發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 13:16

　　 本研究以2008年9月8日發(fā)生在山西省襄汾縣塔兒山礦區(qū)的鐵礦尾礦潰壩事件影響區(qū)的土壤為對(duì)象,采用土壤調(diào)查分析、實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)分析相結(jié)合的研究方法,研究了潰壩物影響區(qū)土壤重金屬及理化性質(zhì)的含量及其評(píng)價(jià),并針對(duì)其存在的問(wèn)題,研究了不同措施對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤的利用與改良效果。主要研究結(jié)果如下：(1)潰壩物覆蓋區(qū)土壤金屬Fe、Mn、Zn等元素的全量均顯著高于未覆蓋區(qū),而Cr、Ni等元素的含量則顯著低于未覆蓋區(qū)。土壤Fe、Cu、等微量元素的有效態(tài)含量均表現(xiàn)為覆蓋區(qū)高于未覆蓋區(qū),且達(dá)到了極顯著差異水平。以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行的單因子污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明,研究區(qū)僅受到Cd、Cu元素的污染,分別有5.88%和2.94%的樣點(diǎn)土壤中的Cd、Cu屬于輕微污染；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,研究區(qū)尚清潔；Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明研究區(qū)屬于低度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。潰壩物影響區(qū)的土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果表明,田間持水量、速效磷、均表現(xiàn)為未覆蓋區(qū)顯著高于覆蓋區(qū)；而土壤容重和緊實(shí)度則表現(xiàn)為覆蓋區(qū)顯著高于未覆蓋區(qū)。養(yǎng)分缺乏及土壤物理性狀惡化是潰壩影響區(qū)土壤的主要障礙因子。(2)潰壩物覆蓋后形成的生土上施用磷、氮肥或灌水,都可不同程度地增加博落回的株高、地上生物量、莖粗、總根長(zhǎng)、根系重、活性吸收面積及根系總吸收面積,提高其SOD和POD活性,降低MDA含量。單施氮肥的效果不如單施磷肥,缺水條件下施肥的效果不如進(jìn)行供水處理,供水、施氮及施磷三者之間具有非常明顯的加合效應(yīng)。潰壩物覆蓋后形成的生土地上博落回生物量形成的第一限制性因素是磷。博落回根際土壤酶活性及土壤微生物數(shù)量與其生長(zhǎng)狀況及根系的活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系,表明根際土壤脲酶和磷酸酶的活性主要是由發(fā)達(dá)的根系促進(jìn)了根際微生物群落的迅速繁殖而提高。施用一定的肥料,尤其是磷肥及有機(jī)肥,不僅可以提高糜子產(chǎn)量,而且有利于土壤中微生物及土壤酶活性的提高。在施用鉀肥的基礎(chǔ)上施用磷、氮、氮磷、及單施有機(jī)肥均可以增加糜子的產(chǎn)量。磷的增產(chǎn)效果優(yōu)于氮,而氮與磷配合的效果最佳。單施有機(jī)肥處理的糜子盆穗數(shù)并沒(méi)有減少,甚至還略高于施用氮磷鉀處理,但千粒重和穗粒數(shù)均明顯低于氮磷鉀處理,表明單施有機(jī)肥處理在前期生長(zhǎng)及分蘗成穗過(guò)程中并沒(méi)有受到影響,只是后期可能因缺肥而導(dǎo)致了穗粒數(shù)與千粒重有所下降,并最終使得糜子的產(chǎn)量有所降低。(3)種植草木樨、苜蓿及小冠花后,土壤0.5 m m水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量均在90%以上,表明種植三種豆科牧草后確實(shí)有利于提高土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的數(shù)量,進(jìn)而協(xié)調(diào)土壤的水、肥、氣、熱狀況,改良土壤性質(zhì),提高土壤肥力。提高表層土壤有機(jī)質(zhì)及全氮的效果依次為：小冠花苜蓿草木樨。土壤中速效磷含量在剖面上的垂直分布也與全氮及有機(jī)質(zhì)的分布趨勢(shì)一致,隨著深度的增加有效磷的含量下降,但在前兩層(表層和亞表層)下降的幅度很大,各處理土壤的速效磷含量在最上兩層間均達(dá)到了顯著差異水平,而從第三層(40-60cm)開(kāi)始往下,土壤速效磷下降的幅度明顯變小,這可能與磷在土壤中的移動(dòng)性較小有關(guān)。在受到潰壩物覆蓋后導(dǎo)致的輕度Cd污染情況下(Cd濃度為0.80mg/kg),種植的小飛蓬能夠保持良好長(zhǎng)勢(shì),并能將更多重金屬積累在地上部。在輕度Cd污染基礎(chǔ)上添加10mg/kg的Cd后,小飛蓬的生長(zhǎng)受到抑制,但地上部和根系的Cd含量均明顯增加。在供試的兩種Cd污染情況下增施有機(jī)肥,均有利促進(jìn)小飛蓬的生長(zhǎng),使得在植株Cd含量變化不顯著的情況下,仍能明顯增加土壤Cd的移出率。添加EDTA增加了小飛蓬體內(nèi)的Cd含量,但植物的生物量受到了影響。(4)襄汾縣塔兒山潰壩事件影響區(qū)主要的土壤問(wèn)題有：一是由于上層覆蓋了大量的潰壩物,導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分缺乏,尤其是氮、磷養(yǎng)分缺乏。通過(guò)增施氮、磷肥或有機(jī)肥可以對(duì)其起到良好的改良效果,最好是在改種一些耐瘠的先鋒植物如博落回、糜子等的基礎(chǔ)上,增施氮、磷肥,不僅有利于作物“根土系統(tǒng)”向著熟化方向發(fā)展,而且可以在當(dāng)季獲得較好的收益。二是由于在救災(zāi)過(guò)程中受大型機(jī)械的碾壓導(dǎo)致土壤的物理性狀變差,如堅(jiān)實(shí)度過(guò)大等,不利于植物的生長(zhǎng),尤其是根系的下扎,針對(duì)這一問(wèn)題,可以通過(guò)深翻加大耕作厚度并增施有機(jī)肥或土壤結(jié)構(gòu)改良劑等進(jìn)行改良。三是因?yàn)闈�壩物中有一定量的重金�?使得潰壩物覆蓋區(qū)土壤中存在著一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),但以國(guó)家規(guī)定的土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量的結(jié)果表明,研究區(qū)僅屬于低度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),仍可以繼續(xù)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在低濃度Cd污染的襄汾塔山鐵礦礦區(qū),增施有機(jī)肥或添加EDTA均有利于提高小飛蓬對(duì)土壤中鎘的去除效果。選取小飛蓬作為Cd的富集植物修復(fù)潰壩區(qū)Cd污染土壤,具有良好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S156
