施用猪粪及钝化剂对铜在水稻土-作物中迁移转化的影响-硕士论文

_ 。1 。_ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 浙江大学硕士学位论文 分类号： 密级： 洳：、 单位代码： 学号： 2 Q 墨! 垒Q 2 委 硕士学位论文 施用猪粪及钝化剂对铜在水稻土一作物中迁 移转化的影响 作者姓名程浩 指导老师盆建盟教授 学科专业土蓥堂 研究方向土攘化堂 所在学院巫蕴墨童沤堂院 提交日期2 Q 兰曼生兰且 中国杭州 AD i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt oZ h e j i a n gU n i v e r s i t yi np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h e d e g r e eo fM a s t e ro f U t i l i z a t i o no fA g r i c u l t u r a lR e s o u r c e s T h eI n f l u e n c eo f P i g - - m a n u r ea n d P a s s i v a t o r A d d i t i o n so nt h eT r a n s p o r ta n dT r a n s f o r m a t i o n o fC o p p e ri nt h eP a d d yS o i l - - C r o pS y s t e m C a n d i d a t e ：H a oC h e n g S u p e r v i s o r ：P r o f J i a n m i n g X u Z h e j i a n gU n i v e r s i t y ，H a n g z h o u ，P R C h i n a ，3 1 0 0 2 7 J a n u a r y ，2 0 1 1 I I 浙江大学硕士学位论文 本研究受 国家重点基础研究发展计划( 2 0 0 5 C B l 2 1 1 0 4 ) 国家自然科学基金项目( 4 0 6 0 1 0 5 1 ) 联合资助 T h i sr e s e a r c hw a sf i n a n c i a l l ys u p p o r t e db yt h eN a t i o n a lB a s i c R e s e a r c hP r o g r a mo fC h i n a ( 2 0 0 5 C B l 2 1 1 0 4 ) ，t h eN a t i o n a l N a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a ( 4 0 6 0 1 0 5 1 ) I l l 浙江大学硕士学位论文 论文作者签名： 程V 4 杪 论文评阅人1 ： 评阅人2 ： 评阅人3 ： 评阅人4 ： 评阅人5 ： 答辩委员会主席：， 委员1 ： 委员2 ： 委员3 ： 委员4 ： 委员5 ： 答辩E t 期： a 2 Y l 一孑一t D r 。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 _ _ - _ _ - 。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ 。1 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 浙江大学硕士学位论文 A u t h o r Ss i g n a t u r e ： 一 S u p e r v i s o r 7 Ss i g n a t u r e ： E x t e r n a lR e v i e w e r s ： E x a m i n i n gC o m m i t t e eC h a i r p e r s o n ： E x a m i n i n gC o m m i t t e e M e m b e r s ： D a t eo fo r a ld e f e ：n c e 浙江大学硕士学位论文 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿态堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：云勺、- 签字日期：力“f 年弓月_ 商 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝鎏盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权滥鎏盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：哥私1 导师签名： 签字日期：年夕月d 苗 签字日期：缈l 浙江大学硕士学位论文 目录 茕秉。