【摘要】：近年來,納米零價鐵作為一種新型功能材料被應用于環(huán)境污染治理領域。此外,黑土作為一種極其珍貴的自然資源,在保證我國糧食安全方面發(fā)揮重大的作用。然而,由于納米零價鐵對黑土具有何種生態(tài)效應仍不得而知,致使無法確定納米零價鐵能否應用于黑土污染防治。因此,本研究擬選取兩種不同粒徑的納米零價鐵,著重考察不同投加水平的上述兩種納米零價鐵對黑土典型理化性質、關鍵酶活、微生物生物量以及黑土典型作物(大豆)生長及生理特性的影響作用規(guī)律,以期為納米零價鐵在黑土污染防治領域的安全利用提供必要的參考依據。主要研究結果概括如下:(1)研究不同投加水平的兩種粒徑的納米零價鐵(nZVI-A,250 nm和nZVI-B,100 nm)對土壤酸堿度與養(yǎng)分含量的影響。結果表明,上述兩種粒徑的納米零價鐵在投加水平為100~500 mg/kg的條件下在21天的試驗周期內對供試黑土有機質、全氮、全磷、速效氮的含量沒有明顯影響。隨著納米零價鐵施加濃度的增大(100~500 mg/kg)以及培養(yǎng)時間的增加,nZVI-B對黑土pH、速效磷含量的抑制效果逐漸增強,其抑制效果強于nZVI-A處理組。在培養(yǎng)的第21天,投加量為500 mg/kg的nZVI-B處理組的土壤pH和速效磷分別為(5.44 mg/kg、13.61mg/kg),較空白處理組(0 mg/kg)相比分別低4.4%、45.85%,達到顯著差異水平。相同投加水平的nZVI-A對黑土pH值并未表現(xiàn)出明顯的影響,同時nZVI-A對黑土中速效磷含量具有一定的促進作用。在21天時,nZVI-A投加量為300 mg/kg和500 mg/kg的處理組黑土速效磷含量較相應對照處理分別提高了5.95%、11.71%。(2)考察不同投加水平的兩種粒徑納米零價鐵對黑土微生物生物量碳、氮、磷含量的影響。兩種納米零價鐵對黑土微生物量碳、氮、磷含量的影響表現(xiàn)出較為明顯的“時間-效應”與“劑量-效應”關系。試驗結束時(21天),nZVI-A投加量為500 mg/kg處理組的土壤微生物生物量碳、氮、磷含量與對照處理相分別降低了32.08%、20.19%和11.67%,而相同投加水平的nZVI-B處理組經過21天培養(yǎng)后,其土壤微生物生物量碳、氮、磷含量較對照處理相分別降低了66.81%、21.30%、32.07%。上述結果說明nZVI-B對黑土微生物量碳、氮、磷含量的影響較nZVI-A更為明顯。(3)不同投加水平的兩種粒徑納米零價鐵投加條件下黑土典型土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶、脫氫酶)的響應規(guī)律結果表明:nZVI-B的對黑土蔗糖酶、脫氫酶均有抑制作用,投加量在300 mg/kg和500 mg/kg的nZVI-B處理的土壤至培養(yǎng)的第21d對蔗糖酶活性抑制率分別為13.69%、10.89%。與相同取樣點空白對照相比顯著降低。nZVI-B處理黑土(1-21d),在投加量300 mg/kg黑土脫氫酶活在第21d受到顯著抑制,酶活抑制率為20.83%,投加量升高至500 mg/kg第14d開始出現(xiàn)顯著抑制作用,酶活抑制率為9.86%、30.66%,存在“時間-效應”。而nZVI-A只對脫氫酶活具有較強的抑制作用,抑制作用出現(xiàn)在培養(yǎng)的第21d,酶活抑制率為2.39%,與同期空白處理相比顯著降低(p0.05)。1-21d內nZVI-A,nZVI-B對黑土脲酶活性均沒有顯著影響。(4)兩種粒徑不同投加量的納米零價鐵進入黑土環(huán)境中后也會對大豆生長及生理指標產生一定的影響。經過21d的培養(yǎng),500 mg/kg的nZVI-B對大豆根重的抑制率與空白處理相比高37.25%,達到顯著差異水平(p0.05),而上述投加水平的nZVI-B對大豆株高、株重、根長的影響不顯著。而nZVI-A投加量在100~500 mg/kg范圍內,促進大豆植株長高,與空白相比分別增高了:0.22 cm、1.90 cm、1.20 cm。此外,投加量為500 mg/kg的nZVI-B處理組中大豆葉片葉綠素b含量較空白處理相比降低了26.86%,相同投加水平nZVI-A在對大豆葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均無顯著影響。SOD、脯氨酸含量升高,意味著活性氧自由基濃度升高,說明高濃度(300~500 mg/kg)的nZVI誘導大豆產生了氧化脅迫反應。
【圖文】：

技術路線圖

圖 3-1 不同投加水平的 nZVI-A 對黑土 pH 的影響ig. 3-1 Effects of different levels of nZVI-A on the pH of black s天數(shù)不同添加量間差異顯著性（p<0.05），小寫字母表示相同添加量不同示，在本研究的整個階段（1-21d），各取樣時間點不同 nZVI壤樣品的 pH 值在 5.48～5.78 范圍內變化。統(tǒng)計分析結果表明加量處理土壤樣品的 pH 值與相應的空白處理相比均無顯著差，上述各 nZVI-A 投加處理的土壤樣品 pH 值在 1-21d 的培養(yǎng)-效應”關系。上述結果說明 0-500 mg/kg 投加水平的 nZVI-A 在的 pH 值產生影響。平的 nZVI-B 對黑土 pH 值的影響如圖 3-2 所示。在整個培養(yǎng)g/kg 的 nZVI-B 對黑土 pH 值的影響不明顯，同時各投加水平也不大（未表現(xiàn)出“劑量-效應”關系）。隨著 nZVI-B 在黑土中 pH 值逐漸產生影響，其中在培養(yǎng)的第 21d 時，，500 mg/kg 的為 5.44，顯著低于空白處理（5.63），說明上述投加水平的 了較為明顯的影響。
【學位授予單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S565.1;X503.231

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本文編號：2639598