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        沼氣肥中的重金屬在土壤-大蒜中的遷移轉(zhuǎn)化

        2019-07-08 03:30:59曹昀湯思文劉燕燕
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:大蒜重金屬土壤

        曹昀 湯思文 劉燕燕

        摘要:通過(guò)盆栽試驗(yàn),研究銅(Cu)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、砷(As)在土壤-大蒜中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。設(shè)置1個(gè)空白組、3個(gè)試驗(yàn)組(T1、T2、T3),每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置5個(gè)梯度(沼液稀釋度設(shè)為1 ∶ 8、1 ∶ 5、1 ∶ 4、1 ∶ 2、1 ∶ 1,加入沼渣的量分別為90、120、150、180、210 g),每個(gè)梯度設(shè)置1個(gè)平行。測(cè)定并計(jì)算土壤、大蒜的重金屬含量、元素相關(guān)性、土壤-大蒜化學(xué)計(jì)量比、富集系數(shù)等指標(biāo)。結(jié)果表明,(1)沙土中的As含量除沼渣沼液合施組(T2)中的1 ∶ 5(210 g),沼液施肥組(T3)中的1 ∶ 5、1 ∶ 8超過(guò)GB 15618—2008《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)外,其他組都超過(guò)GB 15618—2008《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。大蒜土壤中的As、Zn隨著沼氣肥濃度的增加變化趨勢(shì)明顯,大蒜土壤中的As含量都超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),從大蒜植物樣試驗(yàn)組T1、T2、T3組中未檢測(cè)出As;(2)大蒜吸收Cr元素的能力最強(qiáng),沼液施肥處理中Cr的遷移能力最強(qiáng)的是稀釋比為1 ∶ 8的,且超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但在沼渣施肥時(shí)遷移能力最弱的是210 g處理;在沼液施肥處理下,Zn元素遷移能力最強(qiáng)的是稀釋比為1 ∶ 8的,且遷移能力表現(xiàn)為Zn>Cu,土壤中的Cu、Zn含量可以促進(jìn)大蒜對(duì)Cr元素的吸收,大蒜中的重金屬以Cr最多,且全部超標(biāo)。綜上所述,土壤-大蒜中遷移能力是As最弱,Cr最強(qiáng)。

        關(guān)鍵詞:沼氣肥;重金屬;土壤;大蒜;遷移轉(zhuǎn)化

        中圖分類號(hào): S156;X71? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A? 文章編號(hào):1002-1302(2019)10-0291-05

        近年來(lái),畜禽養(yǎng)殖業(yè)逐漸向規(guī)?;焖侔l(fā)展,大量畜禽糞便引起的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。沼氣肥由畜禽糞便發(fā)酵產(chǎn)生,目前各地大量興起沼氣肥加工產(chǎn)業(yè),它既符合廢棄物治理的減量化、資源化和生態(tài)化原則,又能減少環(huán)境污染[1-4]。沙土土質(zhì)疏松,有機(jī)質(zhì)含量低,保水保肥性差,是由80%以上的沙和20%以下的黏土混合而成的土壤。這種土壤土質(zhì)疏松,透水透氣性好,但是保水保肥能力差,不適宜某些植物生長(zhǎng),施加沼氣肥可以改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力。畜禽對(duì)飼料中銅(Cu)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、砷(As)等微量元素添加劑的利用率較低,造成沼氣肥中大量重金屬積累,不合理的配施沼氣肥可能導(dǎo)致土壤重金屬含量超標(biāo)及農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)下降[5-8]。本研究以種植在含有沼氣肥的沙土中的大蒜為研究對(duì)象,測(cè)定Cu、Zn、Cr、As元素在土壤-大蒜中的轉(zhuǎn)移情況,以期為沙化地區(qū)蔬菜的安全種植提供參考依據(jù),對(duì)改良沙土土壤肥力有重要意義,同時(shí)也是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的有效途徑。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        供試大蒜種子購(gòu)于江西省九江市德安縣種子公司;供試土壤取自江西師范大學(xué)附近的農(nóng)家菜地及贛江采沙場(chǎng),按照80%沙、20%黏土的體積比例進(jìn)行混合;沼氣肥由江西省德邦牧業(yè)有限公司提供,沼肥主要由豬糞發(fā)酵而成。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)時(shí)間為2017年3—4月。試驗(yàn)地點(diǎn)位于江西省南昌市江西師范大學(xué)鄱陽(yáng)湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。本試驗(yàn)以沙土為基質(zhì),在長(zhǎng)×寬×高為31 cm×24 cm×9 cm的花盆中施加沼氣肥,在室內(nèi)種植大蒜。如表1所示,本試驗(yàn)設(shè)置1個(gè)空白組,3個(gè)試驗(yàn)組,每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置5個(gè)梯度,每個(gè)梯度設(shè)置1個(gè)平行,沼液稀釋程度設(shè)為1 ∶ 8、1 ∶ 5、1 ∶ 4、1 ∶ 2、1 ∶ 1,加入沼渣的量設(shè)為90、120、150、180、210 g,然后用沙土(80%沙,20%黏土)將各組土壤補(bǔ)足至8 100 g。供試沼氣肥與飼料的重金屬含量見(jiàn)表2,試驗(yàn)前后土壤的pH值為6.2~7.3。試驗(yàn)2個(gè)月后,對(duì)大蒜進(jìn)行收割,并采集試驗(yàn)組中的土壤及大蒜樣品,做好標(biāo)記。