、 摘要3 A b s t r a c t 5 第一章引言7 1 土壤翎污染现状与来源7 1 1 土壤铜污染的现状7 1 2 土壤中铜污染的来源8 1 3 铜污染对土壤质量的影响1 2 2 土壤中铜对作物的影响1 3 2 1 铜在作物体内的生理功能1 3 2 2 铜污染对作物生长的影响1 3 2 3 铜在作物体内的迁移与分配规律1 4 2 4 铜污染对作物产量和品质的影响1 5 3 铜在土壤中的存在形态及迁移转化1 6 3 1 铜在土壤中的存在形态1 6 3 2 影响铜在土壤中迁移转化的因素1 6 4 土壤重金属污染的修复1 8 4 1 土壤重金属污染的修复措施1 8 4 2 改良剂在量金属污染土壤上的研究现状1 9 5 本项目研究的目的与意义2 1 第二章猪粪对土壤争作物中铜积累的影响2 3 l 引言2 3 2 实验方案：2 3 2 1 供试土样2 3 2 2 所用猪粪2 4 2 3 盆栽方案2 4 3 测定方法2 4 3 1 样品预处理2 5 3 2 各项指标测定方法2 5 3 3 主要测定仪器2 6 4 数据分析和图件制作2 6 5 结果与讨论2 6 5 1 施用猪粪对不同采样期土壤有效铜的影响2 6 5 2 施用猪粪对水稻根茎籽粒中铜含量的影响2 7 浙江大学硕士学位论文 5 3 不同处理时铜在水稻体内的分部情况2 7 6 ，J 、结2 8 第三章钝化剂对土j i t - , J 、麦系统中铜钝化的影响2 9 l 引言2 9 2 小麦盆栽实验2 9 2 1 试验土样2 9 2 2 所用猪粪3 0 2 3 所用改良剂3 0 2 4 盆栽方素3 1 3 测定方法3 2 3 1 样品预处理3 2 3 2 各项指标测定方法3 3 3 3 主要测定仪器3 3 4 数据分析和图件制作3 4 5 结果与分析3 4 6 ，J 、结4 1 第四章钝化劐对土壤水稻系统中铜钝化的影响4 2 1 水稻盆栽实验4 2 2 数据分析和图件制作4 2 3 结果与分析4 2 3 1 不同处理对土壤性质的影响4 2 3 2 不同处理对水稻生物性状的影响4 5 3 3 不同处理对水稻根茎籽粒中铜含量的影响4 7 4 ，J 、寅占4 9 第五章结论5 0 1 全文小结与展望5 0 2 创新与不足5 2 2 1 创新点。5 2 2 2 不足之处5 2 参考文献5 3 致谢6 0 2 浙江大学硕士学位论文 摘要 近年来，随着养殖业的大力发展，农业有机废弃物的排放量也越来越多，畜 禽粪便等有机废弃物在农业生产上的重要性日益突显，但是有研究发现相当部分 农业有机废弃物中重金属含量超标，且有逐年递增的趋势，直接施入土壤中对环 境与生态健康造成风险。本实验模拟研究嘉兴水稻土在长期施用猪粪后，土壤中 铜处于不同浓度水平时在土壤一作物系统中的迁移转化规律，以及施用粉煤灰、 膨润土、磷灰石三种改良剂对铜在土壤中钝化作用的影响。以期探究农业有机废 弃物长期施用于土壤中对生态环境、作物生长、食品安全的影响，并比较不同改 良措施的效果，对农业有机废弃物的合理施用和已受污染土壤的改良提供理论依 据。 本实验研究结果主要包括： 施用猪粪能提高土壤中有效铜的含量，并且随施用量的增加而增大；同时施 用的猪粪受作用时间的限制，随时间的增长对土壤中有效铜含量的影响越弱；施 用猪粪可减少水稻对土壤中铜的吸收，降低铜在水稻根系中的积累。 水稻体内的铜大部分分布在根中，随着土壤处理铜浓度的升高，这种趋势更 明显，大部分铜富集在水稻根部，向地上部分迁移量较少。 粉煤灰、膨润土、磷灰石三种改良剂对水稻土土壤性状均能产生影响，在小 麦盆栽期间，三种改良剂对土壤的p H 均有一定的提高作用，与空白也有一定的 差异性，但到麦一稻轮作实验末期添加改良剂处理的土壤p H 与空白的差异性不 大。 土壤中有效铜含量受改良剂钝化作用影响明显，添加改良剂的处理与空白间 达到显著性差异，添加改良剂能有效地降低土壤中有效铜含量，到盆栽后期，即 水稻生长中、后期添加改良剂对有效铜变化影响不大，可能与改良剂的持续性短 有关。 水稻土土壤p H 与土壤有效铜有较好的相关性，随着p H 的升高，土壤对铜的 吸附能力增强并且铜在土壤中发生沉淀作用，土壤有效铜含量就降低，三种改良 剂中高p H 的粉煤灰对土壤有效铜的钝化效果最好。 3 浙江大学硕士学位论文 与2 0 0m g k g 叫铜处理相比，改良剂对4 0 0m g k g 。1 铜处理的作物生长状况的 影响要更大，可见随着土壤中铜浓度的增加，对水稻生长性状影响就越大，改良 剂的钝化效果就越明显。 作物的根、茎、籽粒中铜含量随土壤中铜含量的增加而升高，对于作物而言， 生物体各部位吸收铜含量的次序为：根 茎 籽粒，在铜处理的土壤中添加三种 改良剂能有效降低作物茎、籽粒中的铜的含量，并且在高浓度铜处理中这种效果 更显著。 施用改良剂能改善小麦盆栽土壤的根际环境，提高小麦根对养分和水分的吸 收，促进了铜向小麦根表的迁移，增大根对有效铜的吸附量，使铜在根部大量富 集，小麦根中的铜含量上升；在盆栽水稻中施用改良剂降低了水稻中根部铜含量， 其中添加2 5 的粉煤灰则极显著降低水稻根铜的含量。 同时，铜大部分富集在作物的根部，茎中的铜含量随土壤有效铜的增加而增 加，但增加的幅度逐渐减少，相关研究表明植株中铜向地上部位迁移的能力较弱， 主要集中在植株根部。在麦一稻轮作盆栽实验中，作物籽粒中的铜含量都在1 0 m g k g 。1 以下，根据我国食品卫生标准( G B l 4 9 3 5 1 9 9 4 ) 规定粮食中铜的储量1 0 m g k g ，不会对食品安全造成危害。 