（土壤学专业论文）化肥对土壤镉锌活性及其生物有效性的影响.pdf

摘要 采用室内模拟试验和盆栽试验相结合的方法研究了几种化肥的主要阴、阳离子 ( c l 。、s 0 4 2 。、n 0 3 、h c 0 3 。、h p 0 4 0 、h 2 p 0 4 、n h 4 + 和k + ) 对潮褐土和红壤吸附c d 2 + 、 z n 2 + 的影响与机制，以及尿素、碳酸氢铵、氯化钾、磷酸二氢钙和磷酸氢二铵对潮褐 土镉、锌活性和植物效应的影响。取得的主要结果如下： 1 室内试验表明，潮褐土和红壤对c d 、z n 离子的最大吸附量为：z n 2 + c d ”； 两种土壤对重金属离子的最大吸附量为：潮褐土 红壤。随n h 4 h c 0 3 浓度的增加， 两种土壤对c d ”、z n 2 + 的吸附率显著提高。n h 4 c l 、n h 4 n 0 3 和州4 ) 2 s 0 4 抑制红壤对 c d 2 + 、z n 2 + 的吸附及潮褐土对c d 2 + 的吸附，促进潮褐土对z n 2 + 的吸附。氮肥浓度相同 时，红壤对c d 2 + 吸附率为：n h 4 h c 0 3 n 王4 c l n h 4 n 0 3 一( n h 4 ) 2 s 0 4 ，红壤对z n ”吸 附率为：n h 4 h c 0 3 n h 4 c l n h 4 n 0 3 ( n h 4 ) 2 s 0 4 。k c l 、k n 0 3 和k 2 s 0 4 对土壤c r 、 z n 2 + 吸附率的影响效果与相应铵盐相似。k h 2 p 0 4 、n h 4 h 2 p 0 4 和( n h 4 ) 2 h p 0 4 抑制红壤 对c d 2 + 、z n 2 + 的吸附，低浓度磷酸盐促进潮褐土对c d 2 + 、z n 2 + 的吸附，而高浓度磷酸 盐抑制潮褐土对c d ”、z n 2 + 的吸附。 2 盆栽试验表明，在镉污染土壤中，尿素和碳酸氢铵可降低m 3 浸提的土壤镉 的有效性，但随氮肥用量增加，镉的有效性降低程度减小；氮肥可促进小麦植株的生 长以及小麦根、茎叶对镉的吸收，尿素施用o 2 眺g 时，小麦体内镉含量最高，而碳 酸氢铵施用o 4g l ( g 时，小麦体内镉含量最高。k c l 可显著提高土壤镉的有效性，促 进小麦生长和小麦对镉的吸收，且随钾肥施用量增加促进效果增强，钾肥用量与小麦 体内c d 含量呈极显著正相关。低施用量c “h 2 p 0 4 ) 2 ( o o 2g l ( g ) 降低土壤镉的有效 性，而高旌用量c a ( h 2 p 0 4 ) 2 ( o 2 0 6g 唱) 提高土壤镉的有效性；( n h 4 ) 2 h p 0 4 对土 壤有效镉含量的影响与c a 口2 p 0 4 ) 2 作用相反，低施用量( n h 4 ) 2 h p 0 4 ( 0 0 4g l 【g ) 提 高土壤镉的有效性，而高施用量( n h 4 ) 2 h p 0 4 ( o 4 o 6g l 【g ) 降低土壤镉的有效性； c a ( h 2 p 0 4 ) 2 和( n h 4 ) 2 h p 0 4 对小麦生物量的影响规律不明显，两种磷肥均促进小麦吸 收镉，但随c h 2 p 0 4 ) 2 施用量增加( 0 0 6 非g ) 促进作用减弱，而随( n h 4 ) 2 h p 0 4 施 用量增加促进作用增强。 3 在锌污染土壤中，尿素和碳酸氢铵对土壤锌的有效性影响不显著，低施用量 尿素( o o 2g 蝇) 促进小麦生长和小麦对锌的吸收，高施用量尿素( o 2 一o 6g 瓜g ) 抑 制小麦生长，降低小麦体内锌含量；碳酸氢铵对小麦生长和小麦体内z n 含量的影响 与尿素作用相似，但碳酸氢铵施用o 4 眺g 时，小麦体内锌含量最高。k c l 提高土壤 锌的有效性，但随k c l 施用量增加( o 1 2g 瓜g ) 有效z n 的提高程度降低；k c l 对小 麦生物量的影响不显著，低施用量k c l ( o o 3g 瓜g ) 抑制小麦吸收锌，而高施用量 k c l ( o 3 1 2 舭g ) 促进小麦吸收锌。c a ( h 2 p 0 4 ) 2 和( n h 4 ) 2 h p 0 4 对土壤锌的有效性影 响规律不明显，两种磷肥促进小麦的生长和小麦对锌的吸收，且随( n h 4 ) 2 h p 0 4 施用 量的增加( o 0 6g m g ) ，小麦体内z n 含量明显增多，二者呈极显著正相关。 4 磷酸二氢钙对c d 、z n 交互作用在土壤和_ 、麦体内的影响不同。在土壤中，高 浓度镉( o 1m m o l k g ) 锌( 6 蚴。他g ) 复合处理下z n 对土壤有效c d 表现为拮抗效应， c d 对土壤有效z n 的影响不显著：而低浓度镉( 0 0 5m m o 他g ) 锌( 3m n l o l 瓜g ) 复合处理 下，z n 对土壤有效c d 的影响不显著，c d 对土壤有效z n 表现为协同效应。在小麦体 内，高浓度镉( o 1m m o l 瓜g ) 一锌( 6m m o l k g ) 复合处理下z n 对小麦根吸收c d 产生协同 作用，c d 对小麦吸收z n 产生拮抗作用；而低浓度镉( o 0 5m m 0 1 m g ) 一锌( 3m m o l 瓜g ) 复 合处理下z n 对小麦吸收c d 表现为拮抗作用。