        1.3 樣品處理與測(cè)試

        將大蒜用自來(lái)水和去離子水沖洗,再將洗凈后的大蒜樣品用吸水紙吸干表面的水分并風(fēng)干,放入已稱質(zhì)量的干燥培養(yǎng)皿(m0)中稱質(zhì)量(m1)。將培養(yǎng)皿和樣品一起置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中于80 ℃(鼓風(fēng))烘約24 h,樣品烘脆后用玻璃棒輕輕壓碎,然后于105 ℃(不鼓風(fēng))烘約12 h,冷卻,稱質(zhì)量。再用相同的方法烘約2 h,稱質(zhì)量,至質(zhì)量恒定為止(將最后的質(zhì)量記作m2),按照式(1)計(jì)算大蒜樣品的含水量。將土壤樣品自然風(fēng)干后,與植物樣品一樣經(jīng)研缽研磨過(guò)100目尼龍篩。土壤、植物樣品都采用HF-HNO3法消解,然后用Optima 8000 ICP-OES(電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀)檢測(cè)。試驗(yàn)過(guò)程中使用的試劑均為優(yōu)級(jí)純,試驗(yàn)所用器皿均在10%硝酸和去離子水中分別浸泡24 h以上,所有樣品批次含有相應(yīng)的試劑空白,并進(jìn)行20%平行樣的測(cè)定。大蒜中的重金屬含量以鮮質(zhì)量計(jì)。

        式中:f為植物樣品中的含水量;m0為培養(yǎng)皿質(zhì)量,g;m1為植物鮮樣品和培養(yǎng)皿的總質(zhì)量,g;m2為植物干樣和培養(yǎng)皿的總質(zhì)量,g。

        土壤樣品基本性質(zhì)的測(cè)定采用常規(guī)方法,其中pH值采用去離子水浸提pH計(jì)法測(cè)定,水、土體積比=2.5 ∶ 1。

        1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

        植物樣品測(cè)定用數(shù)據(jù)為干樣數(shù)據(jù),本研究中所用數(shù)據(jù)為換算后的鮮樣數(shù)據(jù),植物鮮樣中重金屬含量的計(jì)算公式如下:

        式中:W為烘干土壤中砷、銅、鋅、鉻的含量,mg/kg;C為樣品濃度,C=C測(cè)定組-C空白組,mg/L;V為樣品體積,mL;m為消解時(shí)所取樣品的質(zhì)量,g;f為土壤含水量。

        采用Office 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及制圖,統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 21.0軟件完成,對(duì)試驗(yàn)組的重金屬元素含量進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),并采用LSD(最小顯著性差異法)多重比較分析不同沼氣肥試驗(yàn)組中相同重金屬元素含量的差異。

        2 結(jié)果與分析

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