关键词：铜：猪粪；麦稻轮作；粉煤灰；膨润土；磷灰石 4 浙江大学硕士学位论文 A b s t r a c t I nr e c e n ty e a r s ，晰t ht h ev i g o r o u sd e v e l o p m e n to fl i v e s t o c kb r e e d i n g ，t h e w i t h d r a w a lo ft h ea g r i c u l t u r a lo r g a n i cw a s t ea l s oi n c r e a s e dr e m a r k a b l y , d r a w i n gm o r e a n dm o r ep e o p l e Sa t t e n t i o nt ot h ei m p o r t a n c eo ft h ep o u l t r ya n dl i v e s t o c k S e x c r e m e n tt ot h ea g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n I tw a sd i s c o v e r e dt h a th e a v ym e t a lc o n t e n t s i nm o s ta g r i c u l t u r a lo r g a n i cw a s t e sh a v ee x c e e d e dt h ea l l o w e dl i m i t sw i t l la l l i n c r e s i n gt e n d e n c y w h i c hw o u l dp o s er i s k st oe n v i r o n m e n ta n de c o l o g ya c c o r d i n g l y J i a x i n gC o u n t yW a ss e l e c t e di nt h i ss t u d y , w h e r ep i gm a n u r eh a sb e e ne m p l o y e d i nt h ep a d d ys o i l sf o rl o n gt i m e T h i ss t u d ys i m u l a t e dt h ee f f e c t so fp i gm a n u r eo nt h e t r a n s p o r ta n dt r a n s f o r m a t i o no fc o p p e rw i t hv a r i o u sl e v e l si ns o i l c r o ps y s t e m M e a n w h i l e ，t h r e ek i n d so fa m e n d m e n t s ，p u l v e r i z e dc o a la s h , b e n t o n i t ea n da p a t i t e ， w e r ee m p l o y e dt os t u d yt h ep a s s i v a t i n ga c t i o no nt h ec o p p e ri nt h es o i l T h i ss t u d y w o u l dp u ti n s i g h ti n t ot h ee f f e c t so fl o n g - t e r me m p l o y m e n to fa g r i c u l t u r a lo r g a n i c w a s t e si n t os o i lo ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n t , c r o pg r o w t h , a n df o o ds e c u r i t y T h i ss t u d y w o u l dp r o v i d et h et h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h er e a s o n a b l ee m p l o y m e n to fa g r i c u l t u r a l o r g a n i cw a s t e sa n dt h ea m e n d m e n to fc o n t a m i n a t e ds o i l s T h er e s u l t so ft h i ss t u d ym a i n l yi n c l u d et h ef o l l o w i n g ：t h ee m p l o y m e n to fp i g n l a n u r e 奶n 1l l i g hc o p p e rc o n t e n tc a l li n c r e a s et h ec o p p e rc o n t e n ti nt h es o i l ，t h e c o n t e n to fa v a i l a b l ec o p p e ri nt h es o i li n c r e a s e d 、历mt h ei n c r e a s eo ft h ec o p p e r c o n t e n ti nt h ep i gm a n u r e ；t h ep i gi n a n u r e 、析n lh i g h e s tc o p