土壤改良剂及放线菌剂对镉（Cd）污染农田的修复作用研究.pdf

摘要 摘要 土壤重金属污染是我国当下最严峻的环境问题之一，而土壤镉（Cd ）污染在其中 的覆盖面最广，因此需要更多经济、高效的修复方法和措施应用于土壤Cd 污染的治理 工作中。本研究通过向Cd 污染农田土壤施加不同改良剂（生物炭、有机肥、氢氧化钙） 及生防放线菌剂（娄彻氏链霉菌D74 和密旋链霉菌Act 12 的混合固体菌制剂），并种植 小麦，探究在农业生产过程中不同修复处理对小麦生长情况、植株及土壤中Cd 含量、 土壤理化性质、小麦根际土壤细菌群落的影响及其之间的相互关系，以此评估不同修 复处理的实际应用效果及对土壤微生态环境的影响，并为Cd 污染土壤新型修复技术体 系的建立提供理论和实践基础。本研究主要结果如下： （1）各修复处理可通过提高小麦抗氧化酶活性和光合能力、降低小麦受氧化胁迫 程度来提高小麦在Cd 污染条件下的抗逆性。相较于对照处理，不同修复处理使小麦叶 片超氧化物歧化酶（SOD ）活性增加 19.33%-37.78% ，丙二醛 （MDA ）含量降低 13.38%-28.36%，叶绿素含量增加5.82%-15.80%，放线菌剂在提高小麦叶片SOD 活性 上发挥主导作用。施加土壤改良剂在小麦生长中后期对植株具有明显促生作用，使小 麦地上部分生物量较对照处理增加9.79%-31.35% 。施加生物炭和有机肥能够提高小麦 理论产量，菌剂使小麦籽粒更为饱满。各修复处理能使小麦籽粒中 Cd 积累量下降 17.87%-32.44%，施加有机肥和氢氧化钙使小麦对 Cd 的富集量减少，生物炭和氢氧化 钙处理能有效降低植物中Cd 转移系数； （2 ）改良剂本身的理化特性使其施入土壤后显著改变土壤理化性质，施加有机肥 后土壤中营养元素含量显著增加，且与放线菌剂配施后能进一步提高土壤中营养物质 的有效性。土壤理化因子会随小麦的种植及生长发育产生规律性改变，且小麦生长比 施加改良剂对土壤有机质、硝态氮、有效钾和阳离子交换量的影响更大，小麦不同生 长时期土壤氨硝态氮、有效钾和有效磷含量间差异显著。 （3 ）不同修复处理均使土壤总 Cd 和有效 Cd 含量降低，放线菌剂起到强化修复 的作用，且主要影响土壤有效Cd 含量。相较于对照处理，氢氧化钙配施放线菌剂使土 壤有效Cd 与总Cd 比值在小麦拔节期和成熟期分别显著下降20.96%和 18.46%，有机 肥配施菌剂使小麦成熟期土壤总Cd 含量显著下降24.11% 。小麦生长使土壤有效Cd 和 总Cd 含量降低，有机肥配施放线菌剂处理的土壤Cd 含量在小麦生长过程中变化最大。 （4 ）施入土壤改良剂后小麦根际土壤细菌群落的组成和结构受到显著影响，施加 有机肥能够增加菌群丰富度和多样性，而氢氧化钙使其显著减少，有机肥和氢氧化钙 的施加是影响菌群结构的主要因素。小麦根际土壤与原始土壤菌群结构间具有显著差 I 西北农林科技大学硕士学位论文 异，小麦根际土壤菌群的丰富度较原始土壤高，多样性较低。 （5 ）环境中Cd 含量、土壤理化性质和小麦根际土壤细菌群落间具有一定关联， 施加有机肥是影响土壤理化因子和细菌群落的主要因素。有机肥的施加显著影响土壤 中氨硝态氮，有效磷、有效钾和阳离子交换量的含量，土壤氨态氮含量与植物地上部 分的Cd 积累量和Cd 转移系数呈显著正相关关系，而硝态氮含量与其显著负相关，土 壤有效磷和有效钾含量与植物地下部分Cd 积累量和生物富集系数显著负相关，土壤阳 离子交换量和有效钾含量与土壤总Cd 含量呈负相关关系。小麦根际土壤细菌群落中疣 微菌门的丰度与土壤有效磷，有效钾和氨态氮的含量呈显著正相关关系，与硝态氮含 量具有较强的负相关关系。氢氧化钙处理使细菌群落中变形菌门和拟杆菌门的相对丰 度增加，同时使浮霉菌门和酸杆菌门的丰度降低。酸杆菌门和浮霉菌门与土壤有效Cd 和总Cd 的比值呈显著正相关关系，变形菌门和拟杆菌门与其呈较强负相关关系。 （6 ）综合考虑不同处理对小麦和土壤微生态环境的影响及其修复作用的实际效 果，生物炭和有机肥处理在配施放线菌剂后可作为较为理想的修复策略。有机肥处理 修复效果较佳且经济环保，生物炭处理修复效果尚可且对土壤微生态环境影响较小。 本研究结果有待于