摘要:為探討石灰石、蒙脫石兩種不同鈍化機(jī)制礦物施加對(duì)土壤重金屬的鈍化效果和土壤環(huán)境健康的影響,利用盆栽試驗(yàn),通過常規(guī)測(cè)定方法和16SrRNA高通量測(cè)序手段,分析土壤酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)的變化,并結(jié)合土壤重金屬有效性、水稻富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)等指標(biāo),研究?jī)煞N礦物施加后土壤的環(huán)境功能響應(yīng)及其影響機(jī)制。
結(jié)果表明:施加石灰石顯著降低了土壤Cd、Cu、Pb、Zn的有效性,降低幅度依次為Zn(99.1%)>Cd(91.4%)>Cu(85.6%)>Pb(46.1%),并顯著降低了Cd、Zn的富集系數(shù)(43.4%~85.5%)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(Cd62.5%、Zn30.0%),而施加蒙脫石使土壤Pb的有效性降低幅度達(dá)19.5%,但其含量與對(duì)照差異不顯著;施加石灰石顯著提高了土壤過氧化氫酶和脲酶活性,均為對(duì)照(不施加鈍化劑)的1.6倍,施加蒙脫石后土壤過氧化氫酶活性顯著提高(為對(duì)照的1.4倍),但脲酶活性沒有明顯變化;施加蒙脫石對(duì)土壤微生物多樣性和微生物群落結(jié)構(gòu)影響較小,但施加石灰石后,土壤微生物多樣性指數(shù)顯著增加,且f_Gemmatimonadaceae、f_BIrii41和c_KD4-96等有益微生物屬的豐度明顯提高。
研究表明,與通過吸附對(duì)重金屬鈍化的蒙脫石相比,石灰石通過提升土壤pH,不但能更有效地降低土壤中Cd、Cu、Pb、Zn等重金屬的生物有效性,還能提升土壤酶活性和微生物的多樣性,從而改善土壤健康狀況,其中土壤pH、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量是影響微生物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。
結(jié)論:
(1)施加石灰石顯著降低了土壤Zn、Cd、Cu、Pb有效性,降低幅度依次為99.1%、91.4%、85.6%、46.1%;添加蒙脫石降低了土壤Pb有效性,降低幅度為19.5%;和蒙脫石處理相比,石灰石處理降低了水稻莖葉、根系各種重金屬的生物富集系數(shù)和根到莖葉中的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù),說明石灰石對(duì)土壤重金屬的修復(fù)效果優(yōu)于蒙脫石。
(2)施加石灰石顯著提高了土壤過氧化氫酶和脲酶活性,土壤pH、EC和AP等理化因子以及土壤Cd、Pb等重金屬是影響土壤酶活性的關(guān)鍵因素。
(3)施加石灰石可更有效地增加土壤微生物多樣性,提升土壤有益菌群豐度,從而改善土壤環(huán)境功能,其中pH、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量是影響微生物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。