p e rc o n t e n td i dn o tm a k e t h eb i g g e s te f f e c t so nc r o pg r o w t h I nt h ep o t t e de x p e r i m e n t , t h ec o p p e rc o n t e n ti nr i c e W a sh i 曲e s ta f t e rt h e a p p l i c a t i o n o fp i gm a n u r ew i t ha4 0 0m g k g _ c o p p e r c o n t e n t ，w h i c ha c h i e v i n gt h en a t i o n a ls t a n d a r dl i m i to fc o p p e rc o n t e n ti n 粤越玛a n d w o u l dp o s eh a z a r d st oh u m a nh e a l t h T h et h r e ek i n d so fa m e n d m e n t s ，p u l v e r i z e dc o a l a s h , b e n t o n i t ea n da p a t i t e ，C a nh a v ei n f l u e n c eo nt h ec h a r a c t e r i s t i co fp a d d ys o i l s I n w h e a tp o t t e de x p e r i m e n t , t h r e ek i n d so fa m e n d m e n t sc o u l de n h a n c et h es o i l p H H o w e v e r t h e yc o u l dn o ti n c r e a s et h es o i lp Hi nt h el a s ts t a g eo ft h ef l e ep o r e d e x p e r i m e n t T h ei n f l u e n c eo fp a s s i v a t i n ga c t i o no ft h ea m e n d m e n t st ot h ea v a i l a b l ec o p p e r c o n t e n ti nt h es o i lw a so b v i o u s T h ee m p l o y m e n to fa m e n d m e n t sc o u l dr e d u c et h e a v a i l a b l ec o p p e rc o n t e n ti nt h es o i l ，b u ti nt h el a t e rp e r i o do fp o a e de x p e r i m e n t , t h e e m p l o y m e n to fa m e n d m e n t sd i dn o ts i g n i f i c a n t l ya f f e c tt h ea v a i l a b l ec o p p e rc o n t e n t i nt h es o i l ，p o s s i b l yb e c a u s eo ft h ew e a ke n d u r a n c ea b i l i t yo fa m e n d m e n t s A tt h e s a m et i m e ，t h e r ee x i s t e dg o o dr e l e v a n c eb e t w e e np a d d ys o i lp Ha n dt h es o i la v a i l a b l e c o p p e rc o n t e n t A l o n gw i t he l e v a t i o no fs o i lp H ，t h ea d s o r p t i v ec a p a c i t yo fs o i lt o c o p p e rW a ss t r e n g t h e n e d ，r e s u l t i n gi nt h ep r e c i p i t a t i o no fc o p p e ri nt h es o i l ，w h i c h m e a n st h a tt h ea v a i l a b l e c o p p e rc o n t e n t i ns o i ld e c r e a s e d O ft h r e ek i n d so f a m e n d m e n t s ，t h ep u l v e r i z e dc o a la s hw i t hh i g l lp Hi sb e s tf o rt h ep a s s i v a t i n ga c t i o no n t h ea v a i l a b l ec o p p e rc o n t e n ti ns o i l T h et o x i ch a z a r d o fh i g h c o p p e rc o n t e n t o nt h ew h e a