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作者：李葳蕤贵州师范大学

学位级别：硕士

汞（Hg）是一种有毒的环境污染物,有机汞的毒性普遍高于无机汞,特别是甲基汞具有很强的神经毒性、生物富集和生物放大性。研究表明,稻米极易富集甲基汞,食用稻米已成为人群甲基汞暴露的主要途径。本课题组前期研究发现,生物炭添加可以... 详细信息

汞（Hg）是一种有毒的环境污染物,有机汞的毒性普遍高于无机汞,特别是甲基汞具有很强的神经毒性、生物富集和生物放大性。研究表明,稻米极易富集甲基汞,食用稻米已成为人群甲基汞暴露的主要途径。本课题组前期研究发现,生物炭添加可以有效降低土壤中汞的生物有效性,从而减少汞在稻米中的富集,但针对生物炭中不同碳组分对水稻富集汞的影响机制尚不清楚。生物炭主要由难溶的碳骨架和可溶性组分两部分组成,生物炭中不同组分有机碳影响土壤中重金属的行为存在差异。本论文探究稻壳生物炭中不同碳组分对水稻富集汞的影响,试图弄清生物炭降低汞在稻米中的富集机制。本论文以汞污染稻田系统为研究对象,通过土壤培养试验,探究了稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和稻壳生物炭水洗液对土壤中汞积累的影响,采用盆栽试验,探究其对水稻富集汞的影响;通过土壤培养试验,探究外源有机质富里酸（FA）、胡敏酸（HA）、酪氨酸（Tyr）、草酸（OA）、单宁酸（TA）对稻田土壤中汞积累及迁移转化的影响。主要研究结果如下:（1）土壤培养试验发现,稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭处理抑制了土壤中汞的甲基化,且降低了土壤中甲基汞向孔隙水的迁移,水洗液处理表现为促进作用。从培养开始（0天）至结束（第30天）,随着培养时间的增加,对照、水洗液处理土壤中甲基汞含量增加了52.01%～98.67%。在第30天时,与对照相比,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭处理后土壤中甲基汞含量较对照降低了57.67%～73.60%,甲基化率降低了45.04%～67.46%,表明稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭的施用可以有效抑制土壤中汞的甲基化。与对照相比,施用稻壳生物炭和水洗稻壳生物炭处理孔隙水中甲基汞含量分别降低了33.93%和12.24%,水洗液处理孔隙水中甲基汞含量增加了9.03%。表明稻壳生物炭和水洗稻壳生物炭能够降低土壤中甲基汞向孔隙水中的迁移,水洗液促进了土壤中甲基汞向孔隙水的迁移。（2）水稻盆栽试验结果发现,稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理均降低了稻米中总汞和甲基汞含量,水洗稻壳生物炭处理稻米中汞含量最低,水洗液处理稻米中汞含量最高。水稻成熟期,与对照相比,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理降低了水稻根部、茎部和叶片中总汞含量,降低范围分别为20.06%～41.56%、18.10%～41.65%和21.01%～34.18%。对照组精米中总汞含量为22.90μg/kg,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理后精米中总汞含量降低至7.72、7.33、9.77μg/kg,与对照相比,分别显著降低了精米中总汞含量66.29%、67.99%、57.34%。与对照相比,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理降低了水稻根部、茎部和叶片中甲基汞含量,降低范围分别为5.03%～60.78%、20.68%～59.25%和21.52%～71.53%。对照组精米中甲基汞含量为10.02 ng/g,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理后精米中甲基汞含量下降至3.56、3.44、7.53 ng/g,分别显著降低了精米中甲基汞含量64.51%、65.69%和24.91%。表明水洗稻壳生物炭添加有利于降低精米中总汞和甲基汞含量,水洗液处理中精米汞含量降低较小。与对照相比,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭处理的总汞转运系数TF茎-米和TF叶-米显著降低了38.75%～51.18%和47.32%～48.25%,水洗稻壳生物炭处理的甲基汞转运系数TF叶-米显著降低了56.00%。表明施用水洗稻壳生物炭抑制水稻茎部、叶片向精米中转运总汞和甲基汞的效果最好。（3）土壤汞形态分布提取试验发现,稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理均显著降低了土壤中汞的生物有效性。与对照相比,施用稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液处理后土壤中溶解态与可交换态汞含量显著降低,分别降低了91.20%、85.60%和34.40%,三个处理下土壤中残渣态汞含量均增加。表明稻壳生物炭、水洗稻壳生物炭和水洗液的施用降低了土壤中汞的生物有效性,促使土壤中生物有效态汞向惰性汞转化,从而抑制了水稻对汞的吸收富集。（4）土壤微生物群落构成结果发现,稻壳生物炭和水洗稻壳生物炭降低了土壤中汞甲基化细菌Firmicutes的相对丰度,水洗液增加了Firmicutes的相对丰度。在门水平上,与对照相比,施用稻壳生物炭和水洗稻壳生物炭处理土壤中Firmicutes的相对丰度分别降低了26.82%和27.18%,施用水洗液处理增加了27.53%。Firmicutes的相对丰度与土壤中甲基汞含量呈显著正相关（r=0.974,p<0.05）,表明Firmicutes相对丰度降低,抑制了土壤中汞的甲基化,导致土壤中甲基汞含量降低,从而减少植物对土壤中甲基汞的吸收。在属水平上,与对照相比

关键词：稻壳生物炭不同碳组分汞稻米富集

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生物炭对土壤碳库的影响研究

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黑龙江农业科学 2022年第11期 100-104页

作者：齐虹凌许丽颖王立凤李云赛子林周秀玲谭洪雨李帅兵牡丹江师范学院黑龙江牡丹江157011 中国烟草总公司黑龙江省公司黑龙江哈尔滨150000 黑龙江省烟草公司哈尔滨烟叶公司黑龙江哈尔滨150001 黑龙江省烟草公司牡丹江烟叶公司黑龙江牡丹江157011

生物炭是一种富碳固体物质,添加到土壤后,能够封存碳,对增加碳库容量、稳定土壤碳库有着不可忽视的作用。为了进一步改良农田土壤,增加土壤碳储备,本文综述了生物炭对土壤有机碳库和无机碳库的影响。并展望了生物炭的未来研究方向和重点... 详细信息

生物炭是一种富碳固体物质,添加到土壤后,能够封存碳,对增加碳库容量、稳定土壤碳库有着不可忽视的作用。为了进一步改良农田土壤,增加土壤碳储备,本文综述了生物炭对土壤有机碳库和无机碳库的影响。并展望了生物炭的未来研究方向和重点,提出未来的研究首先应针对特定土壤环境条件,选择适合的生物炭种类和施入量并预测施加生物炭是否会带来负面问题;其次,深入研究生物炭施用后结构性质的变化、稳定机理和对土壤中不同碳成分的影响规律;再次,建立生物炭对土壤碳库影响的数据库。一方面有利于总结归纳生物炭对土壤碳库各个组分的影响规律,另一方面可以为今后的相关研究提供更加便捷的参考途径。

关键词：生物炭土壤有机碳库无机碳库不同碳组分

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