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不同水分管理模式下坡缕石修复稻田土壤镉污染效果

李剑睿 徐应明

李剑睿, 徐应明. 不同水分管理模式下坡缕石修复稻田土壤镉污染效果[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 965 − 971 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021122901
引用本文: 李剑睿, 徐应明. 不同水分管理模式下坡缕石修复稻田土壤镉污染效果[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 965 − 971 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021122901
LI Jian-rui, XU Ying-ming. Use of Palygorskite to Remediate Cd polluted Paddy Soils under Different Water Managements[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 965 − 971 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021122901
Citation: LI Jian-rui, XU Ying-ming. Use of Palygorskite to Remediate Cd polluted Paddy Soils under Different Water Managements[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 965 − 971 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021122901

不同水分管理模式下坡缕石修复稻田土壤镉污染效果

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021122901
基金项目: 国家自然科学基金(201107056)资助
详细信息
    作者简介:

    李剑睿(1981−),男,山西朔州,博士研究生,副教授,土壤生态与修复。E-mail: jianrui-419@163.com

  • 中图分类号: X53

Use of Palygorskite to Remediate Cd polluted Paddy Soils under Different Water Managements

  • 摘要:   目的  探究在合理的水分管理模式下提高坡缕石钝化稻田土壤镉的效率,及坡缕石施加对土壤理化性质、环境质量和水稻抗氧化胁迫的影响。  方法  采用盆栽试验方法,试验设置长期淹水、传统灌溉和湿润灌溉3种水分管理措施,每一水分管理模式下设0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5% 6个坡缕石施加浓度,共18个处理,通过测定土壤pH、zeta电位、有效态镉、稻米生物量、稻米镉含量、土壤酶和叶抗氧化酶活性,分析不同水分管理措施与坡缕石用量组合修复镉污染的效果。  结果  长期淹水、传统灌溉和湿润灌溉下,坡缕石处理土壤pH分别增加0.49 ~ 1.24、0.49 ~ 1.47和0.42 ~ 1.64个单位,0.025 mol L−1 HCl提取态镉含量分别下降15.4% ~ 46.2%,11.5% ~ 39.7%和11.4% ~ 32.4%,毒性浸出法提取态镉最大降幅分别为47.4%、42.4%和40.2%(P < 0.05)。未施加坡缕石条件下,与传统灌溉比,长期淹水、湿润灌溉的稻米生物量降低11.2%和19.3%(P < 0.05)。3种水分管理模式下,坡缕石处理的稻米镉含量分别下降21.9% ~ 75.0%,17.8% ~ 70.2%和17.4% ~ 66.5%,土壤磷酸酶活性最大增幅分别为40.0%、57.1%和40.9%,叶超氧化物歧化酶活性最大增幅分别为33.9%、50.2%和37.4%(P < 0.05)。  结论  长期淹水下坡缕石钝化土壤镉的效率最高,1.0%坡缕石施加使稻米镉含量降至我国食品污染物含量限量标准0.20 mg kg−1(GB 2762—2012)以下,长期淹水联合坡缕石施加组合为镉污染稻田土壤修复技术。
  • 图  1  土壤zeta电位