c d 对小麦吸收z n 的影响不显著。 关键词：化肥；c d ；z n ；土壤；活性；植物效应 e f f e c to ff e r t i l i z e r so na c t i v i t yo fc a d m i u ma n dz 岫ci ns o i l s a n dt h e i rp h y t o a v a i l a b i l i t y a u l h o r ： z h a n gt a o - h o n g s u p e r v i s o r ：p m z h a l l gg u i - y i n m 匈o r ： s o i ls c i e n c e a b s t r a c t t h ee 彘c t sa n dm e c h a n i s m so fm a i nc a t i o n s ( n h 4 + ，k + ) a 1 1 da i l i o n s ( c l ，s o 。，n 0 3 ， h c 0 3 。，h p 0 4 小a n dh 2 p 0 4 - ) i nt e s t i n gc h e m i c a lf e n i l i z e r so nc d 计a n dz n ps o r p t i o no n m e a d o wc i 衄锄o ns o i l s ( m c s ) a r l dr c ds o i l s ( r s ) w e r ec o n d u c t e db y 也em e t h o d so f 1 曲0 r a t o 珂t e s t s ，a n dt l l oe f b c t so ff e r c i 王i z e r si n c l u d i n gc a r b 锄i d e ，n h 年h c 0 3 ，k c l ， c a ( h 2 p 0 4 ) 2a 1 1 d ( n h 4 ) 2 h p 0 4o na c t i v i t ya i l dp h ”o a v a i l a b i l i t yo fc + 8 n dz 一+ i nm c s t h er e s u l t sw e r es h o w na sf 0 1 i o w s ： 1 t h er e s u l t so fs i m u l a t e dt e s ti n 也el a bs h o w e dt h a tt h em a ) ( i m u ma m o u n to fc d 。+ a n d z n 肿s o r d t i o no nm c sa n dr sw e r e ：z n 2 十 c + t h em a x i m u m 锄o u ma d s o r b e dh e a v y m e t a li o n so ns o i l s 、v e r ei nt l l eo r d e r ：m e a d o wc i n n a m o ns o i l r e ds o i l t h es o r d t i o no f c d 计a n dz 一+ b ys o i l sd e c r c a s e di nm ep r e s e n c eo f n h 4 h c 0 3 f e r t i l i 乃e r s ，s u c ha sn h 4 c l ， n h 4 n 0 3 a 1 1 d ( n h 4 ) 2 s 0 4r e s t r a i n e dc + o rz + s o r p t i o ni nr sa n dc + s o r p t i o ni nm c s o nm ec o n t r a r y ，t l l e s ef e r t i l i z e r sp r o m o t e dz n 付s o r p t i o ni nm c s a tm es 锄e c o n c 锄廿a t i o no fn h 4 十s a l t ，c + s o r p t i o np e r c e n t a g ei nr sw a sd e c r e a s e di nm eo r d e r ： n h 4 h c 0 3 n h 4 c l n h o n 0 3 ( n h 4 ) 2 s 0 4 ，a n dz + s o i p t i o np e r c e m a g ei nr si nm e o r d e r ：n h 4 h c 0 3 n h 4 c l n h 4 n 0 3 ( n h 4 ) 2 s 0 4 n l ee 毹c to fk c l ，k n 0 3 a 芏l dk 2 s 0 4o n s o r p t i o no fh e a 、，ym e t a li o n si ns o i l sw a ss i m i l a rt oc o r r e s p o n d i n gn h 4 + s a l t t h es o r p t i