ti s v e r y s e r i o u s S i m u l t a n e o u s l yi tw a sh a r m f u lf o rt h ew h e a tg r o wi nt h ep a d d ys o i l W i t ha t r e a t m e n t 5 浙江大学硕士学位论文 o f4 0 0m g k g c o p p e rc o n t e n t ，t h ew h e a te x p e r i e n c e du n d e r d e v e l o p m e n t , e v e nt o d e a t h B u ta tt h es a m et i m ew ea l s od i s c o v e r e dt h a tt h ee m p l o y m e n to f2 5 b e n t o n i t e c o u l dh e l pt h ew h e a tg r o ww e l l ，a n dt h ee m p l o y m e n to fp u l v e r i z e dc o a la s ha n d a p a t i t ec o u l da l s oe n h a n c et h eg r o w t ho fw h e a tt os o m ee x t e n t S oo b v i o u s l yt h e a m e n d m e n t sC a np r o m o t et h ec r o pg r o w t h U n d e rt h ec u l t i v a t i o no fw h e a t r i c ec r o p r o t a t i o n , t h ee m p l o y m e n to fa m e n d m e n t sh a ds o m ee n h a n c e m e n t ，b u tn o ts i g n i f i c a n t l y , o nt h ec r o pp r o d u c t i o ns u c ha st h et i l l e rn u m b e r s ，t h en u m b e r so fp r o d u c t i v ee a r , p l a n t h e i g h t sa n dt h ew e i g h t so fo n et h o u s a n ds e e d s C o m p a r e d 晰t l l2 0 0m g k g c o p p e rt r e a t m e n t ，t h ee f f e c t so ft h ea m e n d m e m so n t h ec r o pg r o w t hc o n d i t i o ni nt h e4 0 0m g k g 1c o p p e rt r e a t m e n tw e r eb i g g e r S ow i t h t h ei n c r e a s eo ft h e c o p p e rc o n t e n ti n t h es o i l ，t h e i n f l u e n c et ot h e g r o w t h c h a r a c t e r i s t i c so fr i c ew a sb i g g e r , 、析mm o r eo b v i o u sp a s s i v a t i n ga c t i o no f a m e n d m e n t s T h ec o p p e rc o n t e n ti n t h er o o t , s t e ma n dg r a i ni n c r e a s e d 、 ，i t l lt h e a c c r e t i o no fc o p p e rc o n t e n ti nt h es o i l F o rc r o p s ，t h eo r d e ro fa b s o r p t i o na b i l i t yo f d i f f e r e n tt i s s u e st oc o p p e rW a s r o o t s t e m g r a i n n ee m p l o y m e n to ft h r e ek i n d so f a m e n d m e n t si nt h ec o p p e rt r e a t m e n ts o i lW a sa b l et or e d u c et h ec o p p e rc o n t e n ti nt h e s t e ma n dg r a i n T l l i se f f e c ti sm o r er e m a r k a b l ei nt h eh i g hc o n c e n t r a t i o nc o p p e r t r e a t m e n t T h ee m p l o y m e n to fa m e n d m e n t sc o u l di m p r o v et h er h i z o s p h e r ee n v i r o