【摘要】：本文以北方典型區(qū)域(山東壽光、河南商丘、吉林四平、甘肅武威)的設(shè)施菜地為研究對象,通過田間調(diào)查、室內(nèi)分析和定位試驗,系統(tǒng)研究了重金屬在設(shè)施菜地中的累積特征、剖面分布與遷移規(guī)律,進行了設(shè)施菜地系統(tǒng)中重金屬的平衡估算,并針對設(shè)施菜地重金屬累積問題,提出了重金屬累積及污染防控的對策,通過研究得到的主要結(jié)果如下: 1.山東壽光設(shè)施菜地中As、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的平均含量分別為9.63、0.52、33.91、124.20、53.04、29.04、17.96 mg·kg~(-1);河南商丘分別為11.08、0.30、25.03、73.53、51.06、26.68、14.53 mg·kg~(-1),吉林四平分別為12.47、0.467、37.20、87.68、67.50、25.17、17.98 mg·kg~(-1),甘肅武威分別為13.33、0.42、33.85、85.31、53.12、28.59、20.76 mg·kg~(-1),各區(qū)域設(shè)施菜地重金屬均出現(xiàn)了不同程度的累積。 2.將設(shè)施菜地重金屬含量與國家土壤環(huán)境質(zhì)量II級標(biāo)準(zhǔn)比較,除Cd、Zn、Ni存在少量樣本超標(biāo)外,上述4個區(qū)域設(shè)施菜地其它重金屬含量均在國家允許范圍內(nèi),土壤質(zhì)量整體狀況尚可,在所有重金屬中,四個區(qū)域以Cd超標(biāo)問題最為突出,Cd在各區(qū)域的樣本超標(biāo)比例順序為:吉林四平(39.8%)山東壽光(27.4%)河南商丘(6.1%)甘肅武威(1.0%)。 3.根據(jù)各區(qū)域重金屬含量隨著設(shè)施年限的變化規(guī)律看,4個區(qū)域設(shè)施土壤重金屬含量隨著年限的延長呈現(xiàn)不同程度的累積趨勢,據(jù)初步估計,As、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb在山東壽光設(shè)施菜地累積速率分別為0.105、0.033、0.923、2.010、0.370、0.281、0.324 mg·kg~(-1)·a~(-1),在河南商丘則分別為0.116、0.001、0.517、1.628、0.225、0.122、0.203 mg·kg~(-1)·a~(-1),在吉林四平分別為0.164、0.035、1.223、2.629、1.076、0.248、0.143 mg·kg~(-1)·a~(-1),在甘肅武威分別為0.194、0.025、1.022、2.691、0.156、0.481 mg·kg~(-1)·a~(-1),整體來說,Cu和Zn的累積速率最快。高毒元素Cd盡管累積速率最低,但其達到國家土壤II級標(biāo)準(zhǔn)值的時間最短,風(fēng)險相對較高。 4.山東壽光和甘肅武威的設(shè)施菜地土壤剖面重金屬存在一定程度的累積趨勢,表層土壤重金屬含量普遍較高,隨著土層深度的增加,重金屬含量多呈現(xiàn)出不斷降低的趨勢。山東壽光表層土壤重金屬Cd、Cu、Zn的含量隨種植年限的增加呈現(xiàn)顯著升高的趨勢(P0.05),甘肅武威的設(shè)施菜地重金屬含量隨著設(shè)施年限的增加而不斷累積的趨勢明顯;與小麥地及新建大棚相比較,相同土層設(shè)施菜地土壤中重金屬含量明顯較高。 5.通過在甘肅武威兩年的田間定位試驗,結(jié)果表明設(shè)施菜地進行蔬菜種植過程中重金屬的輸入途徑主要來自于化肥和有機肥,其中,有機肥對設(shè)施菜地重金屬的輸入通量遠遠超過化肥。在不同的施肥處理下,重金屬輸入速率均以有機和無機配施(MNPK)處理最高,其最大輸入通量分別為0.043 kg·ha~(-1)·a~(-1)、Cu16.910 kg·ha~(-1)·a~(-1)、Zn45.617 kg·ha~(-1)·a~(-1)、Cr1.668 kg·ha~(-1)·a~(-1)、Ni1.297 kg·ha~(-1)·a~(-1)、Pb1.431kg·ha~(-1)·a~(-1)。