o n o fc d ha n dz 一+ w a sp r o h j b i t e do nr si nt h ep r e s e n c eo fk h 2 p 0 4 ，n h 4 h 2 p 0 4 ，a n d ( n h 4 ) 2 h p 0 4 a tl o w e rc o n c e n 订a t i o no f k h 2 p 0 4 ，n h 4 h 2 p 0 4 a n d ( n h 4 ) 2 h ：p 0 4 ，p 0 4 扣s a l t s p r o m o t e ds o i p t i o np e r c e n t a g eo fc d 肿a n dz n 肚i nm c s a th i 曲e rc o n c e n t r a t i o no f k h 2 p 0 4 ，n h 4 h 2 p 0 4 a i l d 科h 4 ) 2 h p 0 4 ，h o w e v e r s o 州o np e r c e n t a g eo fc + a i l dz n ”b y m c sd e c r e a s e d 谢m 也ei n c r e m e n to f p 吼卜s a l l s 2 t h ep o tc u l t u r et e s ts h o w c dt h a tc 抽a l t l i d ea 1 1 dn h 4 h c 0 3r e s 吲n e dm ea v a i l a b i l i t yo f c + i nt 1 1 ec a d m i u m c o n t a m i n a t e dm c sw h i c hw a se x t r a c t e db ym 3 ，a n dt h ed e g r e eo f r e s 妇i n td e c r e a s e d 、v i mt h ci n c r e m e n to f n i t m g e n ( n ) f 矾i l i z e r sr a t e t h eg r o w mo f w h e a t w a sp r o m o t e da n dt h ec d 什a c c 啪u l a t i o ni nw h e a tw a se d h a n c e db yt h ea p p i i c a t i o no fn f 醯c i l i z e r s c dc o n f e mmw h e a tw a st h eh i g h e s ta t 廿1 er a t eo fc a r b 锄i d eo 2g k g ，s i m i l a rt o t h a to f n h 4 h c 0 3a tt h er a t eo 4g 依g a v a i l a b i l i t yo f c d pi ns o i i s ，t h eg r o 、t ho f w h e a ta n d m ec + u 口t a k eb y h e a tw e r co b v i o u s l ye n h a n c e db ya d d i n gk c l e v e nm ee n h a n c e m e n t o fk c le n f o r c e dw i mt h ei n c r e m e n to fk c lr a t e a tl o w e rr a t eo fc a ( h 2 p 0 4 ) 2 ( 0 一o 2 眺g ) ， m ea v a i l a b i l i t yo fc d 什w a sr e s t r a i n e di ns o i l s ，a n da t1 l i 曲e rr a t eo fc a ( h 2 p 0 4 ) 2 ( 0 2 一o 毛 啦g ) ，t l l ea v a i l 曲i l i t yo fc d ”w a sp r o m o t e d t h ee 仃e c to f ( n 强) 2 h p 0 4o na v a i l a b i l i t yo f c 矿i ns o i l sw a so p p o s i t ew i t hc a ( h 2 p 0 4 ) 2 a tl o w e rr a t eo f ( n h 4 ) 2 h p 0 4 ( o 一0 4g ，k g ) ，m e a v a i l a b i l 时o fc d ”w a se n h a n c e di ns o i l s w h e r e a sa th i 曲e rr a t eo f ( n h 4 ) 2 h p 0 4 ( o 4 - o 6 g k g ) ，n l ea v a i l a b i l 姆o fc d 什w a sr e s 订a i n e d n os i g n i f i c a n te 恐c to fp h o s p h o m s ( p ) f e n i i i z e r so nb i o m a s so fw h e a to c c u r