砷在土壤中的形態(tài)轉化及植物有效性研究.pdf

1、砷是世界衛(wèi)生組織確定的高毒致癌物質，從上世紀初就開始受到科學家們的廣泛關注。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，砷主要是通過工業(yè)“三廢”、農(nóng)業(yè)利用等方式進入土壤，施用含砷的農(nóng)藥、化肥、有機肥等是土壤中砷的重要來源之一。砷進入土壤后，可被土壤膠體吸附固定，使其有效性降低。有機態(tài)砷進入土壤后，不僅被土壤吸附固定，也可在土壤微生物的作用下，并通過一系列的土壤過程，發(fā)生形態(tài)和價態(tài)的轉化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人類生活息息相關，研究不同形態(tài)砷在土壤中的轉化及對植物砷有效性的影響，

2、對提高農(nóng)產(chǎn)品質量，預防設施土壤中砷含量超標等具有很重要的意義。 本文通過對山東壽光設施菜地土壤調查、數(shù)據(jù)分析等，揭示高集約化耕作方式下土壤中砷的形態(tài)分布特征；通過盆栽試驗，研究外源無機態(tài)和有機態(tài)砷進入土壤后，在土壤中的形態(tài)和價態(tài)轉化及其對植物有效性的影響，通過本研究獲得以下主要結果： 1.設施土壤全砷和有效態(tài)砷含量均明顯高于對照土壤(小麥地)。表層(0-20cm)和亞表層(20-40cm)土壤全砷含量分別是對照的1.19

3、和1.23倍。有效態(tài)砷含量分別是對照的1.60和3.3倍。 2.對設施土壤砷的形態(tài)分析結果表明，在四種形態(tài)砷中，有效態(tài)砷(AE-As)含量最低，在表層土壤(0-20cm)占全砷含量的1.65％，亞表層土壤(20-40cm)中占總砷的0.70％。設施土壤中四種形態(tài)砷含量均高于對照土壤，且隨著設施年限的延長，土壤四種形態(tài)砷含量都有所增加。不同設施年限之間，土壤中四種形態(tài)砷含量均存在顯著性差異，這說明隨農(nóng)藥、化肥和有機肥等進入土壤中的

4、砷，在土壤中有一定的累積，對土壤存在一定的安全隱患。 3.在土壤中加入外源砷進行室內培養(yǎng)試驗表明，隨著外源砷濃度的增加，各形態(tài)含量都顯著增加。各形態(tài)砷與土壤外源砷濃度間的相關系數(shù)均高達0.99以上。當外源砷為五價砷(As(v))時，隨著培養(yǎng)時間的延長，有效態(tài)砷(AE-As)含量逐漸降低，且降低幅度隨著外源砷添加濃度的增加而降低；鋁型砷(Al-As)隨著培養(yǎng)時間的增加，含量逐漸增加，但其增加幅度隨著外源砷添加量的增加表現(xiàn)出先增加后

5、降低的趨勢，鐵型砷(Fe-As)和鈣型砷(Ca-As)含量增高幅度隨著土壤外源砷添加量的增高而逐漸降低。添加二甲基砷(DMA)的土壤中，砷含量變化則沒有規(guī)律性。DMA加入土壤半年后殘留率很低，盆栽土壤6個水平10、15、30、50、70、90mg/kg，每水平4次重復，殘留率在80％-90％之間的占58％，70％-80％之間的占21％。55％-70％之間占21％。 4.第二季小油菜收獲后，土壤中DMA已經(jīng)完全轉化，主要以As(V

6、)為主，還有部分轉化為As(Ⅲ)。通過對DMA在土壤中的恒溫培養(yǎng)試驗，結果表明：DMA進入土壤10d左右即發(fā)生了去甲基化反應，且隨著培養(yǎng)時間的增加，DMA向As(V)轉化的量越多，到40d時，30、50、70、90mg/kg四個水平下，DMA的轉化率分別達到了19.32％、17.70％、15.73％、13.29％。 5.外源砷加入土壤后，隨著培養(yǎng)時間的延長，有效態(tài)砷(AE-As)百分含量是不斷下降的趨勢，且其下降量與外源砷添加量

7、有關。砷在土壤中培養(yǎng)兩周后，與一周時的有效態(tài)砷含量相比，平均下降1.28個百分點，而培養(yǎng)三周后，與兩周相比，下降了0.27個百分點；四個月時的AE-As比著兩個月時下降最高，百分含量平均下降了2.32個百分點。這說明培養(yǎng)四個月后土壤對砷的吸附固定仍在進行。土壤對砷的吸附固定是一個長期的復雜的過程。 6.低濃度外源砷對小油菜出苗率和生物量有刺激作用，高濃度外源砷則對小油菜產(chǎn)生毒害，且毒性為：DMA＞As(V)。土壤中有效態(tài)砷含量與