／0逡逑５０邋ｒ邐＞一一一＿－Ｊ邋１００％邐５０邋ｒ邐邐．邐－｜邋１００％逡逑４０邐－邐３６邐－邋８０％邐４０邋－邐－邋８０％逡逑３０邋－邐＾邐－邋６０％邐３０邋－邐２８邐－邋６０％逡逑－邐■邐－邋４０％邐－邐■邐－邋４０％逡逑１０邋－邋■邋■邋＿邋－邋■■二逡逑0邋———＞——￣￣＞——￣￣＇￣￣——＇————0％邋0邋————＇￣￣￣￣＞————＜￣￣￣￣＞￣￣￣￣邋0％逡逑５．３０－１１．８邋１１．８－１８．３邋１８．３－２４．８邋２４．８－３１．３邋３１．３－３７．９邐４．１０－７．６０邋７．６０－１１．１邋１１．１－１４．６邋１４．６－１８．

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本文編號：2771545