r e d t w o 蛐n d so ft e s t i n gpf e 圳z e r se 曲a 1 1 c e dt h e c d 2 + u p t a k eb vw h e a t ，b u tt h ed e g r c eo fe i 山a n c e m e n td e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e m e mo f c a ( h 2 p 0 4 ) 2 ，a sw e l la si n c r e a s e d 、m t h 山ei n c r e m e mo f ( n h 4 ) 2 h p 0 4 3 i nm ez m c c o n t a m i n a t e ds o i l s ，t h e r ew a sn os i g n i f i c a l l te f f e c to fc 盯b a r n i d ea 【1 d n 地h c 0 3o na v a 越a b j l 毋o f z n ”i nm c s a t1 0 w e rr a t e ( o o 2 啦g ) ，c a r 妇n i d ee n h a l l c e d 吐l eg r o w 也o f w h e a ta n dt h ez + u p t a k eb yw h e a t a th i 曲e rr a t e ( o 2 0 6 啦g ) ，c a r b 锄i d e r e s t m i n e dt h e 口。o w t ho fw h e a ta n dd e c r e a s e dt h ez n 2 + c o m e n t si nw h e a t t h ee f i 宅c to f n 地h c 0 3o nb i o m a s so fw h e a ta 1 1 dz n 计c o n t e m si nw h e a tw a ss i m m l rt oc a r b 锄i d e ，b u t z nc o n t e n t si nw h e a tw a st l l eh 遮h e s ta tt h em t eo fn h 4 h c 0 3o 4g 瓜g k c le n h m l c e dt h e a v a i la _ b i l i t yo fz n 肘i ns o i l s ，a n dt h ed e g r e eo fe d a a n c e m e n td e c r e a s e d 、i t ht l l ei n c r e m e n t o fk c lr a t e t h e r ew a sn os i 蚰i f l c a n te 船c to fk c lo nb i o m a s so fw h e a t a t l o w e rr a t eo f k c l ( o o 3g m g ) ，k c lr e s t r a i n e dt 1 1 ez 一+ u p t a k eb yw h e a t a th i g h e rr a t eo fk c l ( 0 3 1 2 眺卧t h ez n 什c o n t e n ti nw h e a ti n c r e a s e d t h e r ew a s n os i g n i f i c 趾te 彘c to fc “h 2 p 0 4 ) 2 a i l d ( n h 4 ) 2 h p 0 4o na v a i l a b i l 时o fz n z + i nm c s t w ok i n d so ft e s 血gpf e r t 舵e r s e n l l a r l c e dt h e 印o w t ho fw h e a ta n dt h ez n 肘u p t a k eb yw h e a t a n dt h ez n 口c o n t e n ti n w h e a tw a so b v i o u s l yp r o m o t e d 毗ht h ei n c r e m e n to f ( n h 4 ) 2 h p 0 4 4 t h ee 鼠c to fc a ( h 2 p 0 4 ) 2o na v a i l a b i l i t yo fc d z ni n t e r a c t i o nt e s t si ns o i lw a sd i 虢r e m 舳mi nw h e 砒i ns o i l ，a t1 1 i 曲e r l e v e lo f0 1 m m 0 1 k gc d 6m m 0 1 他z nc o m b i n a t i o n ， a d d e dz n 什r e d u c e dc d 卅c o m e m si ns o i l s ，w 1 1 i c hi m 口1 i e dt h a tz 一+ t o o ka na m a g o i l i s m e 腩c to nc d z + ms o i l s w h i l