生物炭对Cd_Hg污染沙土上菠菜生长的影响.pdf

陕西农业科学():./.生物炭对/污染沙土上菠菜生长的影响苏改艳田 丽(榆林学院陕西 榆林)摘 要:榆林能源矿产资源富集一地使得重金属污染物进入农业环境尤其、污染较为严重受污染土壤极大地降低了农作物品质并通过食物链影响人们的身体健康 因此本试验以菠菜为供试作物研究三种添加量生物炭对镉/汞污染沙土及菠菜生长发育的影响结果表明:不同添加量生物炭对不同处理土壤及种植菠菜生长发育的影响不同但均有改良作用 但 生物炭对镉/汞复合污染下土壤上菠菜生长影响效果最明显()不同添加量生物炭对不同处理土壤菠菜生长均有促进作用 生物炭可显著提高镉/汞污染沙土菠菜的生理生长指标包括株高、茎粗、叶长、叶宽及叶绿素含量、蒸腾速率、光合速率、胞间、气孔导度等()不同添加量生物炭均可改善菠菜的品质尤其对于镉/汞复合污染沙土生物炭处理时菠菜可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量最大较 分别增加.、.、.草酸含量降低.而对于原始沙土、单 污染和单 污染沙土下种植菠菜可以通过添加 的生物炭进行改善品质关键词:生物炭镉和汞沙土菠菜生长发育中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:修回日期:基金项目:陕西省科技厅农业攻关项目()榆林市科技局产学研项目()榆林学院高学历启动基金项目()第一作者简介:苏改艳()女陕西榆林人硕士主要研究方向农艺与种业通信作者:田丽 /():./././.:()./.()/.:陕北沙化土壤面积较大沙土农田沙化也直接导致土壤结构差、水肥流失严重和土地生产力衰退生态环境难以与农业生产达成良性的动态平衡 且随着工业经济的发展土壤中重金属含量严重超标周江明在中国耕地重金属污染现状及其人为污染源浅析中提到陕西耕地重金属污染尤其严重主要是 和 祁迎春等在榆林市区周边土壤重金属污染特征与评价中提到 是榆林市区周边表层土壤主要污染物其有效态含量在./之间全量在./之间尤其镇北台和市热电厂土壤 单项污染指数和综合污染指数均大于 袁文淼发现榆林市矿区土壤主要以、污染为主且污染比较严重 燃煤电厂是汞排放的主要源头随着市场用电需求增加电厂规模日益扩大呈现出汞排放量逐渐增多的态势 故需找出高效经济、实施简便的改良土壤方法从而优化沙土结构、提高沙土生产力提高农作物产量这是解决人类粮食安全问题的重点方向 生物炭修复技术是固化或钝化移动性和溶解性强的重金属的新型技术 生物炭的特性是比表面积和孔隙大具有很好的吸附特性可螯合或者键合重金属离子改变重金属的形态或使其形成沉淀 不同种类生物炭对 的最大平衡吸附量影响差异明显玉米芯制作生物炭对 的最大平衡吸附量为./玉米秸秆制作生物炭对 的最大平衡吸附量为./木屑制作生物炭对 的最大平衡吸附量为./通过对比可以得出木屑生物炭最大平衡吸附量最大 另外添加生物炭的量相同时对于降低土壤中不同形态的 含量的效果木屑生物炭优于其他的生物炭处理且随生物炭添加量的增加 含量逐渐减少 因此在土壤中加入生物炭能够充分降低重金属活性和含量改良土壤预防农作物内的重金属含量超标 因此采用生物炭改善重金属污染防止风沙土土壤退化加剧改良土壤生态选择菠菜作为供试作物研究木屑生物炭对陕北镉/汞污染沙土下种植菠菜生长的影响为陕北绿色蔬菜发展打下理论基础同时也对陕北发展绿色农业具有极其重要的意义 试验设计与方法.供试土壤榆林市北接毛乌素沙土南邻陕北黄土梁峁丘陵区 呈大陆性干旱半干旱气候年平均温度约 自南向北、自西向东递减年平均降水为 多暴雨 榆林北部风沙区年平均降水量 月降水量约占全年降水量的蒸发量 年日照时数 年均气温.