東莞菜稻菜輪作對土壤Cd、Pb、As形態(tài)分布及其生物有效性的影響

東莞菜稻菜輪作對土壤Cd、Pb、As形態(tài)分布及其生物有效性的影響菜稻菜輪作模式是針對廣東的氣候優(yōu)勢和種植制度特色,由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院首先提出了一種改革稻田和蔬菜種植制度的新模式,該模式充分利用不同作物對氣候、土壤條件等資源優(yōu)勢的時段差和土壤養(yǎng)分利用與生態(tài)環(huán)境的互補作用,并緩解連作帶來的土壤生態(tài)環(huán)境惡化等問題。現(xiàn)有研究主要集中于土壤肥力、減少病蟲害、防治連作次生鹽漬化、增加經(jīng)濟收益等方面,有關(guān)菜稻菜輪作制度下,土壤重金屬含量和生物有效性的變化、以及重金屬在土壤-作物體系中的遷移和累積特征研究較少。本試驗在重金屬污染較為嚴重的東莞麻涌鎮(zhèn)開展小區(qū)試驗,研究田間自然條件下菜稻菜輪作制度下土壤重金屬(Cd、Pb、As)形態(tài)分布特征、各茬農(nóng)作物(蔬菜和水稻)可食部分中Cd、Pb和As的累積特征,以及它們之間的關(guān)系,揭示影響水稻和蔬菜吸收重金屬的主要因子。得出結(jié)論如下：(1)試驗過程中,蔬菜連作處理耕作層土壤As全量出現(xiàn)顯著降低,水稻連作處理耕作層土壤Pb、Cd全量出現(xiàn)顯著降低；蔬菜連作處理底層土壤Pb全量相對種植前有顯著降低；耕作層土壤中Cd和As全量均高于底層土壤。(2)植物對Pb的富集能力大小順序為：稻殼>稻米>菜心>茄子>青瓜；Cd為：稻米>稻殼>茄子>菜心>青瓜；As為稻殼>菜心>稻米>青瓜>茄子。在東莞地區(qū),稻米Cd、Pb存在超標風(fēng)險,且Cd風(fēng)險極大。(3)水稻連作處理能顯著升高耕作層和底層土壤中可氧化態(tài)Pb含量。上下層土壤中Pb各賦存形態(tài)含量高低順序為可還原態(tài)>殘渣態(tài)>可氧化態(tài)>可交換態(tài)。耕作層土壤中可交換態(tài)Pb含量要明顯低于底層土壤,可還原態(tài)Pb含量要明顯高于底層土壤。(4)水稻連作處理能顯著降低耕作層土壤中Cd可交換態(tài)、可氧化態(tài)和殘渣態(tài)含量：菜稻菜輪作處理能顯著降低底層土壤殘渣態(tài)Cd含量：水稻連作處理能顯著降低底層土壤殘渣態(tài)Cd含量。上下層土壤中Cd各賦存形態(tài)含量高低順序為可交換態(tài)>可還原態(tài)>可氧化態(tài)>殘渣態(tài)。耕作層土壤中Cd4種賦存形態(tài)含量均要高于底層土壤。(5)蔬菜連作處理能耐顯著提高耕作層土壤可還原態(tài)As含量；菜稻菜輪作處理能使耕作層可氧化態(tài)As含量出現(xiàn)顯著降低,殘渣態(tài)顯著升高。蔬菜連作處理能顯著升高底層土壤可交換態(tài)、可還原態(tài)As含量,降低可氧化態(tài)含量；菜稻菜輪作處理使底層土壤殘渣態(tài)As含量顯著升高；水稻連作處理使底層土壤可交換態(tài)As出現(xiàn)顯著降低,可還原態(tài)顯著升高。上下層土壤中As各賦存形態(tài)含量高低順序為殘渣態(tài)>可還原態(tài)>可交換態(tài)>可氧化態(tài)。耕作層土壤中As可交換態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)含量高于底層土壤,殘渣態(tài)低于底層土壤。(6)水稻連作處理能顯著降低土壤有效態(tài)Cd含量：蔬菜連作過程中,土壤As有效態(tài)含量出現(xiàn)升高。菜稻菜輪作模式能顯著降低土壤中As的有效性。(7)耕作層和底層土壤中Pb交換態(tài)能與還原態(tài)互相轉(zhuǎn)化,耕作層土壤中Pb可還原態(tài)能與可氧化態(tài)互相轉(zhuǎn)化,可氧化態(tài)能與殘渣態(tài)互相轉(zhuǎn)化,底層土壤中Pb可還原態(tài)能與殘渣態(tài)相互轉(zhuǎn)化；耕作層土壤中Cd可還原態(tài)能與可氧化態(tài)和殘渣態(tài)相互轉(zhuǎn)化,底層土壤中Cd可還原態(tài)能與可交換態(tài)和殘渣態(tài)相互轉(zhuǎn)化；耕作層和底層土壤中As殘渣態(tài)能與可交