en os i g n j f i c a me 髓c to fc + o na v a i l a b i l i 母o fz n 付o c c u r r e d i ns o i l s a tl o w e r1 e v e lo f0 0 5m m o l 瓜gc d 一3m m o l k gz nc o m b i n a t i o 玛m e r c 、v a sn o s i g n i 韪c a me 雎c to fz n 2 + o na v a i l a b i l i t yo fc d 2 + i ns o i l s h o 、v c v e r ，c + h a das y l l e r g i s m e 航c to nz 一+ i ns o i i s a th i g h e rl e v e io f0 1m m o k gc d 一6m m o l 他z nc o m b i n a 廿o n ， a d d e dz n 计p r o m o t e dc + a c c u l l l u l a t i o ni nm er o o to fw h e a t ，w h i c hi n f e r r e dt h a tz n 肿h a d as y n e r g i s me 髓c to nc d p w h e r e a sa d d i n gc d 什r e d u c e dz + a c c 啪u l a t i o ni nw h e 她 w h j c hr e v e a l e dm a tc d 2 + h a da na m a g o n j s me f f c c to nz 一+ a tt h el e v e lo fo 0 5m m o 肽g c d - 3m m o l 傀z nc o m b i n a t i o n ，z i l hr e s t r a i n e d 血ec 矿u p 扭k eb yw h e a t ，w m c hs u g g e s t e d 也a tz n 2 + l a da na m a g o n i s me 疏c to nc 扩+ i nw h e a t ，w h i l et l l e r ew a sn os i 鲥f i c a n te f i e c t o fc + o np h y t o a v a i l a b i l i t yo fz n 计i nw h e a t k e yw o r d s ：f b m i i z e r ；c a d m i u m ；z i n c ；s o i l ；a c t i v 时；p h y t o a v a i l a b i l 时 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。据我所知，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，也不包含为获得塑i 鱼盘些盘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：歇；l i b 纽 签字日期： 伽a f 年6 月眵日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑i 垦壅些盘茔有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权塑! 堡盔些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，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：j 匙抵红 签字日期：秒品年 ；月f ，同 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 铆繇彳弘舴 签字日期：为以年舌月佴同 电话： 邮编： 化肥对土壤镉锌活性及其生物有效性的影响 1 1 硬究背景 1 1 1 土壤重金属污染的现状 1 前言 随饕经济全球傀静避一步发鼹，人类活动对爨然环境豹影响越来越大，壤重金 属污染曩成为全球怪的环境翔题。径佬学中，鬟金属一般措密度在4 。5 戤m j 以上静 金属，而在环境污染研究中所说的蕙金属实际上主要是指求、镉、铅、铬以及类金属 砷等生物毒性显著的熙金属，其次是指有一定毒性的一般熏金属，如锌、铜、镍、钴、 锈等。嚣兹最号| 越人们关注的是秉、褥、锈、铬、砷，被合称为重金属污染中豹“五 毒叫”。铜、锌虽然怒棱物生长发育必需的微壁营养元素，髓过量的钢、锌也会弓l 超 植物中毒及环境污染，所以铜、锌污染也逐渐引起国内外有关人士的注意。土壤重金 属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含墩明显高于其 囊然鹜豢含量，并造成生态破坏翻环境质量悉化的现象唰。主壤重金属污染其套难移 动倥、累积性、潜在馁、不可逆憾和广泛性的特点。