耕作方式對紫色水稻土重金屬積累和有效性的影響研究.pdf

1、耕作方式可通過改變土壤理化性質(zhì)影響土壤中重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化和植物對重金屬元素的吸收。但目前關(guān)于耕作方式對土壤重金屬元素遷移轉(zhuǎn)化行為的研究集中在旱地土壤，關(guān)于水稻土方面的研究很少。本文以西南大學(xué)紫色土長期定位試驗為依托，通過對剖面土壤理化性質(zhì)、重金屬總量和有效態(tài)含量及油菜、水稻各部位重金屬含量進行測定，研究了常規(guī)平作、免耕冬水、壟作免耕和水旱輪作4種耕作方式對紫色水稻土中重金屬元素遷移轉(zhuǎn)化行為的影響及其機制。獲得的主要結(jié)論如下:

2、　　(1)耕作方式對表層土壤pH的影響較大而對下層的影響相對較小，2012年4月耕層土壤pH表現(xiàn)為常規(guī)平作＞免耕冬水＞水旱輪作＞壟作免耕，2012年8月為常規(guī)平作＞壟作免耕＞免耕冬水＞水旱輪作，而其余時間則表現(xiàn)為常規(guī)平作＞免耕冬水＞壟作免耕＞水旱輪作，在油菜季和水稻季，免耕和水旱輪作均一定程度上導(dǎo)致了土壤酸化現(xiàn)象，以水旱輪作最為明顯。各土層有機質(zhì)含量均以水旱輪作最低，壟作免耕則使整個土層中有機質(zhì)含量均有一定程度的提高。耕作方式對各土層土

3、壤陽離子交換量的影響不明顯。
　　(2)4種耕作方式下，土壤總Fe含量無明顯的剖面分布規(guī)律，Cu、Zn、Pb、Cd總量均以表層最高，且隨土層的加深逐漸降低。常規(guī)平作、水旱輪作和免耕冬水條件下土壤總Mn含量以20-40cm土層最高，壟作免耕條件下土壤總Mn含量則隨土層的加深呈降低的趨勢。在各土層中，不同耕作條件下土壤總Fe、總Cu、總Zn、總Pb、總Cd含量均無明顯差異，在0-20cm和40-60cm土層中，土壤總Mn含量以壟作免耕

4、最高，在20-40cm則以水旱輪作最高，壟作免耕對于降低水田表層土壤Mn向下層淋溶，避免耕層土壤Mn的匱乏有較明顯的作用。
　　(3)各耕作處理土壤有效Fe、Cu、Zn、Pb和Cd含量隨土層加深而降低，常規(guī)平作和免耕條件下有效Mn含量隨土層加深而升高，水旱輪作條件下隨土層加深而降低，壟作免耕條件下在油菜季節(jié)表層高下層低，在水稻季節(jié)下層高而表層低。耕作方式對土壤重金屬有效態(tài)含量的影響隨土層的加深而減弱，且隨季節(jié)的變化而異。在0-20

5、cm耕層土壤，水旱輪作和壟作免耕使油菜季節(jié)Fe、Mn有效量提高，常規(guī)平作和免耕冬水均使Fe、Mn有效量顯著降低，壟作免耕使Zn有效量提高，常規(guī)平作使Cd有效量提高，水旱輪作使Zn、Cd有效量顯著降低，Cu、Pb有效量受耕作方式影響較小。在水稻季節(jié)，水旱輪作使Fe、Mn的有效量顯著提高，同時使表層Zn、Pb和Cd的有效量顯著降低，而常規(guī)平作條件下Fe、Mn活性較低，Zn、Pb、Cd活性較高，Cu有效態(tài)含量受耕作方式的影響很小。油菜季節(jié)水旱

6、輪作條件下土壤有效Pb、Cd含量，壟作免耕條件下Fe，Mn，Zn、Pb、Cd、有效量明顯高于水稻季節(jié)。相關(guān)分析結(jié)果表明，土壤有效Fe、有效Mn含量與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，有效Zn、有效Pb、有效Cd含量與有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而有效Cu含量與土壤理化性質(zhì)無明顯的相關(guān)關(guān)系。
　　(4)與水旱輪作相比，2012年壟作免耕條件下油菜莖稈Fe、Mn、Zn、Pb、Cd含量，莢殼和籽粒Mn、Zn含量有一定提高，相關(guān)分析結(jié)果表明，油菜莖稈Fe

7、含量與有機質(zhì)呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，油菜各部位Mn含量與有效Mn均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，莖稈Zn含量與有效Zn和總Zn呈顯著正相關(guān)關(guān)系，莢殼、籽粒Zn含量與有機質(zhì)、有效Zn、總Zn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，籽粒Cd含量與有效Cd呈顯著正相關(guān)關(guān)系。2013年，壟作免耕條件下油菜莖稈Fe、Mn、Pb、Cd含量，莢殼Mn含量明顯高于水旱輪作，油菜莖稈Fe含量與有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，莖稈和莢殼Mn含量與有效Mn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，莖稈Zn含量與有效Zn呈

8、極顯著正相關(guān)關(guān)系，莢殼Zn含量與總Zn呈顯著正相關(guān)關(guān)系，莖稈Cd含量與有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。耕作方式對土壤有機質(zhì)和重金屬有效量的影響是影響油菜對重金屬吸收的重要因素。
　　(5)耕作方式對2012年和2013年水稻吸收重金屬的影響比較相似，水旱輪作、壟作免耕條件下水稻根部Fe、Mn含量，莖葉Fe、Mn、Cu、Cd含量，糙米Cu含量均高于常規(guī)平作和免耕冬水，水旱輪作能明顯降低Cd向糙米的遷移系數(shù)，對降低糙米Cd含量有明顯的效果。2

9、012年，水稻根部Fe、Mn、Cd含量，莖葉Mn、Cu、Zn含量，糙米Cu含量均與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，莖葉Fe含量、根Mn含量與有機質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，根、莖葉Fe含量，根、莖葉Mn含量，根Zn含量，糙米Cd含量分別于土壤有效Fe、有效Mn、有效Zn、有效Cd呈顯著正相關(guān)關(guān)系。2013年，水稻根、莖葉Fe含量均與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與有效Fe呈顯著正相關(guān)關(guān)系，根、莖葉Mn含量與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與有效Mn呈顯著正相關(guān)關(guān)系，糙米C