水稻——小麥輪作農地中不同施肥處理對土壤水溶性有機物及銅鎘活性的影響.pdf

1、水旱輪作體制是我國長江中下游及東南部地區(qū)農業(yè)的主要利用方式，而在水旱輪作區(qū)農地中施用有機物料(如秸稈還田、施用綠肥、動物糞肥等)是非常普遍的農藝措施。大量研究證實，有機物料的施用，必然會在一定時間內增加土壤中水溶性有機物(Dissolved organic matter，DOM)的含量。DOM是陸地生態(tài)系統(tǒng)中極為活躍的化學組分，是土壤圈層與相關圈層(如生物圈、水圈和巖石圈等)發(fā)生物質交換的重要形式。由于其特有的高活性，DOM可直接與多種

2、重金屬發(fā)生絡合等反應，從而影響土壤中重金屬元素的活性與遷移性。另一方面，由于重金屬在土壤中的難移動性和污染危害的長期性，有關重金屬在土壤中化學行為的研究越來越受到關注，重金屬的形態(tài)是決定其活性的關鍵，而形態(tài)的分布和變化很大程度上取決于環(huán)境介質的性質，其中DOM正是環(huán)境介質中的一個重要因素。為此，本研究采用田間微區(qū)試驗方法，研究了在不同耕作制度(水作和旱作)下，不同施肥處理(施化肥、豬糞和綠肥／秸稈)對農地土壤中水溶性有機物隨作物生長的變

3、化動態(tài)及其在垂直土層中分布狀況的影響。同時結合土壤中水溶性有機物的變化規(guī)律，闡述了不同施肥處理對土壤中重金屬銅鎘化學和生物活性的影響。研究結果表明： 與施化肥相比，施用有機物料豬糞和綠肥／秸稈后，無論是水田還是旱地，土壤中DOM含量均明顯增加，且均隨著作物的生長DOM呈不斷下降的趨勢。DOM的變幅均為綠肥／秸稈處理>豬糞處理>化肥處理。施用有機物料后水田和旱地土壤DOM含量均以0～20cm土層最高，越向下含量越低。水田土壤中DO

4、M在土壤剖面中至少可向下遷移至80cm處，而旱地土壤中DOM主要遷移深度為40cm，極少量DOM可遷移到60cm，其遷移能力明顯弱于水田。在水稻和小麥整個生長過程中其根際土壤DOM含量在前期下降，但在各自的抽穗期有大幅上升并達到最大，隨后逐漸下降。作物根系分泌物是根際土壤DOM的重要來源，在作物抽穗期其對根際土壤DOM的貢獻最大。 隨著水稻的生長，無論施用化肥或有機肥處理，水田不同土層土壤水溶性Cu、Cd動態(tài)變化均與相應的DOM

5、動態(tài)變化相似，呈逐漸下降的趨勢。除部分處理1.5m處滲漏水外，各處理不同土層土壤中DOM含量與水溶性Cu、Cd含量均成極顯著或顯著關系。與施化肥相比，施用有機物料豬糞和綠肥后水田不同土層土壤水溶性Cu、Cd含量均有明顯增加，特別是在耕作層，該現(xiàn)象更為明顯，但豬糞和綠肥處理間差異不大。此外，有機物料的施用能顯著增加水田土壤各土層交換性Cu、Cd的含量，并且對重金屬Cu、cd向土壤深層的遷移也有明顯的促進作用，與豬糞相比，綠肥處理作用更為明

6、顯。重金屬Cu、Cd在水田土壤至少可向下遷移至土壤剖面80cm處。旱地土壤交換性Cu、Cd含量以耕作層(0～20cm)最高，且隨著土層深度的增加含量逐漸降低。隨著小麥的生長各處理耕層土壤交換性Cu含量均呈不斷下降的趨勢，而交換性Cd含量則有所上升。耕作層土壤DOM含量與相應的交換性Cu含量呈顯著性相關。耕層以下土壤交換性Cu、Cd含量隨小麥的生長變化不明顯，說明在旱地重金屬Cu、Cd向土壤深層遷移的能力要弱于水田。與施化肥相比，施用有機

7、物料豬糞和秸稈后耕層土壤中交換性Cu、Cd含量均有明顯增加，其中秸稈處理增幅更大。 無論施用化肥或有機肥處理，水稻根際與非根際水溶性Cu、Cd含量的變化動態(tài)均與相應的DOM動態(tài)變化相似，DOM與水溶性Cu、Cd含量的相關性均達到極顯著水平(r<,Cu>=0.916<'**>，r<,Cd>=0.697<'**>，n=42)。在水稻揚花抽穗期其根際與非根際土壤水溶性Cu含量差異明顯而水溶性Cd含量差異較小。與施化肥相比，施用有機物料

8、后水稻根際土壤水溶性和交換性Cu、Cd含量均有明顯增加，水稻植株不同部位的重金屬Cu、Cd濃度亦增加明顯。特別是綠肥處理，部分處理籽粒重金屬濃度超過國家標準。 在小麥生長過程中根際及非根際土壤交換性Cu的變化與相應DOM的變化趨勢相似，二者呈極顯著直線相關(r=0.672<'**>，n=60)。土壤中Cd的活化雖也受DOM的促進，但其影響不如對Cu那樣顯著。有機物料豬糞和秸稈的施用明顯增加了小麥植株各部位的Cu、Cd濃度，且秸稈