含重金耦的污染物可透过污灌与 固体废弃物的施用、大气沉降、矿山开采与冶炼、生活垃圾堆放、农药与肥料等多种 途径进入壤，蠹接或阀接的影响农产品产量和晶质，对生态系统构成潜在的巨大威 胁，并霹透过食秘镳蕊害人类和动物靛生命和健廉。日本豹“永侯病”鞠“骨痛瘸” 事件，都建因为消费糟长期食用这些受h g 和c d 重金属污染的食品所引起的1 3 j 。目 前世界各国土壤存在不同程度的藏金属污染，全世界平均每年排放汞约1 5 万吨、铜 为3 4 0 万噫、铅为5 0 0 万吨、镍为l o o 万蘸【4 j 。澳洮耕地壤中锾含量为o ，l l 6 。3 7 m 承g ，调查发现大约l o 的蔬菜超过澳湖食燕标准( o 0 5m 璐g 鳝释1 ) p l 。璃 因污灌造成土壤c d 、c u 、z n 的积累，甜菜、蕊酋、土豆和花生受到熏会属的严重污 染 6 】。陈怀满等报道，在我国镉和汞的污染土壤较为普遍，被镛污染的耕地约1 1 3 万 h 1 2 ，蔼被汞污染熬辫遗约3 。2 万h m 羽。上海羹金属污染区镉含量已达3 5m g 恁g l s 】， 重庆酸沉降危害医土壤、地下本鞠壤物含汞璧瞬显增长，蔬菜样品中汞怒标率达2 8 【9 】。土壤重金属污染已成为人类所面临的重大环境问题之，如何防治土壤重金属 污染，提高农产品品质是目前亟待解决的现实问题。 1 1 2 怒对壤羹金鬻污染的影响 肥料提供了植物生长必需的n 、p 、k 等蓠辨元素，对我国的农业生产做出了臣 大贡献。德l 琶是爨话 乍魏高产、稳产必不可少静重要农业掺施，遁由予施腮不当或遗 量藏瘸他月雹所弓l 越的壤盐渍化鞠重金属污染等蒡| ；境阕趣也是不容忽视的。纯熙的广 泛大量使用破坏土壤结构，改变土壤构成成分，使农产晶品质下降。进入9 0 年代， 河北农业大学硕士学位论文 化肥生产趋向于混合化、高效浓缩化、专业化发展，但由于原料矿石本身的杂质以及 生产工艺流程的污染，化肥中常含有不等量的副成分，大多是重金属元素、有毒有机 化合物以及放射性物质，施入土壤后发生一定程度的积累，形成土壤潜在污染。重金 属元素作为肥料中的污染物质日益受到重视，其重金属元素主要来源于母肥料及加工 工艺流程。常用肥料氮肥和钾肥中重金属含量很少，混杂有重金属的主要是磷肥、含 磷复合肥以及以城市垃圾、污泥为原料的肥料等。磷肥中的重金属特别是c d 的含量 是一个不容忽视的问题1 1 0 】。我国每年随磷肥带入土壤的c d 约为3 7 吨。我国磷肥中 重金属含量状况抽样调查结果见表l i l lj 。 表1 我国磷肥中重金属抽样调查( m g ，k g ) ! ! ! ! ! ! ：! 竖塑巴! ! ! g ! ! 型型! ! ! 塑型唑堡! i ! ! ! ! ! ! ! ! ! 旦! ! 些! ! ! ! 竺型竖： 抽样地化肥as c dc rp bs rc uz “ 表1 表明，我国磷肥中重金属元素的含量较高，长期施用可增加土壤重金属( p b 、 c d 、a s 、c u 、h g 等) 含量，导致重金属在土壤与作物中的积累，尤其是对蔬菜生产 的危害更大，甚至使蔬菜中重金属含量超树1 2 】。农业生产中常用的钾肥是氯化钾和硫 酸钾，二者均为水溶性盐，过量施用会引起土壤盐渍化，据报道，大棚蔬菜地土壤o 一5c m 含盐量有的高达6 4 7 9g l 【3 1 。农田系统中的重金属生态循环见图l 。 2 图1 农田系统中重金属的生态循环 f 培1e c o l o g j c o ic i r c i eo f h e 4 v ym 咖1 i nf a 兀n l 柚d 化肥对土壤镉锌活性及其生物有效性的影响 l 。1 3 施g 邑对土壤鬟龛媾行为豹影响 施肥可以通谶如下几种途径影响到植物对土壤中熏会属的吸收：( 1 ) 促进植物 生长 ( 2 ) 带入重鑫属离子；( 3 ) 影响土壤p h ( 少数情况下影响到土壤e h ) ；( 4 ) 提供糍流淀、络仑燕金属的慕圈；( 5 ) 带入毙争离子：( 6 ) 影响到植物擞系和逸上部 的生理健落过程或黧金属在植拐体内懿运转等磷黼接影响蘸金属元素的瑷牧【l “。 多数情况下，化肥对重金属的作用主要是通过影响植物的生长和影响植物对重金 属的吸收来实现费臼。施肥措藏在一定程度上可以对植物根际环境产生影响，从而可能 遥避调节缀际徽环境两使重金藩在土壤一攘物系统中的运输犟珏在食物链中的传辕受 至影响口毋。氮、磷、镩佬肥的施鞠对檀物懿生长代谢有蕾广泛鲶影响，但其对植物体 内羲金属的影响效应及机制目前还不十分清楚。除此之外，大量化学肥料带入的阴阳 离子还可直接与蘑金属发生沉淀，或者通过一定的离子交换作用，或更复杂的拮抗或 协同交互 管用来影响壤、根鞴及植物中重金属的行为h “。 另井，一些影响蘑金属行为的土壤性质，也会因化艚的施角两发譬三改褒。有研究 表明，土壤p h 对多种重金属的行为有显著的影响【l8 1 ，而施用氮、磷、钾化肥在许多 情况下会对土壤的p h 产生影响。壤中重金属离子的吸附固定与土壤粘粒矿物的含 量与瞧震有关g9 】，i i 铵锌离子的溜定会对主壤中2 ：l 型糟糍矿耪教性蕊产生一定的 影响。因而化肥还可以通过与土壤和重金属多者之间的交互作用而影响壤中重金属 的行为。 一一此夕 。还有人认为施月已本身也可能对不嗣壤中的重金擒行为产生一是豹负面影 响再这主要是出于食重金属兹释辩黥施用会增加农田中重众媾污染豹风险，特别是磷 肥和含污染物的有机肥口吣”。 