无霜期 榆林市青云区周边工厂密布工业生产繁荣生产生活产生的废弃物和垃圾堆积现象明显并且区域内有多条公路往来车流量很大汽车尾气、工业废气会产生大气降尘污染加之农田中使用垃圾肥使重金属进入土壤造成农业环境的污染 本实验于榆林市榆阳区青云沙土田选取采集土壤()土壤采集采用多点混合土样采集方法每个混合土样由 个样点组成取样深度为 .试验设计本实验供试作物选择菠菜()种植盆钵选用上直径为 下直径为 高度为 的塑料花盆每盆盛土 菠菜属叶片类菜对钾和氮需求量较多选用高氮低磷高钾类复合肥料各处理施加同水平基肥:每盆约 整个栽培期间不再补施任何肥料 实验选用粒径 、热解温度的木屑生物炭三个浓度梯度的生物炭分别作用于原始沙土、单 污染、单 污染及镉/汞复合污染的榆林沙土中风干后的土壤共设置 种处理:、三个质量水平生物炭和/、/、/镉/汞与原始沙土交替混合具体见表 重金属采用分析纯和分析纯 经充分混合均匀后装入花盆进行培育培育两个周后采集 个处理的土壤样品并混合均匀装入聚乙烯塑封袋中完成封装并贴好标签带回实验室 每个处理设置 个重复共种植 个盆钵完全随机摆放 在土壤稳定两周后进行播种由于有叶片相关指标测定考虑会有毁损每盆种植 株株距为 播种深度为 种植约一周出苗后进行定期灌溉、除草等田间管理工作 苗高 进行第一次间苗选择健壮、长势均匀的苗每盆留 株生长一致的幼苗苗高 进行第二次间苗每盆留 株生长一致的幼苗 实验中采用定量灌水每隔 于上午浇水 次 实验盆栽作物选择菠菜探讨榆林受污染严重的 和 污染条件下及镉/汞复合污染下苏改艳等:生物炭对/污染沙土上菠菜生长的影响不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土上种植菠菜生长指标、生理特性、菠菜品质的影响 最后对实验设计中 个处理进行方差分析以期确定木屑生物炭对镉/汞污染沙土菠菜生长的影响以及筛选出生物炭的最适添加量进而为陕北绿色蔬菜发展提供一定的理论支撑表 试验设计供试土壤生物炭/(/)(/)原始沙土 污染沙土 污染沙土镉/汞污染沙土 结果分析.不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土菠菜生长的影响 由表 表明 种添加量生物炭对镉/汞污染沙土菠菜植株高度、茎粗、叶长和叶宽的影响有显著差异(.)随生物炭施加量的升高原始沙土、污染沙土和镉/汞共同污染下菠菜植株高度表现为先增加后降低的趋势 的生物炭处理下菠菜植株高度达最大较 增加了.、.和.对 污染沙土随着生物炭的增加植株高度呈现逐渐增加的趋势且 的生物炭添加量时植株高度最大相较于 增加了.随生物炭施加量的升高 和 共同污染下菠菜茎粗表现为先增加后降低的趋势 的生物炭处理下菠菜茎粗达最大较 增加了.对 污染沙土和 污染沙土下随着生物炭的增加植株茎粗呈现逐渐增加的趋势 的生物炭添加量时植株茎粗最大较 增加了.和.而不同施加量生物炭处理对原始沙土下菠菜茎粗的影响并没有显著差异随生物炭施加量的升高原始沙土、污染沙土和 污染沙土下菠菜植株叶长表现为逐渐增加 的生物炭处理下菠菜植株叶长达最大较 分别增加了.、.和.对镉/汞共同污染沙土随着生物炭的增加植株高度呈现先增加后降低的趋势 的生物炭添加量时植株叶长最大较 增加了.同时随生物炭施加量的升高 污染沙土下菠菜植株叶宽表现为逐渐增加的生物炭处理下菠菜植株叶宽达最大增加.对原始沙土、污染沙土和镉/汞共同污染沙土随着生物炭的增加植株叶宽呈现先增加后降低的趋势的生物炭添加量时植株叶宽最大较 分别增加了.