【文章目錄】：
摘要
1 引言
    1.1 論文選題背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 尾礦庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及尾礦庫(kù)潰壩研究進(jìn)展
        1.2.2 礦區(qū)及潰壩區(qū)土壤質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量及評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展
        1.2.3. 礦區(qū)及潰壩區(qū)土壤理化性質(zhì)與植物相互影響研究進(jìn)展
        1.2.4. 礦區(qū)及潰壩區(qū)土壤重金屬污染及土壤理化性質(zhì)的研究進(jìn)展
        1.2.5 礦區(qū)及潰壩區(qū)逆境土壤植物修復(fù)的研究進(jìn)展
    1.3 研究?jī)?nèi)容、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)以及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 研究目標(biāo)
        1.3.3 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
    1.4 研究思路與技術(shù)路線
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 技術(shù)路線
        1.4.3 創(chuàng)新和特色之處
2 襄汾尾礦潰壩區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)
    2.1 研究材料與方法
        2.1.1 研究區(qū)概況
        2.1.2 材料與方法
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 潰壩物覆蓋對(duì)土壤重金屬含量的影響及相關(guān)性分析
        2.2.2 潰壩物對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響
        2.2.3 潰壩影響區(qū)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)
    2.3 本章小結(jié)
3 不同水分條件下博落回對(duì)氮、磷脅迫的生物學(xué)響應(yīng)
    3.1 材料和方法
        3.1.1 試驗(yàn)材料
        3.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 不同水肥處理對(duì)潰壩覆蓋區(qū)土壤上博落回地上部植株生長(zhǎng)的影響
        3.2.2 不同水肥處理對(duì)潰壩覆蓋區(qū)土壤上博落回根系生長(zhǎng)的影響
        3.2.3 不同水肥處理對(duì)潰壩覆蓋區(qū)土壤上博落回生理指標(biāo)的影響
        3.2.4 不同水肥處理對(duì)潰壩覆蓋區(qū)土壤上博落回根際微生物及土壤酶活性的影響
        3.2.5 不同水肥處理對(duì)潰壩覆蓋區(qū)土壤氮磷含量的影響
    3.3 本章小結(jié)
4 施肥對(duì)潰壩覆蓋區(qū)土壤上糜子生長(zhǎng)的影響及對(duì)土壤的改良效果研究
    4.1 材料和方法
        4.1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)
        4.1.2 測(cè)定項(xiàng)目?jī)?nèi)容及采用的方法
        4.1.3 數(shù)據(jù)整理與分析
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 不同施肥處理對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤上糜子地上部生長(zhǎng)的影響
        4.2.2 不同施肥處理對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤上糜子根系生長(zhǎng)的影響
        4.2.3 不同施肥處理對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤上糜子生理指標(biāo)的影響
        4.2.4 不同施肥處理對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤上糜子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
        4.2.5 不同施肥處理對(duì)糜子根際上壤微生物及土壤酶活性的影響
    4.3 本章小結(jié)
5 三種豆科牧草對(duì)潰壩物覆蓋區(qū)土壤理化性質(zhì)的改良效果研究
    5.1 材料與方法
        5.1.1 試驗(yàn)材料
        5.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.3 測(cè)試指標(biāo)與方法
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 不同豆科牧草對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤物理性狀的影響
        5.2.2 不同豆科植物對(duì)潰壩物影響區(qū)土壤養(yǎng)分的影響
    5.3 本章小結(jié)
6 潰壩區(qū)Cd污染土壤的植物（小飛蓬）修復(fù)效果
    6.1 材料與方法
        6.1.1 試驗(yàn)材料
        6.1.2 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法
    6.2 結(jié)果與分析
        6.2.1 潰壩區(qū)Cd污染土壤添加Cd、有機(jī)肥和EDTA對(duì)小飛蓬生長(zhǎng)的影響
        6.2.2 有機(jī)肥和EDTA對(duì)Cd污染土壤中小飛蓬膜透性的影響
        6.2.3 有機(jī)肥及EDTA對(duì)Cd污染土壤中小飛蓬地上部Cd含量影響
        6.2.4 有機(jī)肥及EDTA對(duì)Cd污染土壤中小飛蓬根系Cd含量的影響
        6.2.5 有機(jī)肥及EDTA對(duì)Cd污染土壤中小飛蓬Cd運(yùn)轉(zhuǎn)率及地上與根系總吸收Cd量的影響
    6.3 本章小結(jié)
7 結(jié)論與討論
    7.1 結(jié)論與討論
    7.2 討論
參考文獻(xiàn)
附圖
Abstract
讀博士期間論文發(fā)表情況
致謝

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