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禽畜粪便是我国农业生产中重要的有机肥源,对优化土壤结构、提高农产品质量和产量具有重要作用。近年来,集约化养殖产业中为防治疾病和提高饲料利用率,在饲料中添加Cu、Zn等元素,使得粪便中残留大量重金属元素,长期畜禽粪便农用造成重金属在土壤中累积甚至土壤重金属污染。同时,禽粪便中含有大量新鲜有机物,随着有机物在土壤中的矿质化,其中的重金属释放并在土壤各组分中转化,从而影响土壤中重金属的形态和有效性。此外,有机肥施用带入土壤中的大量可溶性有机物(DOM)也会影响重金属的行为。本文通过盆栽试验,研究施用禽畜粪便有机肥后土壤重金属的赋存形态以及作物重金属吸收的变化,探讨DOM对土壤重金属生物有效性的影响,以期为客观评价禽畜粪便有机肥中重金属进入土壤后的生态风险提供理论依据。设置了猪粪有机肥预培养试验和小白菜的盆栽试验。选择黄棕壤、红壤、黑土和褐土,在其中分别添加1%和3%的猪粪有机肥,预培养0、1、2、3、5个月后种植小白菜,研究猪粪有机肥输入的Cu、Zn在土壤中的赋存形态的动态变化及小白菜吸收重金属的特征。同时将猪粪中提取的DOM分为F1(<1 KDa)、F2(1-14 KDa)、F3(>14 KDa)三个分子量组分,研究不同分子量的DOM对小白菜生长及Cu吸收的影响。主要研究结果如下:(1)猪粪有机肥施用使黄棕壤、红壤、黑土和褐土中DOM在刚加入时增加了218.6%、368.9%、116.2%和123.8%,并在培养的前1月内迅速降低。施用1%和3%的有机肥后,黄棕壤、黑土和褐土三种碱性土壤的pH分别降低了 0.39、0.71,0.21、0.3和0.33、0.69个单位,而四种土壤中Cu、Zn含量分别提高18.96%-124.70%和13.20%-99.77%。(2)供试土壤中Cu主要以腐殖酸结合态、铁锰氧化态和残渣态存在;Zn除了以铁锰氧化态和残渣态占比为主外,红壤中可交换态、黑土中强有机结合态、褐土中腐殖酸结合态分别占到了总量的5.68%、1 1.61%和12.63%。施用1%和3%的有机肥后,黄棕壤、红壤、黑土和褐土中水溶态+离子交换态+碳酸盐结合态Cu的占比分别提高了 1.29%-3.79%和4.91%-13.08%,且呈现随土壤预培养时间的延长而降低的趋势,而残渣态Cu的占比降低了 2.16%-7.82%和12.43%-19.78%。猪粪有机肥的施用主要增加了土壤中碳酸盐结合态和腐殖酸结合态Zn的占比,降低了残渣态的占比;施加1%和3%的有机肥后,黄棕壤、红壤、黑土和褐土中碳酸盐结合态Zn的占比提高了2.54%-11.74%和 11.41%-22.50%,腐殖酸结合态 Zn 提高了 2.15%-15.94%和7.23%-27.06%,残渣态 Zn 占比降低了 8.90%-22.96%和 20.19%-30.94%。(3)有机肥施用增加了黄棕壤和红壤中Cu的生物有效性,1%和3%的有机肥处理使黄棕壤、红壤中小白菜根部Cu含量较CK处理分别增加115.23%、137.37%和236.6%、266.3%,地上部 Cu 含量增加 133.9%、165.3%和 355.6%、397.4%。黑土和褐土中3%的有机肥处理使小白菜根系和地上部分Cu含量分别提高16.53%、90.51%和128.93%、31.12%。红壤中Zn的有效性最高,小白菜根部和地上部Zn含量较CK分别显著增加了 183.59%、272.3%和363.1%、621.7%;黄棕壤、黑土和褐土中1%的有机肥对土壤中Zn的生物有效性影响较小,而3%有机肥促进了小白菜对Zn的吸收,根部Zn含量比CK增加了 39.78%、12.87%和45.20%,地上部Zn含量增加了 79.43%、12.38%和 92.66%。(4)与对照(超纯水)相比,DOM处理小白菜总根长、根尖数分别增加19%-40%和45%-91%,但对小白菜产量没有显著影响。DOM促进小白菜根系对Cu的吸收,同一分子量组分中小白菜根系Cu浓度呈现出随DOM添加浓度的提高而增大的趋势,其中20 mg C·L-1的高浓度DOM处理F13、F23、F33(F1、F2、F3三个分子量组分DOM在20 mg C·L-1的浓度水平下与2.5 mg Cu·L-1的CuSO4的混合溶液处理)比对照分别显著(p<0.05)提高 41%、37%和 53%。F13、F22(10 mg C·L-1 的 F2 组分与 2.5 mg Cu·L-1的CuSO4的混合溶液处理)和F23处理显著促进Cu从根系向地上部的转运,转运系数较对照分别显著提高36%、48%和46%,F33处理降低了 26%。因此,DOM分子量大小和添加浓度均能影响小白菜对Cu的吸收及转运,高浓度小分子量DOM促进小白菜对Cu的吸收及转运。