不同剂量尿素、硫酸铵处理对土壤Pb、Zn、Cd形态分布的影响

时间：2021-01-31 20:16:31　来源：雅意学习网本文已影响人

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　　摘要：以土为研究对象，对不同剂量尿素、硫酸铵施入后土壤重金属Pb、Zn、Cd形态分布随时间的变化规律进行研究。结果表明，Pb污染土壤pH值逐渐降低，28 d后达到稳定，土壤pH值由原土样的7.87降至7.15左右；Zn污染土壤pH值先降低后升高，在28 d时降为最低，pH值为7.22；Cd污染土壤pH值逐渐降低，42 d后达到稳定。交换态Pb、Cd所占比例先降后升，而Zn先升后降，且交换态Pb所占比例与土壤pH值呈显著负相关。碳酸盐结合态Pb、Zn、Cd与土壤pH值呈明显正相关，且Cd呈先降后升的趋势。铁锰氧化物结合态Cd与土壤pH值呈显著负相关，而Pb、Zn与土壤pH值无明显关系，其中Zn、Cd均先降后升。有机结合态Pb、Zn、Cd所占比例在35 d内均与土壤pH值呈正相关，35 d后比例骤然增加，且其变化与土壤pH值无显著关系。残渣态Pb、Zn、Cd均先升后降，且与土壤pH值无明显关系。尿素及硫酸铵施入重金属污染土后，短期内约28 d对土壤Pb、Zn、Cd起钝化作用，Pb、Zn、Cd最高钝化量分别为各自总量的11.82%、11.44%、50.00%以上。
　　关键词：土；尿素；硫酸铵；重金属；形态；pH值
　　中图分类号： S156文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）06-0263-06
　　土壤重金属污染会对农作物和农产品产生危害，使其品质下降。为了提高农产品质量和产量，要施用氮肥、磷肥、钾肥，以保证农作物正常生长的营养所需。关于氮磷钾肥施入后土壤重金属形态分布及有效性的研究较多[1-3]。如施用硫酸铵、硝酸铵、尿素能增加土壤中水溶性和交换性的Mn、Zn、Cd的含量，且以硫酸铵的促进作用最大[4]。冬小麦幼苗经Pb、Zn处理后，叶和根的生长明显受到抑制，营养液中的其他重金属离子Cd、Ni、Cr、Cu对其也有不同程度的抑制作用，而施用氮肥能减轻以上重金属离子产生的毒性抑制作用，且随着施氮水平的提高，毒性抑制作用降低[5]。氮肥能促进植物吸收Cd，增加土壤Cd活性，但氮肥种类不同，作用程度不同，硫酸铵使土壤变酸的强度高于硝酸铵，与增强土壤Cd活性顺序一致[6]。氮肥能促进莴苣对Cd的吸收，但对Cd在莴苣体内的分布影响不显著[7]。土壤对重金属的吸附受土壤溶液中阴离子的影响，在重金属污染土壤中施加各种氮肥，必将引入阴离子，阴离子的进入增加了土壤中重金属的溶出率，导致植物吸收作用增强[8]。添加尿素能显著降低土壤水溶态Cu、Cr、Ni的比例，但增加了它们的铁锰氧化物结合态比例[9]。氮肥主要通过硝态氮、铵态氮的根际碱化和酸化效应来改变土壤pH值，进而影响重金属的活性[10]。
　　重金属在土壤中的溶解度和迁移性受到土壤pH值、Eh、CEC、质地、有机质等的影响，本质是影响土壤中重金属的化学形态，即土壤中重金属的缔合形式，当土壤中施入氮、磷、钾肥时，会使土壤这些性质发生改变，从而使土壤中重金属存在形态发生改变，进而影响元素的迁移性[11]。施入土壤的氮肥形态不同对土壤pH值变化的影响程度不同，对土壤中重金属的溶解度、土壤重金属的吸附量以及重金属形态变化的影响也存在差异。由于不同形态氮肥在土壤中的转化过程不同，因而对土壤酸化程度影响也不同。因此，通过试验探明尿素、硫酸铵施入的条件下，土壤pH值和重金属形态分布随时间的变化特征，研究化肥施入后土壤重金属的各种形态的变化规律，确定氮肥施入土壤后，对土壤重金属形态分布的影响程度，以及最佳施氮水平，为降低不同程度重金属污染农田的生态风险提供施肥方案，对土壤改良措施具有理论和实践意义。
　　1材料与方法
　　1.1样品采集
　　供试土壤为土，采自西安市东郊白鹿原，采样深度为地表以下5～20 cm[12]。土壤采集后置于室内通风晾干，去除碎石、植物残根等，用木棍碾碎，过20目尼龙筛备用。
　　1.2重金属污染土壤制备
　　分别取制备好的土样10 kg，置于3只塑料大桶内。按顺序分别加入分析纯化学试验，使土壤中含量分别达到氯化镉 15 mg/kg、硫酸锌5 000 mg/kg、硫酸铅5 000 mg/kg。加入去离子水后搅匀静置2个月（大量研究证明外源重金属污染物进入土壤40 d后可达到动态稳定），其间适时加水搅拌，使土样含水率与田间土壤含水率接近。
　　1.3试验设计
　　分别称取镉污染土样1 kg（干质量）装入6只塑料小桶内，并于其中3只小桶内按剂量高低加入适量尿素，另外3只小桶内加入适量硫酸铵，土样中加入尿素、硫酸铵浓度见表1。其中，低剂量对应土壤含氮量为100 mg/kg，中剂量对应土壤含氮量为200 mg/kg，高剂量对应土壤含氮量为 400 mg/kg。自加入尿素、硫酸铵当日起，每隔7 d取土50 g（干质量），连续取样7次，每次取样后风干磨碎，测定同批次土样的pH值和Cd各形态的含量。Pb、Zn污染土样施氮试验与Cd污染土样步骤相同。
　　表1土样中加入尿素、硫酸铵剂量
　　施肥种类1剂量（mg/kg）低剂量1中剂量1高剂量尿素1214.31428.61857.1硫酸铵1485.71971.411 942.9施氮水平1100.01200.01400.0
　　1.4测定方法
　　土壤重金属总量及各形态重金属Pb、Zn、Cd含量测定方法依据国家标准（GB/T 17141—1997）[13]，形态提取试验方法为改进后的Tessier法[14]。重金属含量分析仪器为AA800型原子吸收光谱仪（美国PE公司）。
　　2结果与分析
　　2.1不同剂量重金属污染土壤pH值变化
　　2.1.1Pb污染土壤pH值的变化由图1可见，随施入后时间的延长，Pb污染土壤pH值呈逐渐降低的趋势，在28 d后基本稳定，达到动态平衡，pH值由7.87降至7.15左右。在施入42 d内，随尿素施入剂量的增高，土壤pH值降低幅度减小，相反，不同剂量硫酸铵施入土壤pH值下降幅度相对较小，在施入14 d后土壤pH值分别下降了0.58、0.60、058。施入后42 d内，尿素引起土壤pH值下降的幅度比硫酸铵引起的幅度小，与Eriksson等的研究结果[6]一致。尿素及硫酸铵引起土壤pH值下降原因可能是可溶性Pb盐注入后能使土壤pH值下降，其次是尿素及硫酸銨施入后，经水解产生的铵在有氧条件下发生硝化作用，从而使土壤pH值显著降低。

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