长期施用化肥和有机肥对稻田土壤重金属及其有效性的影响

为研究长期施肥下红壤稻田土壤重金属累积及有效态分布特征,探讨其主要影响因子,选择持续了 35年的长期定位试验的不施肥(CK)、磷钾化肥(PK)、氮磷钾化肥(NPK)和不同比例有机肥化肥配施(M1NPK、M2NPK和M3NPK)等6个处理,分析了土壤化学指标、重金属全量(THM)和有效态的分布特征,以及重金属有效态含量与化学指标和全量之间的关系.结果表明,长期施肥改变了土壤化学性质,与CK处理相比,PK处理显著提高了土壤速效磷(AP)和速效钾(AK)含量,NPK处理显著提高了土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、AP和AK含量,有机肥处理(M1NPK、M2NPK和M3NPK)则大幅提高了SOM、CEC、AP、AK和硝态氮(NO3--N)含量;化肥处理(PK和NPK)土壤重金属全量总体上变化不大,有机肥处理土壤Cu、Zn和Cd的全量显著提高;化肥处理显著提高了土壤有效态Cr和As含量,有机肥处理显著提高了土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、As和Fe的含量;土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、As、Fe与SOM、CEC、AP、NO3--N含量之间呈显著正相关,另外有效态Zn和Cd还与土壤pH呈显著正相关,而有效态Pb与土壤pH、SOM、CEC和NO3--N含量之间呈显著负相关;土壤Cu、Zn和Cd有效态含量与全量之间显著正相关,而Cr、Fe有效态含量与全量之间显著负相关;冗余分析发现,SOM和pH分别解释了重金属全量方差变异的80.7％和5.5％,土壤CEC、AP和pH分别解释了重金属有效态方差变异的81.1％、4.9％和3.3％,达到显著水平;进一步通过偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析,发现THM、CEC和AP对土壤重金属有效态影响的路径系数分别为0.459、0.417和0.293,达到显著水平.长期施用猪粪等有机肥显著改善了土壤化学性质,并影响了土壤重金属有效性,其中土壤CEC和AP可能起到了关键的调控作用.