不同钾肥对再生水灌溉重金属在土壤—作物系统迁移转化的影响

作     者：景若瑶 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：樊向阳

授予年度：2019年

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0713[理学-生态学] 

主      题：再生水灌溉 钾肥 重金属 土壤 番茄 

摘      要：再生水因其仍含有痕量重金属,农田灌溉可能对土壤—作物系统造成影响。不同肥料在土壤—作物系统中可改变土壤理化性质从而影响重金属的迁移转化,在一定程度上改变重金属的植物有效性。针对再生水中典型重金属Cd、Pb、Cu、Zn对土壤环境及作物品质等的影响规律及其调控机制,本文通过桶栽和田间微区试验,分析了施加不同钾肥对再生水灌溉携入Cd、Pb、Cu、Zn在番茄植株不同器官、土壤不同层次以及根际与非根际土壤的累积效应及其有效态含量的变化,探讨了不同钾肥对再生水灌溉下土壤理化特性和重金属迁移转化的影响机理及差异性,同时,分析了对番茄根、茎、叶及果实重金属吸收累积规律和果实品质的影响,以期为提出可以调控再生水灌溉重金属Cd、Pb、Cu、Zn生物有效性的钾肥施用措施提供理论依据。主要研究结果如下:(1)再生水灌溉条件下施加KSO较KCO、KHPO、KCl对土壤Cd和Zn降低效果最佳显著;施KSO后SO可与H结合降低土壤pH,从而增加土壤Cd和Zn有效态含量,通过番茄植株体携带走Cd和Zn促使土壤中含量降低,施KSO较不施钾肥番茄植株体Cd累积量增加44.79%,处理土壤Cd、Zn含量分别降低5.75%8.09%、3.01%.11%,土壤Cd、Zn有效态含量分别降低13.63%8.74%、4.94%2.90%。(2)再生水灌溉条件下施KHPO较KCO、KCl、KSO对土壤Pb和Cu降低效果最为明显,施KHPO降低土壤Pb含量6.90%8.43%,降低土壤Cu含量4.97%9.25%;KHPO主要通过HPO与土壤Pb离子形成溶解度较低的化合物从而降低土壤有效态Pb含量,通过表面吸附和络合作用增加了土壤表面负电荷从而增加吸附量降低土壤有效态Cu含量,施加KHPO土壤Pb、Cu有效态含量分别降低2.44%3.40%、14.55%9.77%;此外,植株体吸收累积一定程度上也降低了土壤重金属含量,施加KHPO处理番茄植株体Pb和Cu的吸收累积量较不施钾肥分别增加3.56%和5.72%。(3)再生水灌溉条件下施加钾肥不同程度上降低了土壤Cd、Pb、Cu、Zn全量及其有效态含量,且土壤典型重金属累积含量均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618─2018)农用地土壤(pH7.5)污染风险筛选值,表明试验所用再生水短期灌溉并合理配施钾肥可降低土壤重金属含量水平。再生水灌溉土壤Cd累积量为0.1366.4231 mg/kg,低于标准中筛选值0.6 mg/kg;Pb累积量14.189.15mg/kg,远低于标准中筛选值170 mg/kg;土壤Cu累积量18.305.18mg/kg,低于标准中筛选值100 mg/kg;土壤Zn累积量为95.9202.93mg/kg,低于标准中筛选值300 mg/kg。(4)再生水灌溉条件下施KSO抑制番茄果实吸收Cd、Zn效果最为明显,施KHPO抑制番茄果实吸收Pb、Cu效果最佳。番茄果实典型重金属含量均未超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762─2017)新鲜蔬菜限值标准,其中Cd含量0.0050.0240 mg/kg,低于标准限值0.05 mg/kg;Pb含量0.0084.0106 mg/kg,远低于标准限值0.1 mg/kg。施钾肥与不施钾肥相比蕃茄果实维生素C、有机酸、蛋白质及可溶性糖含量分别增加4.74%4.77%,0.30%4.08%,7.77%0.46%及2.37%3.41%,表明施加钾肥可一定程度提高番茄口感和营养品质。