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土壤调理剂对重金属镉污染修复效应的Meta分析及实证研究

土壤调理剂对重金属镉污染修复效应的Meta分析及实证研究

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作者：李翠东北农业大学

学位级别：硕士

当前农田土壤重金属污染形式严峻,土壤重金属严重威胁着农产品质量安全。土壤调理剂在重金属镉污染修复效应的实践中有着广泛应用,土壤调理剂种类繁杂,作用效果差异较大,本研究首先通过文献检索筛选了不同种类土壤调理剂(复合材料、硅... 详细信息

当前农田土壤重金属污染形式严峻,土壤重金属严重威胁着农产品质量安全。土壤调理剂在重金属镉污染修复效应的实践中有着广泛应用,土壤调理剂种类繁杂,作用效果差异较大,本研究首先通过文献检索筛选了不同种类土壤调理剂(复合材料、硅钙物质、黏土矿物、有机物料、含磷物质、微生物菌剂、生物炭、新型材料和工业副产品)关于土壤镉污染修复效应的试验研究结果,运用整合分析方法,定量、系统地探究土壤调理剂对土壤理化性质、土壤Cd有效态含量和稻米Cd含量的作用效果,明确异质性来源及主要影响因素,重点分析不同种类土壤调理剂的施用效果差异,得出以硅钙类调理剂降低稻米镉含量的效果最好,并以硅钙类调理剂为实例在江西新余市和云南楚雄州两地开展土壤Cd污染耕地安全利用修复技术研究,探讨施用硅钙类调理剂的修复效果,并运用灰色关联度分析方法综合评估供试调理剂的修复效果。主要研究结果如下:(1)基于Meta分析的土壤调理剂对土壤理化性质的影响。结果表明:施用土壤调理剂可显著提升土壤p H值、有机质和土壤CEC含量(P调理剂对土壤理化性质的影响与调理剂种类、施用量水平、土壤酸碱度和土壤质地等因素有关。从调理剂种类来看,施用黏土矿物对土壤p H值的增加幅度最大,施用有机物料对土壤有机质含量的增幅最大,施用硅钙物质对土壤CEC含量的增加幅度最大;从其他因素来看,在土壤质地为壤土、酸性(p H调理剂对p H值的提高幅度最大,不同土壤质地中施用调理剂有机质含量和CEC含量的增加幅度大小依次为:壤土>粘土>砂土。(2)基于Meta分析的土壤调理剂对土壤Cd有效态含量及稻米Cd含量的影响。结果表明:施用不同种类调理剂后均显著降低了土壤Cd有效态含量和稻米Cd含量(P调理剂对土壤Cd有效态含量及稻米Cd含量的降低效果受土壤条件、调理剂种类及施用量等因素的制约,其中调理剂种类、土壤p H值是影响土壤Cd有效态含量的关键因素,施用调理剂后土壤Cd有效态含量降低了26.93%,相应地稻米Cd含量降低了41.17%,以黏土矿物类调理剂降低有效Cd含量的幅度最大,为41.07%,硅钙类调理剂降低稻米Cd含量的效果最佳,降幅为44.77%。此外,与中性(6.5-7.5)、碱性(p H>7.5)土壤环境相比,在酸性(p H调理剂降低稻米Cd含量的效果最为突出。(3)基于整合分析方法,研究施用土壤调理剂后对土壤理化性质、土壤Cd有效态含量和稻米Cd含量的影响,对主要响应指标进行相关性分析,结果表明:土壤Cd有效态含量与p H值呈显著负相关(P0.05),与CEC含量呈负相关也不显著(P>0.05);施用复合材料、硅钙物质、含磷物质、微生物菌剂和新型材料调理剂后土壤Cd有效态含量与稻米Cd含量呈显著正相关(P硅钙类调理剂对土壤Cd污染的修复效应,结果表明:施用五种供试调理剂均可提高土壤p H值,江西新余试验条件下施用TX、NL、ZB和YTK调理剂可显著提高p H值(P调理剂后土壤Cd有效态含量整体呈现下降趋势,在云南楚雄州试验条件下施用调理剂土壤Cd有效态含量显著降低(P调理剂对土壤理化性质(SOM、CEC、碱解氮、有效磷和速效钾)的影响较为复杂,仅有部分调理剂的影响达到显著性;五种供试调理剂均可降低稻米Cd含量,江西新余市试验条件下稻米Cd含量降幅达到显著性(P调理剂对水稻均具有增产效果,但不明显(P>0.05),云南楚雄州试验只有施用NL和ZB两种调理剂对增产效果。(5)以硅钙类调理剂在江西新余市和云南禄丰州开展田间试验,研究硅钙类调理剂对土壤Cd污染的修复效应,对稻米镉含量及主要影响因素进行相关性分析,结果表明:在江西新余市试验条件下,稻米Cd含量与土壤p H值、CEC含量呈显著负相关(P调理剂成本五个指标,建立五种供试调理剂修复效果的灰色关联度模型,结果表明TX调理剂在两个试验地点的修复效果最为突出,在以后的土壤Cd污染的修复治理实践中可优先考虑其作为推广应用的产品。

关键词：整合分析土壤Cd污染水稻土壤调理剂硅钙类调理剂

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