本文關(guān)鍵詞：老化過(guò)程中土壤硒形態(tài)轉(zhuǎn)化及其對(duì)生物有效性的影響

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【摘要】：土壤中硒的老化是指外源硒進(jìn)入土壤后,其形態(tài)分布、可浸提性及其生物有效性隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)而變化,從而導(dǎo)致其毒性下降的過(guò)程。硒的研究多采用外源添加的方式,但添加到土壤中硒的老化過(guò)程、時(shí)間及其影響因素不明,其有效性和毒性與自然含硒土壤又不盡相同。因此,搞清不同土壤中外源硒的老化過(guò)程,篩選出硒老化的敏感指標(biāo),明確外源施入硒達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間,為土壤-植物體系中硒研究及硒的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。本研究采用室內(nèi)培養(yǎng)和盆栽試驗(yàn)、連續(xù)浸提與國(guó)際通用的毒性溶出程序(TCLP)法相結(jié)合,研究了外源硒酸鹽和亞硒酸鹽施入六種不同類(lèi)型土壤(紅壤、X土、潮土、黑土、栗鈣土和紫色土)100 d后其形態(tài)、可浸提性及生物有效性隨老化時(shí)間的變化;并比較了連續(xù)種植作物條件下,伴隨老化土壤有效硒(可溶態(tài),可交換態(tài))及其生物有效性的變化。得到以下主要結(jié)果:1.亞硒酸鹽處理在100 d的培養(yǎng)期內(nèi),除栗鈣土在整個(gè)老化過(guò)程中有效硒的含量持續(xù)快速下降外,所有供試土壤中可溶態(tài)和可交換態(tài)硒含量均隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)呈先快速下降,30 d后緩慢下降的趨勢(shì)。與此不同,硒酸鹽處理可溶態(tài)硒含量卻呈先緩慢下降,而后快速下降的變化趨勢(shì),但可交換態(tài)硒含量隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加的趨勢(shì)(紫色土除外)。兩種外源硒處理的土壤中,可溶態(tài)和交換態(tài)硒含量的變化均符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,擬合系數(shù)在0.92以上,而栗鈣土亞硒酸鹽處理卻以擴(kuò)散方程擬合系數(shù)最高,說(shuō)明其中硒的老化主要受擴(kuò)散作用影響,其余土壤中老化受多個(gè)過(guò)程調(diào)控。兩種外源硒處理六種土壤相比,有效硒含量的大小依次為:栗鈣土潮土X土黑土紫色土紅壤,與土壤pH大小相一致。兩種外源硒相比,亞硒酸鹽處理的可溶態(tài)硒顯著低于硒酸鹽處理,這主要是由土壤對(duì)兩種外源硒吸附能力的差異所致。2.隨老化時(shí)間的延長(zhǎng),亞硒酸鹽和硒酸鹽處理的土壤中有效態(tài)硒均有向穩(wěn)定態(tài)硒(有機(jī)結(jié)合態(tài)或殘?jiān)鼞B(tài))轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)占總硒比例在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中幾乎無(wú)變化,且硒酸鹽處理中有少量可溶態(tài)硒向可交換態(tài)硒轉(zhuǎn)化。亞硒酸鹽處理初期,黑土和紅壤中硒主要以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)(分別為33.3%和62.0%)和可交換態(tài)(分別為37.3%和23.5%)為主;而X土、潮土、黑土、栗鈣土中卻以殘?jiān)鼞B(tài)和可交換態(tài)為主,分別為44.3%和45.1%、25.0%和49.0%、15.0%和37.3%、35.9%和42.6%;紫色土中各形態(tài)間差異不大。所有土壤的硒酸鹽處理均以可溶態(tài)硒為主,其占總硒的比例在紅壤、X土、黑土、潮土、栗鈣土和紫色土分別為47.3%、58.4%、71.3%、70.2%、81.6%和54.0%。3.亞硒酸鹽處理小白菜硒含量均隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)呈先快速下降而后緩慢降低的趨勢(shì),在紅壤、X土、潮土、黑土和紫色土中分別以老化21 d、5 d、21 d、30 d和21 d為轉(zhuǎn)折點(diǎn),但栗鈣土植株體內(nèi)硒含量在整個(gè)老化過(guò)程中與土壤有效硒含量變化相一致,呈持續(xù)迅速下降趨勢(shì)。硒酸鹽處理中,紅壤和紫色土中小白菜硒含量隨老化時(shí)間的變化無(wú)顯著差異,黑土呈先緩慢下降而后快速下降的趨勢(shì),其余供試土壤隨老化時(shí)間有下降的趨勢(shì),但變化不明顯。亞硒酸鹽處理的所有土壤及硒酸鹽處理的黑土中,小白菜硒含量與土壤有效硒含量呈顯著正相關(guān)(P0.05),說(shuō)明老化過(guò)程中小白菜體內(nèi)硒含量下降是土壤中有效態(tài)硒含量減小的結(jié)果。亞硒酸鹽處理的土壤中TCLP可浸提態(tài)硒含量隨老化的變化趨勢(shì)與土壤有效態(tài)硒含量一致;除紫色土和X土外,其余土壤TCLP可浸提態(tài)硒含量與植物硒含量呈顯著正相關(guān)性(P0.05);但在硒酸鹽處理中卻未發(fā)現(xiàn)此種相關(guān)。4.因子分析表明,亞硒酸鹽處理土壤中可溶態(tài)硒含量可作為評(píng)價(jià)硒老化的敏感指標(biāo),即30 d后達(dá)老化平衡,紫色土中為生物量(50 d達(dá)到平衡);而硒酸鹽處理中在100d老化期內(nèi)各指標(biāo)間無(wú)顯著相關(guān),說(shuō)明其老化過(guò)程并未完成。但在亞硒酸鹽處理中,除栗鈣土在老化過(guò)程中未達(dá)到平衡外,紅壤、X土、潮土、黑土和紫色土小白菜硒含量在分別在老化21 d、5 d、21 d、30 d和21 d后變化不明顯,建議以此時(shí)間作為盆栽試驗(yàn)前平衡時(shí)間的參考。5.外源硒酸鹽和亞硒酸鹽施入土壤并連續(xù)種植四茬作物后,小白菜地上、地下部硒含量均隨硒施入濃度增加而逐漸增大。隨種植茬數(shù)的增加(硒施入時(shí)間的延長(zhǎng)),亞硒酸鹽處理中小白菜硒含量逐漸增加,但硒酸鹽處理小白菜體內(nèi)硒含量卻呈下降趨勢(shì),與此相一致,亞硒酸鹽處理土壤中有效態(tài)硒含量隨種植茬數(shù)的增加下降不明顯,而硒酸鹽中卻急劇下降,這主要是由于作物對(duì)兩種外源硒吸收能力及土壤對(duì)其的固持差異所致。綜上所述,本研究查明了外源硒酸鹽和亞硒酸鹽各形態(tài)及生物有效性在老化過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化特征,明確了評(píng)價(jià)不同土壤中硒老化的敏感指標(biāo),提出了土壤添加亞硒酸鹽的老化時(shí)間,研究結(jié)果為硒的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估提供了基礎(chǔ),為毒性盆栽試驗(yàn)前平衡時(shí)間的選取提供了參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S153.6

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本文編號(hào)：1220511