n m e mo f w h e a tp o t t e ds o i l ，e n h a n c et h ea b s o r p t i o no fn u t r i t i o na n dm o i s t u r et ot h ew h e a tr o o t , p r o m o t et h et r a n s p o r to fc o p p e rt ot h ew h e a tr o o ts u r f a c e ，i n c r e a s et h er o o ta d s o r p t i v e c a p a c i t yo fa v a i l a b l ec o p p e r , a n dc a u s et h ec o p p e rc o n c e n t r a t i o ni nt h er o o tw i t ht h e r i s eo f c o p p e rc o n t e n ti nw h e a tr o o t 1 1 圮e m p l o y m e n to f t h ea m e n d m e n t si nt h ep o t t e d e x p e r i m e n tc o u l dr e d u c et h ec o p p e rc o n t e n ti nt h er o o to fr i c e T h et r e a t m e n tw i 廿l 2 5 p u l v e r i z e dc o a la s hc o u l ds i g n i f i c a n t l yr e d u c et h ec o p p e rc o n t e n ti nt h er o o to f r i c e 1 f 1 1 ec o p p e rm a i n l yc o n c e n t r a t e di nt h er o o to fr i c e T h ec o p p e rc o n t e n ti nt h e s t e mi n c r e a s e d 、析n 1t h ei n c r e a s i n ga v a i l a b l ec o p p e rc o n t e n t B u tt h ei n c r e a s i n gr a t e g r a d u a l l yr e d u c e d R e l a t i v er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a tt h ea b i l i t yo fc o p p e rt r a n s p o r tt o t h eo v e r g r o u n dt i s s u e sW a sw e a kw i 付lt h eh i 曲c o p p e rc o n t e n tt r e a t m e n t I nt h ep o r t e d e x p e r i m e n to ft h ew h e a t - r i c ec r o pr o t a t i o nc u l t i v a t i o n , t h ec o p p e rc o n t e n t si nt h e g r a i n sw e r ea l lb e l o w10 m g k 9 1 ，w h i c hw o u l dn o tc a u s en e g a t i v ep r o b l e m st of o o d s a f e t ya c c o r d i n gt ot h ef o o ds a n i t a t i o ns t a n d a r d ( G B l 4 9 3 5 1 9 9 4 ) i nC h i n a K e y w o r d s ：C o p p e r ；P i gM a n u r e ；W h e a t - R i c eC r o pR o t a t i o nC u l t i v a t i o n ； P u l v e r i z e dC o a lA s h ；B e n t o n i t e ；A p a t i t e 6 浙江大学硕士学位论文 第一章引言 我国是一个传统农业大国，农业生产在国家建设中占有十分显著的作用，而 粮食问题就显得尤为突出。随着人们生活水平的提高，人们对粮食的消费产生较 大的转变，从过去的解决温饱到后来的优质食品，现在又开始提倡绿色食品、健 康食品，粮食的安全问题进入人们的视线，目前这个问题已经成为全球研究的热 点。在影响粮食安全问题的诸多因素中，土壤环境问题则是影响粮食质量的重要 源头。 土壤是人类赖以生存和发展的宝贵自然资源，由于工农业的发展和人口数量 的增加，致使农业土壤的数量不断减少，农业土壤质量不断下降，严重影响了人 类的身体健康( 白瑛等，1 9 8 9 ) 。重金属是是土壤污染的头号有害物质，土壤对重 金属的承受能力是有限的，当有害物质的积累超过了土壤承受能力的限度时，将 要向人类食用的农作物转移，会造成巨大的无可挽回的灾难( 陈怀满，1 9 9 6 ) 。 本章将着重介绍土壤中铜的污染现状、铜对粮食作物生长的影响、土壤一作 物系统中铜的迁移转化特征、铜污染土壤的修复措施等。 