1 2 氮、磷、锋蒡嚣对壤羹金属活性的影嚷 煎金属进入土壤后能迅速地被土壤吸附固定，包括物理吸附和化学吸附。研究袭 明，影响土壤重金属活性的困索比较复杂，土壤组分中的活性硅、铁、锱、锰，粘粒 晕孛炎秘食量以及驳体筑分等，主壤的p h 、潺魔、氧化还原电位状猛、澎凌等，土壤 溶液中离子的种类与数量阻2 弘、羹金属的类型与含量、农业措施及环境条件等【瑚都 会影响吸附作用。当土壤施腮厝，立刻就会引起上述因素的变化，从而影响土壤对熊 金羁麴教附固定。 1 2 1 氮肥对土壤薰金属活性的影晌 氮l 毪施入土壤嚣，首先改变了壤的p h ，土壤溶液电器值增大，离子强度增强。 由予土壤发生专链暇辫对，耋众蔗遴入吸黔点位土壤释敖舻，所以施氮腮弓l 起p h 斡 改变会影响土壤中黧金属的溶解度和土壤吸附重金属的蚤。有研究指出：n h 4 n 0 3 施 河北农业大学硕士学位论文 入土壤后n h 4 + 将发生硝化作用，短期内能使土壤p h 显著的降低，从而增加c d 在土 壤中的活性1 2 ”。宋丽华报道连续5 年定位施用氯化铵结果表明耕作层p h 值下降o 9 6 一1 2 个单位，说明氯化铵对土壤有一定的酸化作用，且主要表现在表土上1 2 6 ，2 7 】。曾 清如等研究比较了5 种氮肥对铅锌矿尾矿污染区土壤( p h = 6 0 2 ) 中p b 、z n 、c d 和 c u 溶出的影响。结果显示，氮肥对土壤重金属的溶出与氮肥种类和浓度有关， ( n h 4 ) 2 h p 0 4 ，n h 4 h c 0 3 ，( n h 4 ) 2 s 0 4 及n h 4 c l ，在低浓度时对土壤中的p b 溶出具有 抑制作用，但随着盐浓度的增加，抑制作用会逐渐减弱，但n h 4 n 0 3 浓度变化对p b 的溶出影响很小，可能与铵盐的阴离子和p b 形成难溶物或络合物有关；( n h 4 ) 2 h p 0 4 ， n h 4 h c 0 3 ，( n h 4 ) 2 s 0 4 对土壤z n 的溶出有较大的促进作用，且随着盐浓度的增加， 溶出量也增加，但n h 4 c l 和n h 4 n 0 3 对z n 的溶出影响较小，机理尚待研究；n 域c l 对c d 的溶出具有明显的促进作用，这主要与c l 。能与c d 形成络合物有关，其络合稳 定常数要远远大于z n 、n i 、c u 等重金属离子f 2 5 】。从根际环境看，植物吸收n h 4 + 时 引起一的分泌，造成根际周围酸化，而吸收n 0 3 时植物分泌o h 。，造成根际碱化 2 引。 e m 墨s o n 证实不同氮肥使土壤变酸的强弱为：( n h 4 ) 2 s 0 4 n h 4 c l c a 0 3 ) 2 ，说明不同 形态的氮肥，由于对土壤酸化的影响程度不同，对根际环境的影响程度不同，以及竞 争作用不同，对土壤吸附与固定重金属的影响程度也不同【2 ”。有关这方面的研究报道 较少。 1 2 2 磷肥对土壤重金属活性的影响 研究表明磷肥的施用会影响土壤胶体的表面电荷，因而对重金属的吸附作用有着 深刻影响。就目前研究现状分析，对磷肥促进还是抑制土壤重金属活性问题仍存在争 议。有学者认为施入磷肥后，有利于重金属的固定，对重金属的解吸量减少p o 】，增大 土壤对重金属的吸附程度，可使土壤的次级吸附量增加【3 1 ，”j ，其原因在于重金属进入 土壤后，会在土壤粘粒矿物的边缘、氧化铝、锰等以及氢氧化铁、铝发生专性吸附， 它们可分别占据相应的吸附点位，当土壤吸附磷酸根后，增加了表面净电荷，使重金 属离子不断以静电吸附方式吸附在土壤颗粒周围。国外研究也表明，应用磷肥包括磷 矿粉和合成羟基磷灰石以及磷矿副产品作为土壤改良剂，通过磷素与重金属离子形成 磷酸盐矿物沉淀的方式，有效的降低土壤重金属的溶解性【3 ”。据报道，增施磷酸 二铵促进冶炼厂污染的土壤( p h = 6 8 ) 中c d 、p b 、z n 、a s 的固定，减少可移动重 金属含量【3 8 ，3 9 1 。l e e 和d 0 0 l i 砌e 运用k h 2 p 0 4 和k 2 h p 0 4 两种磷源与酸性和石灰性土 壤培养后，再吸附不同浓度水平的c d ，发现加k h 2 p 0 4 培养的两种土壤均降低了对 c d 2 + 的吸附；对于k 2 h p 0 4 培养的土壤，则是在低镉浓度水平( 1 5 0m g ，k g ) 时，则增强对镉离子的吸附1 4 0 j 。也 有学者认为，施用磷肥有活化土壤重金属的作用【4 lj ，因为磷肥可带入c a z + 、m 矿+ 等 从而产生与重金属离子的竞争吸附，抑制土壤对重金属的吸附。如磷酸一铵降低土壤 对c d 2 + 的吸附例。x i o n g 报道，c d 2 + 浓度低时，磷酸盐提高石灰性冲积土对c d ”的吸 附；c d ”浓度高时，磷酸盐降低其对c d ”的吸附，此时，溶液中c d ”活度受c d 3 ( p 0 4 ) 2 4 化肥对土壤镉锌活性及其生物有效性的影响 的控制。这表明，在土壤吸附点位未被c d 2 + 饱和的条件下，c d 3 ( p 0 4 ) 2 沉淀的形成不 能降低土壤溶液中c d 2 + 活度。