、.和.表 不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土菠菜生长的影响试验土壤生物炭添加量株高/茎粗/叶长/叶宽/.沙土.污染沙土.污染沙土.镉/汞污染.注:不同的英文字母分别代表同一个指标在不同添加量生物炭处理间呈显著差异(.)陕西农业科学 年第 卷第 期.不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土菠菜生理特性的影响 由表 可知随生物炭施加量的升高 种添加量生物炭处理对原始沙土下菠菜叶绿素含量的影响并无显著差异而 和 共同污染下菠菜叶绿素含量表现为先增加后降低 的生物炭处理下菠菜成熟期叶绿素含量最大较 增加了.污染沙土和 污染沙土下菠菜叶绿素含量表现为逐渐增加的生物炭处理下菠菜叶绿素含量最大与 相比分别增加了.和.不同浓度生物炭对原始沙土和 污染沙土下菠菜蒸腾速率随生物炭施加量升高表现为先增加后降低的生物炭处理下菠菜蒸腾速率最大较 分别增加了.和.和 共同污染下菠菜植株蒸腾速率表现为逐渐增加的生物炭处理下菠菜蒸腾速率最大与 相比增加了.同时不同浓度生物炭对菠菜净光合速率间的影响也较明显 随生物炭施加量的升高 污染沙土下菠菜净光合速率表现为逐渐增加的生物炭处理下菠菜净光合速率较 增加了.对原始沙土、污染沙土和镉/汞共同污染土壤中生物炭不断增加植株净光合速率表现为先增加后降低的生物炭添加量时植株净光合速率最大较 分别增加了.、.和.而 种添加量生物炭处理对 污染沙土下菠菜胞间 随生物炭施加量的升高表现为先增加后降低 的生物炭处理下菠菜胞间 最大较 分别增加了.原始沙土和 污染沙土下菠菜胞间 表现为逐渐增加 的生物炭处理下菠菜胞间 最大与 相比分别增加了.和.而 种添加量生物炭处理对镉/汞复合污染沙土下菠菜气孔导度的影响并没有显著差异但随生物炭施加量的升高原始沙土和单 污染沙土下菠菜气孔导度表现为先增加后降低的趋势 的生物炭处理下菠菜气孔导度最大较 分别增加了.和.污染沙土下菠菜气孔导度表现为逐渐增加的生物炭处理下菠菜气孔导度达最大与 相比增加了.倍表 不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土菠菜生理特性的影响试验土壤生物炭添加量叶绿素含量蒸腾速率(/)净光合速率(/)胞间(/)气孔导度(/).沙土.污染沙土.污染沙土.镉/汞污染.注:不同的英文字母分别代表同一个指标在不同添加量生物炭处理间呈显著差异(.).不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土菠菜品质的影响 由图、图 和图 可以看出生物炭对镉/汞污染沙土菠菜品质的影响 试验表明生物炭对不同土壤质地下菠菜的品质影响不同 的生物炭对镉/汞复合污染沙土菠菜品质的影响较明显而的生物炭处理对原始沙土、单 和 污染下沙土菠菜品质的影响较其他处理有显著差异(.)对原始沙土而言 的生物炭处理时菠菜可溶性蛋白含量最大较 增加了.菠菜脯氨酸含量最大较 增加了.的生物炭添加量时植株可溶性糖含量最大较 增加了.维 含量含量较 增加了.植株纤维含量较 增加了.草酸含量最小较 降低了.苏改艳等:生物炭对/污染沙土上菠菜生长的影响对 污染沙土 的生物炭添加量时植株可溶性糖含量最大较 增加了.可溶性蛋白含量较 增加了.脯氨酸含量较 增加了.维 含量含量较 增加了.纤维含量较 增加了.的生物炭处理下菠菜草酸含量最小较 降低了.对 污染沙土 的生物炭添加量时植株可溶性糖含量最大较 增加了.