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本文以广东省大宝山矿区受污染土壤为研究对象,选取水田和旱地两种土地利用方式下的土壤,在土壤背景值和土壤污染调查基础上设置三个区域进行田间采样试验,揭示了不同土地利用方式和不同重金属污染程度下大宝山矿区土壤的微生物学效应,为评价该地区土壤重金属污染水平及污染治理提供研究依据。
试验主要对土壤理化性质、土壤中的重金属的全量和对土壤的主要微生物学参数,如:土壤呼吸强度,微生物生物总量等进行测定。对实验数据进行方差分析、T检验分析、相关分析和主成分分析,分别用于研究重金属不同污染程度下土壤性质的空间差异;研究不同土地利用方式下土壤性质的差异;研究污染变量之间的相互关系、土壤理化性质、土壤重金属含量和微生物特性的相关关系;研究不同土地利用方式下,土壤的理化性质、重金属污染程度、微生物学指标的整体差异。
方差分析结果表明重轻污染和对照三个区域,土壤有机碳矿化率有显著差异,污染程度较重的土壤有机碳矿化率显著低于其他区域;重轻污染区域,土壤微生物碳氮量有显著的差异。轻污染区域显著高于重污染区域;在重金属污染的两个区域内,土壤脲酶活性存在着显著差异;而对于土壤转化酶的活性,比较三个区域,差异未达到显著水平。T检验分析结果表明在水田和早地两种土地利用方式下,土壤pH、土壤全铅、全锌含量、土壤微生物量氮、土壤微生物碳氮比、土壤脲酶活性差异达到显著水平。
相关分析结果表明了土壤呼吸速率与土壤全铜、全铁呈现显著的负相关关系,呼吸商与土壤全铜、全锌、全铅、全铁呈现显著的正相关关系;土壤微生物量碳与土壤全铜含量呈现显著的负相关关系,微生物量氮与土壤全铅、全铁、全锰呈现显著的负相关关系;土壤脲酶活性与土壤金属全量呈显著的负相关关系,与土壤微生物量氮呈现正相关关系。土壤转化酶的活性与土壤呼吸速率呈现正相关关系。主成分分析表明,土壤的理化性质、土壤金属含量、土壤的微生物学指标以水田和旱地两种土地利用方式划分,土壤的理化性质差异不显著,土壤金属含量差异不显著,土壤的微生物学指标差异达到显著水平。
本研究揭示了重污染区、轻污染区和对照区土壤理化性质、金属全量、土壤微生物学指标存在着较大的差异。重金属对土壤的有机碳矿化率有抑制作用。重金属污染显著降低土壤微生物生物量碳、氮,而呼吸商显著提高。重金属污染能抑制土壤脲酶活性。同一地区内,水田和旱地利用方式下的试验土壤本底基本上是均匀的。同一区域内,重金属污染程度差别不大。同一区域内,水田和旱地土壤微生物学指标差异达到显著水平。同一污染水平下,土地利用方式能影响重金属对微生物的毒性。微生物学指标可以用做评估重金属污染程度的敏感指标。