1 土壤铜污染现状与来源 1 1 土壤铜污染的现状 随着经济的发展，工业规模的不断扩大，人类对土壤的开发强度越来越大， 向土壤中排放的重金属量也越来越多，土壤重金属污染日趋严重。据周泽义研究 报道目前全世界平均每年排放H g 约1 5 万吨、C u 3 4 0 万吨、P b 5 0 0 万吨、M n l 5 0 0 万吨和N i1 0 0 万吨( 周泽义，1 9 9 9 ) 。2 0 0 0 年中国农业部农业环境监测系统对沈 阳、南昌、长沙、重庆、南宁、昆明等1 6 个省会城市郊区的4 3 0 7 万亩土壤监 测调查中发现有4 4 的城市，土壤中C d 、H g 、C u 、Z n 、C r 、N i 、A s 等超标面积 达到2 0 以上，农产品中重金属含量超标的产量达监测产量3 0 以上的亦有7 个 城市；同时，对全国4 5 0 万亩基本农田保护区的土壤和2 2 亿公斤粮食中8 种有 害重金属进行抽样监测，发现监测区域5 4 万亩土壤的重金属污染超标，超标率 达1 2 ，监测区域粮食超标率也达1 0 以上( 孙波等，2 0 0 3 ) 。 铜是动植物必须的微量元素之一，同时也是重要的污染重金属元素，随着工 7 浙江大学硕士学位论文 农业的发展，农田中铜污染的程度也日趋严重。矿区和冶炼厂带来的铜污染在我 国主要的铜矿区和大型冶炼厂附近十分严重，如江西德兴铜矿区和湖北大冶炼厂 附近农田全铜含量分别达到1 5 0 1 9 0 m g k g 。1 ( 刘永厚等，1 9 9 0 ) 和 1 8 4 - 9 2 5 m g k g 叫( 陈世俭等，2 0 0 0 ) ；同时，农用含铜杀真菌剂的大量施用也给农 田土壤带来了潜在性的污染，如在德国B a v a r i a 地区的蛇麻草种植自1 9 2 7 年以 来大量施用含铜杀菌剂来防治霉菌病，使表层土壤的铜含量达到 4 5 0 m g k g 。1 ( S c h r a m e le ta 1 ，2 0 0 0 ) ；另外，越来越多的研究表明，城市的高速 发展所产生的废弃物也给市郊的农田土壤造成严重铜污染，刘泓等对福州市郊蔬 菜地土壤汞，铜污染综合结果表明，土壤中铜有一定程度污染，平均含量为4 8 3 2 m g k g ，另外土壤受污染的乡镇占6 2 5 ，而未受污染的乡镇占3 7 5 ( 刘泓等， 2 0 0 5 ) 。马海燕等在对杭州市郊菜园土壤锌、铜、铅污染状况调查时发现，土壤 中有不同程度的锌、铜、铅等重金属污染现象十分普遍，且多为两种以上的复合 型重金属污染( 马海燕等，2 0 0 0 ) 。 1 2 土壤中铜污染的来源 土壤中重金属中铜的来源是多途径的，在自然条件下，成土母质是土壤中铜 的主要来源，土壤中的铜含量因成土母质和成土过程的不同差异较大，但人为活 动是土壤重金属污染的主要原因。 1 2 1 污水灌溉 污水灌溉是指地下道污水、工业废水及超标地面水进行灌溉。由于我国工业 发展迅速，污水灌溉面积不断扩大，特别是北方旱作地区污灌非常普遍，占我国 污灌面积的9 0 以上，南方地区的污灌面积较小仅占6 左右，其余在青藏和西北 ( 陈怀满，1 9 9 9 ) ，采用污水灌溉造成灌溉区土壤重金属以不同方式被土壤截留 而导致土壤中重金属含量有逐年增加的趋势。杨清伟等对有5 0 年铅锌矿废水灌 溉历史的农田土壤重金属研究结果表明，土壤P b 、Z n 、C u 和C d 的平均值分别为 1 4 8 6 、1 4 2 4 、6 8 0 、1 3 5 9m g k g 一，是背景值的4 倍多、5 倍多、近4 倍和1 4 倍 多( 杨清伟等，2 0 0 3 ) 。污水灌溉面积的急剧发展，给农业生产带来很多问题， 粮食产量下降，农产品品质降低，给农业生产和环境带来了不可挽回的损失。 8 浙江大学硕士学位论文 1 2 2 大气沉降 大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和 粉尘。重金属进入大气主要是以气溶胶的形态，经过自然沉降和降水沉降进入到 土壤中，与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直 接关系( 崔德杰等，2 0 0 4 ) 。据报道，大气沉降对土壤系统中重金属累积贡献率在 各种外源输入因子中居于首位( K l o k e ，1 9 8 4 ) 。 经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，呈现以污染源为中心，向 四周及两侧扩散的特点。秦莹等人的研究表明沈哈高速公路两侧在距路肩0 - 3 2 0 m 范围内，C u 、P b 和Z n 全量和有效态含量总体上呈现随距离增加而降低的趋势， 污染物主要来自汽车尾气沉降( 秦莹等，2 0 0 9 ) 。 1 2 3 农用化学物资的使用 农药、化肥是重要的农用物资，对农业生产的发展起着重大的推动作用，但 长期不合理的施用，也可以导致土壤重金属污染。 P h m l e e 研究发现，过量施用杀虫剂或杀菌剂会导致C u 、A s 、P b 、Z n 在土 壤表层大量累积( p l u m l e e ，2 0 0 2 ) 。如在莫尔达维亚，葡萄生长季节要喷5 - 1 2 次 波尔多液或类似的制剂，每年约有6 0 0 0 - - - 8 0 0 0 吨的铜施入土壤。 施用化肥是提高作物产量，增强土壤生产力的有效手段，而研究表明我