题名农用稀土对土壤氮磷主要化学行为及植株体内稀土富集的影响
作者徐星凯
学位类别博士后
答辩日期2000-07-01
授予单位中国科学院研究生院
授予地点北京
导师王子健
关键词稀土元素 氮形态 磷形态 潮土土壤 富集 运移 铈的负异常 镓的正异常 剂量——效应关系 安全性评价
学位专业环境科学
中文摘要本论文通过室内土培实验、根际盆栽实验和野外田间实验,系统地研究了稀土元素施用后北方潮土土壤中氮磷主要化学行为和生物有效性变化,以及植株体内稀土元素分布与运移规律,为稀土农用安全性评价提供必要的数据。
通过未种植株时土培试验,发现施加混合稀土和单一稀土镧对土壤有机氮矿化和铵态氮氧化潜势有明显影响,NOEC和EC5。值分别为37、39和110、157mg REEs/kg烘干土以及43、43和123、182 mg La/kg烘干土。由此可见,混合稀土对土壤有机氮矿化和铵态氮氧化潜势的影响和镧相似。低剂量稀土元素(1 O mg REEs/kg烘干土),可明显延缓尿素水解进程并抑制水解产物铵态氮的氧化,并且此延缓尿素水解的时间长短受稀土施用量不同而发生变化。
施加稀土元素后土壤磷等温吸附特性可较好地利用Langmuir吸附方程拟合。随稀土施用量的增加,土壤磷最大吸附量降低而吸附反应常数和最大缓冲容量增加。当施用量增至loO mg REEs/kg风干土时,与对照相比差异达显著水平。在稀土施加量低于10 mg REEs/kg风干土时,土壤有效磷含量和最大磷吸附量存在显著线形负相关关系。
因此认为,在高剂量稀土元素作用下,稀土不仅影响土壤磷的吸附性能,而且可能会影响土壤磷形态转化来改变土壤磷的生物有效性,可使土壤保磷能力增强。根际与非根际土壤铵态氮、硝态氮和有效氮磷含量随氯化镧或混合氯化稀土施用剂量增加显著降低;并且根际土壤中铵态氮、硝态氮和有效氮磷含量高于非根际的差异显著缩小。这种变化趋势同根际和非根际土壤脲酶活性变化相一致。好气培养条件下,随混合稀土或镧施用量增加,玉米根际与非根际土壤有机氮矿化所形成的铵态氮和有效氮量呈降低趋势,根际内外土壤中的差异明显缩小;在高剂量稀土(>10 mg REEs(La)/kg风干土)作用下,根际与非根际土壤有机氮矿化显著受到抑制。
玉米根际内外土壤有机磷矿化所产生的有效磷量随混合稀土或镧施用量增大呈增加趋势,并且根际与非根际土壤未见显著性差异。稀土元素对苗期玉米磷素吸收的影响不显著;随混合稀土或镧施用量增加,玉米根系和地上部分氮素累积量均显著降低。实验发现稀土元素对土壤速效氮磷含量和植株氮磷吸收、脲酶活性及有机氮磷矿化的影响方面具有加合性。
苗期玉米根系和地上部分中稀土元素含量和稀土施用量之间存在明显的剂量.效应关系。施加混合稀土时,玉米根系和地上部分中轻稀土和镓含量分别在10和50 mgI也Es/kg风干土时出现显著性聚集效应;施加镧时,玉米根系和地上部分中镧含量分别在1和10 mg La/埏风干土时出现显著性聚集效应。无论施加混合稀土还是镧,玉米根系和地上部分中镓含量均出现显著性正异常,尤其在高剂量稀土作用时。只有在混合稀土施用量为50 mg I也Es/埏风干土以上时,玉米根系和地上部分中均出现显著性铈的负异常现象,然而施加镧时,却未见玉米体内铈的负异常现象。在高剂量稀土(>50mg刚强s(La)/kg风干土)作用下,玉米根系吸收的镧向地上部分运移明显受到抑制,尤其在稀土镧作用时。
在田间实验条件下,施加稀土元素会很快地被玉米根系吸收并运移到地上部分。根系中稀土元素含量和稀土施加量之间存在显著的剂量.效应关系,且不随玉米生育期而发生变化。然而,玉米生长将显著影响地上部分稀土元素的分布规律。稀土施用后,玉米体内单一稀土含量依根系>叶>茎>籽实的顺序增加;玉米体内La的吸收和运移明显快于ce和sm,并随生育期而发生变化。土壤中Gd较容易被玉米吸收并从根系转移到地上部分。因此,在此实验条件下,农用稀土施加后,玉米对稀土元素的吸收和运移的选择性随玉米生育期发生变化。
学科主题环境水质学
公开日期2011-10-21
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/1351]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
徐星凯. 农用稀土对土壤氮磷主要化学行为及植株体内稀土富集的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2000.
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