北方設施菜地重金屬的累積特征及防控對策研究.pdf

1、本文以北方典型區(qū)域(山東壽光、河南商丘、吉林四平、甘肅武威)的設施菜地為研究對象,通過田間調(diào)查、室內(nèi)分析和定位試驗,系統(tǒng)研究了重金屬在設施菜地中的累積特征、剖面分布與遷移規(guī)律,進行了設施菜地系統(tǒng)中重金屬的平衡估算,并針對設施菜地重金屬累積問題,提出了重金屬累積及污染防控的對策,通過研究得到的主要結果如下:
　　 1.山東壽光設施菜地中As、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的平均含量分別為9.63、0.52、33.91、124.

2、20、53.04、29.04、17.96mg·kg-1；河南商丘分別為11.08、0.30、25.03、73.53、51.06、26.68、14.53mg·kg-1,吉林四平分別為12.47、0.467、37.20、87.68、67.50、25.17、17.98mg·kg-1,甘肅武威分別為13.33、0.42、33.85、85.31、53.12、28.59、20.76mg·kg-1,各區(qū)域設施菜地重金屬均出現(xiàn)了不同程度的累積。

3、　　 2.將設施菜地重金屬含量與國家土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ級標準比較,除CA、Zn、Ni存在少量樣本超標外,上述4個區(qū)域設施菜地其它重金屬含量均在國家允許范圍內(nèi),土壤質(zhì)量整體狀況尚可,在所有重金屬中,四個區(qū)域以Cd超標問題最為突出,Cd在各區(qū)域的樣本超標比例順序為:吉林四平(39.8％)>山東壽光(27.4％)>河南商丘(6.1％)>甘肅武威(1.0％)。
　　 3.根據(jù)各區(qū)域重金屬含量隨著設施年限的變化規(guī)律看,4個區(qū)域設施土壤重金屬

4、含量隨著年限的延長呈現(xiàn)不同程度的累積趨勢,據(jù)初步估計,As、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb在山東壽光設施菜地累積速率分別為0.105、0.033、0.923、2.010、0.370、0.28l、0.324mg·kg-1·a-1,在河南商丘則分別為0.116、0.001、0.517、1.628、0.225、0.122、0.203mg·kg-1·a-1,在吉林四平分別為0.164、0.035、1.223、2.629、1.076、0.24

5、8、0.143mg·kg-1·a-1,在甘肅武威分別為0.194、0.025、1.022、2.691、0.156、0.481mg·kg-1·a-1,整體來說,Cu和Zn的累積速率最快。高毒元素Cd盡管累積速率最低,但其達到國家土壤Ⅱ級標準值的時間最短,風險相對較高。
　　 4.山東壽光和甘肅武威的設施菜地土壤剖面重金屬存在一定程度的累積趨勢,表層土壤重金屬含量普遍較高,隨著土層深度的增加,重金屬含量多呈現(xiàn)出不斷降低的趨勢。山東壽

6、光表層土壤重金屬Cd、Cu、Zn的含量隨種植年限的增加呈現(xiàn)顯著升高的趨勢(P<0.05),甘肅武威的設施菜地重金屬含量隨著設施年限的增加而不斷累積的趨勢明顯；與小麥地及新建大棚相比較,相同土層設施菜地土壤中重金屬含量明顯較高。
　　 5.通過在甘肅武威兩年的田間定位試驗,結果表明設施菜地進行蔬菜種植過程中重金屬的輸入途徑主要來自于化肥和有機肥,其中,有機肥對設施菜地重金屬的輸入通量遠遠超過化肥。在不同的施肥處理下,重金屬輸入速率

7、均以有機和無機配施(MNPK)處理最高,其最大輸入通量分別為0.043kg·ha-1·a-1、Cu16.910kg·ha-1·a-1、Zn45.617kg·ha-1·a-1、Cr1.668kg·ha-1·a-1、Ni1.297kg·ha-1·a-1、Pb1.431kg·ha-1·a-1。同時發(fā)現(xiàn)蔬菜植物秸稈和果實收獲物是設施菜地重金屬輸出的主要渠道,通過作物果實收獲帶走的重金屬量遠遠超過植物秸稈的重金屬輸出量。
　　 6.根據(jù)對

8、設施菜地重金屬輸入輸出平衡估算的結果,除個別元素外,不同施肥處理下重金屬均有不同程度的盈余,其中MNPK、1／2MNPK、M處理的重金屬盈余量相對較高,NPK處理較低；從平衡通量看,重金屬累積速率最高的為MNPK處理,Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的累積速率分別為0.042kg·ha-1、16.750kg·ha-1·a-1、44.849kg·ha-1·a-1、1.653kg·ha-1·a-1、1.271kg·ha-1·a-1、1.4

9、19kg·ha-1·a-1。
　　 7.通過對北方4個典型區(qū)域設施菜地重金屬累積的成因分析表明,設施菜地重金屬的累積與肥料用量、質(zhì)量密切相關。山東壽光土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量與有機肥施用量間呈顯著對數(shù)正相關關系(P<0.05),化肥施用量與土壤Cd、Zn含量間呈顯著對數(shù)正相關；河南商丘有機肥施用量與土壤Cd含量間極顯著對數(shù)正相關(P<0.01)；甘肅武威菜地有機肥施用水平與砷含量間顯著正相關(P<0.05),

10、多年化肥累積施用量與土壤Zn含量間呈顯著對數(shù)正相關。含重金屬有機肥和化肥的施用是導致設施菜地重金屬累積的主要原因。
　　 8.對重金屬含量超標的設施菜地,可從設施菜地生產(chǎn)基地選址、投入品源頭監(jiān)控、低吸收作物種植、農(nóng)藝措施調(diào)整等角度進行調(diào)控,減少重金屬進入農(nóng)田,降低土壤中重金屬的生物有效性及作物對重金屬的吸收:對重金屬污染土壤,則應采取物理、化學、生物以及生物.化學的方法進行修復。在采取源頭監(jiān)控、過程阻斷和污染修復等措施的同時,應