炭基微生物菌剂对红壤性水稻土-水稻系统中Cd行为的影响

为探讨炭基微生物菌剂使土壤Cd生物活性降低和水稻对Cd吸收减少的可能性,采用盆栽试验,以单施NPK化肥为对照(CF),对比分析了石灰、牡蛎壳粉和炭基微生物菌剂对Cd污染红壤性水稻土土壤化学性质、土壤Cd形态分布和水稻Cd吸收迁移的影响。结果表明,添加石灰和牡蛎壳粉均可显著提高土壤pH值(增加0.31~0.86个单位),添加炭基微生物菌剂能提高土壤总有机碳(TOC)含量,较CF增幅为10.04%(P<0.05)。添加石灰、牡蛎壳粉和炭基微生物菌剂均对生物有效Cd(DTPA有效态、酸可提取态)含量有显著的降低作用。与对照相比,添加石灰、牡蛎壳粉和炭基微生物菌剂处理的DTPA有效态Cd含量分别显著降低了24.97%、19.52%和17.13%(P<0.05),同时促进土壤Cd从酸可提取态向残渣态转化。此外,添加炭基微生物菌剂对水稻成熟期的根系、茎叶和籽粒的干物质积累均具有较明显的促进作用。与对照相比,石灰和炭基微生物菌剂处理后糙米Cd含量分别降低了42.83%和54.57%(P<0.05),糙米对土壤Cd的生物富集系数(BCF)降低了41.57%和53.93%(P<0.05)。相关分析结果显示,土壤DTPA有效态Cd含量与pH值呈显著负相关,水稻植株(糙米、茎叶、根系)Cd含量与酸可提取态和可还原态Cd含量呈显著正相关(P<0.05)。线性预测方程证明糙米中Cd积累直接来自根系和秸秆的转移,而且土壤中酸可提取态Cd是糙米中Cd积累的最佳预测因子。综上,石灰、炭基微生物菌剂对Cd污染红壤性水稻土都表现出很好的修复效果,从降镉和协同提升土壤质量的角度来看,炭基微生物菌剂可作为一种比较理想的镉污染稻田土壤修复改良剂。本研究结果为南方红壤性稻田Cd污染治理提供了新思路。