可溶性蛋白含量较 增加了.脯氨酸含量较 增加了.的生物炭添加量时植株维 含量含量较 增加了.植株纤维含量较 增加了.草 酸 含 量 最 小 较 降 低 了.镉/汞共同污染沙土的生物炭处理对菠菜成熟期植株可溶性糖含量最大较 增加了.可溶性蛋白含量增加了.菠菜脯氨酸含量增加了.植株草酸含量最小较 降低了.的生物炭添加量时植株维 含量含量最大较 增加了.纤维含量较 增加了.图 不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土种植菠菜可溶性糖、蛋白含量的影响图 为不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土种植菠菜脯氨酸、纤维含量的影响图 不同添加量生物炭对镉/汞污染沙土种植菠菜维、草酸含量的影响陕西农业科学 年第 卷第 期 结论总的来说相比较 的生物炭添加量和不添加生物炭 为最佳生物炭添加量可应用于重金属镉/汞污染的沙土中尤其是对于镉/汞复合污染土壤且 生物炭更有利于菠菜的生长可提高菠菜生长生理指标、改善菠菜品质 具体结论如下:()对于榆林当地城区周围镉/汞污染沙土上种植菠菜来说生物炭可显著提高镉/汞污染沙土菠菜的生理生长指标包括株高、茎粗、叶长、叶宽、叶绿素含量、蒸腾速率、光合速率、胞间 和气孔导度()不同浓度生物炭对蔬菜品质的影响 对于镉/汞复合污染沙土可采用 生物炭进行改良 生物炭处理时菠菜可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨 酸 含 量 最 大 分 别 增 加.、.、.草酸含量较 降低.而对于原始沙土、单 污染和单 污染沙土下种植菠菜可以通过添加 的生物炭进行改善品质参 考 文 献:周江明.中国耕地重金属污染现状及其人为污染源浅析.中国土壤与肥料():.祁迎春 王建 陆斌.榆林市区周边土壤重金属污染特征与评价.陕西农业科学():.():.翟海涛.燃煤电厂周边土壤汞含量异常的原因分析.环境与发展():.王瑞峰.生物炭对蔬菜中镉含量影响的研究.大庆:黑龙江八一农垦大学.王泽宇陈旭阳马彩诗等.陕北榆林市退耕还林前后土壤侵蚀及生态服务价值变化.西北林学院学报():.王雯张雄.榆林沙区两种土壤水分测定方法比较研究.榆林学院学报():.(上接第 页)晁阳张艳.汉中市土地承载力评价与优化.农业与技术():.程建宏龚亚茹.汉中猕猴桃优质高产栽培技术要点.农业科技通讯():.张照光敖义俊郭菲等.汉中地区猕猴桃野生资源分布、产业现状及发展对策.果农之友():.薛莲王国军付伟伟等.汉中猕猴桃产业发展现状及对策.中国果业信息():.张洁.汉中发展山地猕猴桃须关注四大问题.西北园艺(果树)():.李志国曾华张过师等.红阳猕猴桃叶片营养 诊断.湖北农业科学():.吴迪李良良田奥等.不同有机肥处理对喀斯特山地红阳猕猴桃园土壤养分的影响.中国果树():.石伟勇.植物营养诊断与施肥.北京:中国农业出版社.徐光焕陈元磊王南南.陕西省周至县翠香猕猴桃叶片营养诊断研究.陕西农业科学():.王建.猕猴桃树体生长发育养分吸收利用与累积规律.杨凌:西北农林科技大学.徐爱春陈庆红顾霞.猕猴桃不同果园土壤和叶片营养状况分析.中国土壤与肥料():.王西锐.钙肥与猕猴桃.西北园艺(果树)():.魏丽红翟秋喜.猕猴桃缺素症叶片诊断.北方园艺():.庞国恩陈国典李娜.西峡县猕猴桃园常见的几种缺素症及其防治.现代农业():.陈永安刘艳飞陈鑫杨宏.不同施肥措施对猕猴桃叶片营养状况及果实品质与产量的影响.北方园艺():.苏改艳等:生物炭对/污染沙土上菠菜生长的影响