    Figure  1.  The zeta potential in soils

    图  2  稻米生物量

    Figure  2.  The biomasses of brown rice

    图  3  稻米Cd含量

    柱底不同字母表示同一水分管理下坡缕石处理间差异显著,柱顶不同字母表示同一坡缕石处理下水分管理间差异显著(P<0.05)。

    Figure  3.  The concentrations of Cd in brown rice

    表  1  土壤pH和有效态镉

    Table  1.   The pH and contents of available Cd in soils

    水分管理
    Water management
    坡缕石用量(%)
    Palygorskite addition
    pH有效态镉 (mg kg−1)
    Available Cd
    TCLP提取镉
    TCLP extractable Cd
    0.025 mol L−1盐酸提取镉
    0.025 mol L−1 HCl extractable Cd
    长期淹水 0 5.69 ± 0.18 de 0.78 ± 0.08 b 0.65 ± 0.09 cd
    0.5 6.18 ± 0.23 cd 0.69 ± 0.05 bc 0.55 ± 0.07 d
    1.0 6.73 ± 0.21 ab 0.56 ± 0.07 cd 0.48 ± 0.08 e
    1.5 6.88 ± 0.15 a 0.48 ± 0.06 d 0.43 ± 0.11 ef
    2.0 6.87 ± 0.21 a 0.41 ± 0.09 e 0.39 ± 0.15 f
    2.5 6.93 ± 0.13 a 0.43 ± 0.11 e 0.35 ± 0.11 f
    传统灌溉 0 5.44 ± 0.18 e 0.85 ± 0.13 ab 0.78 ± 0.07 b
    0.5 5.93 ± 0.21 d 0.74 ± 0.07 b 0.69 ± 0.07 c
    1.0 6.59 ± 0.17 b 0.65 ± 0.11 bc 0.63 ± 0.08 cd
    1.5 6.81 ± 0.25 ab 0.58 ± 0.15 cd 0.58 ± 0.06 d
    2.0 6.91 ± 0.15 a 0.49 ± 0.13 d 0.47 ± 0.11 e
    2.5 6.90 ± 0.17 a 0.55 ± 0.11 cd 0.57 ± 0.08 d
    湿润灌溉 0 5.25 ± 0.13 f 0.97 ± 0.07 a 1.05 ± 0.05 a
    0.5 5.67 ± 0.23 de 0.87 ± 0.08 ab 0.93 ± 0.08 ab
    1.0 6.33 ± 0.11 c 0.73 ± 0.07 b 0.82 ± 0.05 b
    1.5 6.55 ± 0.17 b 0.67 ± 0.06 bc 0.78 ± 0.06 b
    2.0 6.82 ± 0.21 ab 0.62 ± 0.08 c 0.71 ± 0.09 c
    2.5 6.89 ± 0.15 a 0.58 ± 0.06 cd 0.74 ± 0.13 bc
      注:同列不同字母表示相同指标不同处理间差异显著(P < 0.05)。
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    表  2  土壤酶和叶抗氧化酶活性

    Table  2.   The activities of enzymes in soils and antioxidant enzymes in leaves

    水分管理
    Water management
    坡缕石用量(%)
    Palygorskite addition
    土壤酶(mg g−1 h−1)
    Soil enzyme
    抗氧化酶(U g−1)
    Antioxidant enzyme
    蔗糖酶
    Sucrase
    磷酸酶
    Phosphatase
    超氧化物歧化酶
    Superoxide dismutase
    过氧化物酶
    Peroxidase
    长期淹水 0 5.3 ± 0.31 d 1.5 ± 0.09 e 301 ± 17 c 431 ± 27 cd
    0.5 5.5 ± 0.28 cd 1.8 ± 0.11 d 331 ± 19 bc 457 ± 21 c
    1.0 5.2 ± 0.25 d 1.7 ± 0.08 de 382 ± 23 ab 528 ± 23 bc
    1.5 5.6 ± 0.33 c 1.9 ± 0.13 d 391 ± 18 a 583 ± 23 b
    2.0 5.7 ± 0.27 c 2.1 ± 0.17 cd 403 ± 25 a 607 ± 25 ab
    2.5 5.3 ± 0.35 d 2.1 ± 0.18 cd 372 ± 25 b 631 ± 28 a
    传统灌溉 0 5.9 ± 0.21 bc 2.1 ± 0.25 cd 261 ± 17 d 373 ± 19 de
    0.5 6.1 ± 0.31 b 2.3 ± 0.41 c 303 ± 13 c 403 ± 18 d
    1.0 5.8 ± 0.37 bc 2.8 ± 0.25 b 356 ± 21 b 452 ± 17 c
    1.5 6.2 ± 0.37 b 3.0 ± 0.17 ab 368 ± 16 b 532 ± 23 bc
    2.0 6.0 ± 0.33 b 3.3 ± 0.13 a 383 ± 19 ab 558 ± 21 b
    2.5 6.2 ± 0.35 b 3.1 ± 0.21 ab 392 ± 23 a 579 ± 19 b
    湿润灌溉 0 6.7 ± 0.31 ab 2.2 ± 0.23 c 198 ± 19 e 268 ± 15 g
    0.5 6.9 ± 0.33 a 2.3 ± 0.23 c 227 ± 13 de 292 ± 22 f
    1.0 6.6 ± 0.35 ab 2.7 ± 0.33 b 236 ± 15 de 323 ± 19 e
    1.5 6.8 ± 0.27 a 3.0 ± 0.28 ab 261 ± 13 d 405 ± 18 d
    2.0 7.0 ± 0.33 a 2.9 ± 0.35 b 251 ± 15 d 419 ± 17 cd
    2.5 6.8 ± 0.25 a 3.1 ± 0.43 ab 272 ± 21 cd 385 ± 23 de
      注:同列不同字母表示相同指标不同处理间差异显著(P < 0.05)。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-29
  • 录用日期:  2022-02-25
  • 修回日期:  2022-02-11
  • 刊出日期:  2022-06-17

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