水稻——小麥輪作農(nóng)地中不同施肥處理對(duì)土壤水溶性有機(jī)物及銅鎘活性的影響.pdf

1、水旱輪作體制是我國(guó)長(zhǎng)江中下游及東南部地區(qū)農(nóng)業(yè)的主要利用方式，而在水旱輪作區(qū)農(nóng)地中施用有機(jī)物料(如秸稈還田、施用綠肥、動(dòng)物糞肥等)是非常普遍的農(nóng)藝措施。大量研究證實(shí)，有機(jī)物料的施用，必然會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)增加土壤中水溶性有機(jī)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(xué)組分，是土壤圈層與相關(guān)圈層(如生物圈、水圈和巖石圈等)發(fā)生物質(zhì)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(luò)合等反應(yīng)，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(dòng)性和污染危害的長(zhǎng)期性，有關(guān)重金屬在土壤中化學(xué)行為的研究越來(lái)越受到關(guān)注，重金屬的形態(tài)是決定其活性的關(guān)鍵，而形態(tài)的分布和變化很大程度上取決于環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)，其中DOM正是環(huán)境介質(zhì)中的一個(gè)重要因素。為此，本研究采用田間微區(qū)試驗(yàn)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(duì)農(nóng)地土壤中水溶性有機(jī)物隨作物生長(zhǎng)的變

3、化動(dòng)態(tài)及其在垂直土層中分布狀況的影響。同時(shí)結(jié)合土壤中水溶性有機(jī)物的變化規(guī)律，闡述了不同施肥處理對(duì)土壤中重金屬銅鎘化學(xué)和生物活性的影響。研究結(jié)果表明： 與施化肥相比，施用有機(jī)物料豬糞和綠肥／秸稈后，無(wú)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(zhǎng)DOM呈不斷下降的趨勢(shì)。DOM的變幅均為綠肥／秸稈處理>豬糞處理>化肥處理。施用有機(jī)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(gè)生長(zhǎng)過(guò)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(dá)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(lái)源，在作物抽穗期其對(duì)根際土壤DOM的貢獻(xiàn)最大。 隨著水稻的生長(zhǎng)，無(wú)論施用化肥或有機(jī)肥處理，水田不同土層土壤水溶性Cu、Cd動(dòng)態(tài)變化均與相應(yīng)的DOM

5、動(dòng)態(tài)變化相似，呈逐漸下降的趨勢(shì)。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(guān)系。與施化肥相比，施用有機(jī)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(jī)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(duì)重金屬Cu、cd向土壤深層的遷移也有明顯的促進(jìn)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(zhǎng)各處理耕層土壤交換性Cu含量均呈不斷下降的趨勢(shì)，而交換性Cd含量則有所上升。耕作層土壤DOM含量與相應(yīng)的交換性Cu含量呈顯著性相關(guān)。耕層以下土壤交換性Cu、Cd含量隨小麥的生長(zhǎng)變化不明顯，說(shuō)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(jī)

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(wú)論施用化肥或有機(jī)肥處理，水稻根際與非根際水溶性Cu、Cd含量的變化動(dòng)態(tài)均與相應(yīng)的DOM動(dòng)態(tài)變化相似，DOM與水溶性Cu、Cd含量的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平(r<,Cu>=0.916<'**>，r<,Cd>=0.697<'**>，n=42)。在水稻揚(yáng)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(jī)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(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 在小麥生長(zhǎng)過(guò)程中根際及非根際土壤交換性Cu的變化與相應(yīng)DOM的變化趨勢(shì)相似，二者呈極顯著直線相關(guān)(r=0.672<'**>，n=60)。土壤中Cd的活化雖也受DOM的促進(jìn)，但其影響不如對(duì)Cu那樣顯著。有機(jī)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