同時發(fā)現(xiàn)蔬菜植物秸稈和果實收獲物是設(shè)施菜地重金屬輸出的主要渠道,通過作物果實收獲帶走的重金屬量遠遠超過植物秸稈的重金屬輸出量。 6.根據(jù)對設(shè)施菜地重金屬輸入輸出平衡估算的結(jié)果,除個別元素外,不同施肥處理下重金屬均有不同程度的盈余,其中MNPK、1/2MNPK、M處理的重金屬盈余量相對較高,NPK處理較低;從平衡通量看,重金屬累積速率最高的為MNPK處理,Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的累積速率分別為0.042 kg·ha~(-1)·a~(-1)、16.750kg·ha~(-1)·a~(-1)、44.849 kg·ha~(-1)·a~(-1)、1.653 kg·ha~(-1)·a~(-1)、1.271 kg·ha~(-1)·a~(-1)、1.419 kg·ha~(-1)·a~(-1)。 7.通過對北方4個典型區(qū)域設(shè)施菜地重金屬累積的成因分析表明,設(shè)施菜地重金屬的累積與肥料用量、質(zhì)量密切相關(guān)。山東壽光土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量與有機肥施用量間呈顯著對數(shù)正相關(guān)關(guān)系(P0.05),化肥施用量與土壤Cd、Zn含量間呈顯著對數(shù)正相關(guān);河南商丘有機肥施用量與土壤Cd含量間極顯著對數(shù)正相關(guān)(P0.01);甘肅武威菜地有機肥施用水平與砷含量間顯著正相關(guān)(P0.05),多年化肥累積施用量與土壤Zn含量間呈顯著對數(shù)正相關(guān)。含重金屬有機肥和化肥的施用是導(dǎo)致設(shè)施菜地重金屬累積的主要原因。 8.對重金屬含量超標(biāo)的設(shè)施菜地,可從設(shè)施菜地生產(chǎn)基地選址、投入品源頭監(jiān)控、低吸收作物種植、農(nóng)藝措施調(diào)整等角度進行調(diào)控,減少重金屬進入農(nóng)田,降低土壤中重金屬的生物有效性及作物對重金屬的吸收;對重金屬污染土壤,則應(yīng)采取物理、化學(xué)、生物以及生物-化學(xué)的方法進行修復(fù)。在采取源頭監(jiān)控、過程阻斷和污染修復(fù)等措施的同時,應(yīng)加大對重金屬超標(biāo)農(nóng)田安全利用與調(diào)控、重金屬污染農(nóng)田修復(fù)技術(shù)等的科技投入,加強環(huán)境立法并嚴(yán)格執(zhí)法。
【圖文】：

y 為土壤中某種重金屬的含量（mg·kg-1）。上述相互關(guān)系亦可用圖 3.6 表示。從圖3.6 中不同重金屬元素與全磷含量相互關(guān)系的直線方程的斜率及其對相應(yīng)的方程式比較可以發(fā)現(xiàn)，隨著土壤總磷含量的增加，各種重金屬含量的增加幅度排序為：Zn>Cu>As>Cd，即隨著土壤全磷含量增加，Zn 含量的上升幅度較大，而 Cd 含量的上升幅度相對較小。與土壤全磷及有機碳含量不同，相關(guān)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤 pH 值與重金屬砷、鎘、銅、鋅的含量間呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系，，即土壤 pH 值含量較低時，上述 4 類重金屬的含量較高，或者說，隨著設(shè)施菜地中重金屬的不斷累積，土壤的酸化現(xiàn)象可能也愈加明顯（見圖 3.7）。當(dāng)然
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X53

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 姜慧敏;氮肥管理模式對設(shè)施菜地氮素殘留與利用的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 沈靈鳳;設(shè)施栽培年限及施肥對土壤鹽分和硝態(tài)氮累積的影響研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

本文編號：2637363