畜禽有机肥农用的土壤复合污染及微生物生态效应研究

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1、密级：中国科学院大学Lni、’ersityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文畜禽有机肥农用的土壤复合污染及微生物生态效应研究指导教师：二零---．六月ResearchontheCombinedPollutionandtheirMicrobialEcologicalEffectsonSoilsbyLivestockandPoultryManureApplicationByXiaPANSupervisorProfessorsYingTENGandLonghuaWUADissert

2、ationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofAgricultureIlYlM24IlU3llIIIlllll㈣939帅Y243KeyLaboratoryofSoilEnvironmentandPollutionRemediationInstituteofSoilScience，ChineseAcademyofSciencesNanj

3、ing，ChinaJune2013本研究受国家自然科学基金重点项目(40930739)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2．YW-G053)、环境保护部公益性行业科研专项项目(201109018-4．2)ACKNOWLEDGEMENTS：资助!ThepresentresearchwassupportedbytheKeyProjectoftheNationalNaturalScienceFoundationofChina(40930739)，ProgramofKnowledgeInnovativ

4、eEngineeringoftheChineseAcademyofSciences(KZCX2-VW-G053)，andChineseNationalEnvironmentalProtectionSpecialFundsforScientificResearchonPublicCauses(20109018-4—2、．摘要有机肥的高量施用使重金属和抗生素等有害成分大量进入土壤，对周围生态环境产生危害。我国土壤污染情况较为复杂，呈现出重金属、有机及两者的复合污染，而抗生素的加入可能会造成更为复杂的生态效应。

5、本研究调查了长江三角洲典型区因水稻田转变成芦笋地、葡萄园或芥菜地，大量施用有机肥引起的土壤养分以及重金属和抗生素等污染物的变化；根据污染物来源及途径，进一步调查了施用备禽粪便引起的农田土壤重金属和抗生素污染状况：最后，研究了镉与多环芳烃复合污染情况下典型抗生素对土壤微生物性质的影响。本研究的主要结果如下：1．水稻田转变成种植其它经济作物，因有机肥及化肥高量而导致土壤表层乃至剖面深层养分浓度升高。水稻田改种芦笋后，除铵态氮以外，土壤表层中的其它养分浓度均显著提高(p

6、水稻田改种芦笋后全氮和全钾的浓度增加最为显著，而改种葡萄后变化最大的养分是速效钾，改种芥菜后土壤硝态氮上升更显著。过量施用来自现代集约化养殖场的畜禽有机肥会造成农田土壤重金属和四环素类抗生素的复合污染，且两者在土壤中的分布情况与土地利用方式密切相关。种植14年芥菜地污染物累积程度最高，Cu、Zn、Cd和四环素类抗生素总量(FYCs)分别为50．5、196、1．03mgkg"1和22．9ggkg一。以Cu为例，考虑相同的种植年限，增幅从高到低依次是芥菜地>葡萄园>芦笋地；芦笋地易引起土霉素和强力霉素的积累，

7、葡萄园和芥菜地则分别是土霉素和金霉素较高。Cu，zn和ZTCs浓度之间均呈正相关，特别是Cu和zn或Cu和F．TCs之间。2．猪粪、羊粪、鸡粪等3种畜禽有机肥中最易造成土壤污染的是猪粪，其Cu、Zn和Cd浓度分别为197、947和1．35mgkg～。不同土地利用方式下，施用有机肥均使重金属在土壤剖面呈表聚现象，以设施菜地最为突出，Zn和Cd积累明显，0．20cm土层分别为203和O．48mgkg"1。14种抗生素的浓度随土层深度增加而迅速下降，但在80．100cm土层仍有检出；设施菜地0．20cm土层抗生

8、素浓度为39．5ggkg"1，积累和残留明显高于林地和果园，特别是四环素类和喹诺酮类，浓度分别为34．3和4．75雌k百1。3．高剂量土霉素(一次添加为l、10和100mgkg“)对微生物的影响总体表现为抑制作用。培养到28d时，各处理土壤微生物生物量碳和硝化潜能分别降低了44．9．75．5％和19．9．32．6％：42d时对脲酶活性的抑制率高达32．4％；而低剂量土霉素(每天添加O．03mgkg。1)处理，除土壤硝化潜能以外