显然，磷肥对土壤重金属的吸附作用与土壤性质、 化翌弹类有密切关系，有关方嚣懿研究述舂待深入。 1 2 3 钾腮对土壤羹金属活性的影响 常用钾肥像氯化钾、硫酸钾等均为水溶性盐，施入土壤多以离子形式存在，钾肥 主要通过不同阴离予种类及k 十浓度不同影响土壤对熏衾属的吸附。b i n g l l a m 等研究 表明随着氯盐藏焉浓度靛增如，壤溶液中静e d 含曩增多1 4 3 l 。熊藐明 燕实红壤添藤 氯纯锈螽，壤霞稳熬c d 大量避入壤溶液，溶液中c d c l + 比铡大辐度增加，占溶 液中全c d 的5 0 ”。其谴研究也认为氯离子易与镉离子形成可溶性配合物搿降低土 壤对c d 的吸附1 4 4 5 1 。宗良纲等研究了不同电解质c a s 0 4 、c “c 1 0 4 ) 2 、c a c b 对士壤 吸附c d 的影响，结果显示三种阴离子对土壤吸附c d 的影响力顺序为 c c 1 0 4 s 0 4 【4 6 1 。张桂银等研究指出c d 2 + 在草酸化针铁矿表面的吸附率随l ( n 0 3 浓 度提高恧降低，这主要是因为缒k n 0 3 麴入浓度的提离默扶固褶表面代抉下豹_ + 增 鸯瑶，导致体系p h 降低，重金属阳离子豹零解趋势减弱，并且，k + 豹静电吸辫与c d ” 竞争吸附点位群7 1 。李瑛等研究了几种电解质对土壤吸附c u 2 + 的影响，结果表明隧体 系电解质浓度的增加，土壤对c u 2 + 吸附率的变化趋势困土壤性质及体系中电解质种 类、浓度的不同丽不同，随k n 0 3 浓度提高，土壤c + 吸附率降低。低浓度 l 、 k h 2 p 0 4 挣制潮褐土对c u 2 + 的吸附，商浓度c l 、磁 2 p 0 4 促进潮褐对c u ”的吸附， 两对豇壤，k e l 降低c 扩静吸辩率，k h 2 p 0 4 提高c 矿粒暇辫率，但髓戤 2 p 。4 浓度 的提高，英摄离稿魔逐渐减弱，其服困主要是竞争吸附佟用、离子交换彳擘翅、络仑幸乍 用、水解沉淀等几方面共同作用的结果1 4 引。可见，钾肥对土壤重金属活性的影响取决 予壤性质与组成、化肥种类与用撼。 可以看出，n 、p 、k 肥对重会属吸附过程影响的机制有所不同。n 肥主骚通过 磷态、铵态氦的根黼碱纯窥酸化效应采影响重金属吸辫疆定 筝用。k 肥豹作用主要是 r 静离子交换佟璃秘陪律阴离予熬终会稚潮。至予p 嬲，不仅通过3 种酸掇( 强磐0 4 、 h p 0 4 2 、p 0 4 3 ) 形式来影响壤表颟电荷，进而影响士壤对重金属的吸附，两虽蒺陪 伴阳离子( c a ”、m 9 2 十) 的作用也不容忽视一j 。 1 3 氮、磷、钾肥对土壤重金属植物有效性的影响 土壤重金属的植物有效往是搐藿金满驮攘囱禳秘i 壬移i 嚣被植物吸收豹特性，吸 收的重金属对植物产生生物效应或越过其毒性临界值( 通常以植物体内重袅瘸含量越 过食品卫生标准) 。因此，土壤煎金属的植物有效性受熏金属在土壤中迁移能力的约 束，重金属迁移能力增强，其植物有效性就提高。化肥的施用对改变土壤的理化性质 基骞深刻的影响，对重金属在壤中吸附解吸、形态转变、。迁移大小作弼较大，所以 河北农业大学硕士学位论文 对其植物有效性产生较大影响。化肥的适量施用可以缓解重金属对植物的毒害作用， 一方面可能是由于大量营养元素的施用保证植物正常生长，增强抗逆性，降低了土壤 中重金属的有效性，从而减少了植物对重金属的吸收，减轻了重金属的毒害程度；另 一方面，也可能由于营养元素与重金属离子的相互作用( 如营养元素的吸收稀释效应 降低体内重金属的浓度) ，从而减轻或消除了重金属对植物的毒害作用。所以，n 、p 、 k 肥是影响植物吸收重金属的重要因素。 1 3 1 氮肥对土壤重金属植物有效性的影响 由于氮肥中的盐基阳离子与土壤重金属的交换以及长期施用氮肥使土壤p h 值缓 慢降低，增加了重金属在土壤溶液中的溶解度，所以，施用氮肥一般能增加土壤重金 属的植物活性。e m s s o n 发现氮肥促进植物吸收镉，增加土壤镉活性，但是不同的氮 肥种类其作用强度也有差异，促进植物吸收镉的氮肥顺序： ( n h 4 ) 2 s 0 4 n h 4 n 0 3 c a ( n 0 3 ) 2 i “。有研究表明，植物在n h 4 + n 溶液中吸镉量较大， 在n 0 3 。n 溶液中植物吸收镉量相对少一些，然而，镉在植物体内的分布不受氮形态 的影响，在各种形态氮的环境下，镉在植物器官的含量顺序为：根 叶 果实【l ”。氮 肥能促进莴苣对c d 的吸收，但对镉在莴苣体内的分布影响不显著【5 。铵可以促进单 子叶植物对铁、铝、铜、锌的吸收垆“。曾清如研究认为：n h 斜0 3 和h 4 ) 2 s 0 4 对水 稻苗吸收p b 有刺激作用，n h 4 n 0 3 的施用能增加水稻苗吸收c d 【2 5j 。施用n h 4 + - n 和 n 0 3 - n 相比，在黑麦草中测得的镉含量，前者比后者要高1 5 “。s m i m o f f 认为铵态氮 的供应可减少植株z n 的毒害，根中z n 含量也会有所降低，其原因可能是n 弛+ _ n 有 利于天冬氨酸的合成，而其能与z n 络合，从而使z n 对植物的毒害得以缓解睁“。s i n 曲 等研究了莴苣c d 吸收与施n 量的关系，施n 量少于1 0 0