混合螯合剂的不同施加方式对重金属污染土壤套种修复效果的影响

【目的】开发具有应用前景的植物与化学联合修复重金属污染土壤的技术。【方法】通过盆栽试验,研究混合螯合剂（MC）的不同施用方式对东南景天Sedum alfredii和玉米Zea mays 套种系统的影响,探讨MC作为植物提取的强化剂和重金属的淋洗剂对土壤的修复效果。【结果】东南景天和玉米套种情况下,MC可以提高植物对重金属提取的效率,也可以淋洗出土壤中的部分重金属,其中MC分2次淋洗时淋出的重金属量显著大于单次淋洗。经过套种和MC淋洗后,土壤全量Cd、Zn和Pb含量降低幅度分别为30.7%~33.0%、11.9%~14.7%和13.3%~16.4%。东南景天和玉米套种的共有根际土壤微生物数量与单种植物的不同,施加MC后显著提高了套种共有根际的细菌和放线菌数量,然而,高剂量MC淋洗时共有根际的微生物数量又会下降。【结论】套种和MC淋洗联合技术对土壤重金属的去除量大于植物提取的;Pb的去除主要靠淋洗,Zn/Cd可以用植物提取去除,套种+淋洗可以加快对Zn/Cd/Pb复合污染土壤的修复。     

石灰和泥炭处理对超积累植物东南景天清除土壤重金属的影响

[目的]采用植物修复技术对广西崇左市某一铅锌矿区的重金属污染土壤进行治理。研究石灰和泥炭处理对东南景天和玉米的生长及积累重金属的影响。[方法]进行为期1年的大田试验,植物种植模式为单种玉米和玉米套种东南景天2种方式;土壤改良剂的处理为单施石灰和石灰+泥炭处理2种方式。[结果]大田试验证明,在土壤Zn和Cd分别达3 574 mg/kg和29 mg/kg的条件下,东南景天生长良好,其地上部Zn和Cd含量最高达21 982 mg/kg和1 013 mg/kg。施用石灰或泥炭均可促进东南景天和玉米的生长,提高2种植物对Zn的积累,抑制玉米对Cd的积累。[结论]在施用石灰+泥炭的基础上采用玉米套种东南景天的方式可以获得最大的Zn和Cd去除效果。     

有机肥和生物炭对重金属污染农田土壤肥力的影响

为了揭示有机肥和生物炭施入对重金属污染农田土壤肥力和修复植物生长的影响,采用田间定位试验的方法,以山西忻州金矿周边重金属污染土壤为研究对象,检测施用有机肥、生物炭之后,不同修复植物根际土壤的pH值、有机质含量、阳离子交换量及酶活性等的变化。结果表明,施用有机肥和生物炭后,重金属污染土壤中的有机质含量、阳离子交换量、全氮及全磷含量、脲酶和过氧化氢酶活性都有不同程度的提高,土壤pH值、全钾含量均有下降。与对照相比,施用生物炭之后,黑麦草根际土壤的阳离子交换量、全氮含量、过氧化氢酶活性分别提高了12.40%、7.35%、16.21%,施用有机肥后,苜蓿根系的有机质含量显著增加了73.81%。施用有机肥和生物炭可以提升重金属污染土壤的肥力,有助于修复植物的生物量积累和修复效果的提高。     

混合螯合剂的不同施加方式对重金属污染土壤套种修复效果的影响

[目的]开发具有应用前景的植物与化学联合修复重金属污染土壤的技术.[方法]通过盆栽试验,研究混合螯合剂(MC)的不同施用方式对东南景天Sedum alfredii和玉米Zea mays套种系统的影响,探讨MC作为植物提取的强化剂和重金属的淋洗剂对土壤的修复效果.[结果]东南景天和玉米套种情况下,MC可以提高植物对重金属提取的效率,也可以淋洗出土壤中的部分重金属,其中MC分2次淋洗时淋出的重金属量显著大于单次淋洗.经过套种和MC淋洗后,土壤全量Cd、Zn和Pb含量降低幅度分别为30.7％ ～ 33.0％、11.9％ ～ 14.7％和13.3％～16.4％.东南景天和玉米套种的共有根际土壤微生物数量与单种植物的不同,施加MC后显著提高了套种共有根际的细菌和放线菌数量,然而,高剂量MC淋洗时共有根际的微生物数量又会下降.[结论]套种和MC淋洗联合技术对土壤重金属的去除量大于植物提取的;Pb的去除主要靠淋洗,Zn/Cd可以用植物提取去除,套种+淋洗可以加快对Zn/Cd/Pb复合污染土壤的修复.     

氮肥对稻田土壤中镉的形态特征及生物有效性影响研究

【目的】农田土壤深受重金属镉的污染,稻田镉污染不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统功能,并可通过食物链传递而危害人体健康。施肥对重金属生物有效性有显著的影响。氮肥作为农业生产中重要的增产措施之一,在施用氮肥时,适宜的氮肥用量对稻田土壤中镉的生物有效性至关重要。【方法】设置不同的氮肥施用量处理:不施氮(CK)、低氮肥施用量90 kg/hm2 (CF90)、中氮肥施用量150 kg/hm2 (CF150)、高氮肥施用量200 kg/hm2 (CF200),模拟稻田镉污染程度为5 mg/kg,采用盆栽试验研究氮肥对土壤中镉的迁移转化及水稻吸收的影响。【结果】施用氮肥降低了土壤中的pH值,高施氮处理pH值由6.3下降到5.7,高施氮量处理提高了水稻土壤中的Eh值,尤其是在拔节期。高施氮量相比于低施氮处理使土壤中可交换态镉的含量由65%下降到50%,但增加了土壤中可交换态镉的含量(由5%上升到15%)。【结论】施氮量与稻田土壤pH呈负相关,与水稻生育期地上部分镉含量呈正相关,高氮肥施用量提高了水稻中镉向地上部分转移的能力。为通过农艺措施调控镉污染农田实现边修复边利用的原则提供了重要的参考依据。     

氮素营养对重金属超积累植物东南景天吸收积累锌和镉的影响

以重金属锌、镉超积累植物东南景天Sedum alfredii为研究材料,采用营养液培养法研究了氮素营养对东南景天生长及对重金属锌、镉吸收、积累和转运能力的影响。结果表明：适当的氮素营养能够促进东南景天的生长,提高东南景天地上部富集重金属的能力,在供氮2.50 ~ 5.00 mmol·L^－1时,东南景天地上部生长和重金属吸收、积累最佳,锌和镉质量分数分别达12.00 g·kg^－1和2.00 g·kg^－1。在应用东南景天重金属超积累植物进行土壤重金属污染修复时需要合理施用氮肥,从而提高植物修复土壤重金属污染的效率。图1表4参15     

蚕沙有机肥—铁基复配材料对镉砷锌复合 污染土壤的修复效应

【目的】研究蚕沙有机肥与不同铁基复配对复合污染土壤重金属的钝化效果,为筛选可高效协同钝化镉砷锌的修复材料提供技术参考。【方法】采用室内土培实验,通过向镉砷锌复合污染土壤中添加蚕沙有机肥与铁粉、硫酸亚铁和硫酸铁3种不同铁基材料复配而成的钝化剂,对比分析不同蚕沙有机肥—铁基钝化剂对土壤中重金属有效态及形态转化的影响,并对重金属有效态及其在土壤中的赋存形态进行相关性分析。【结果】蚕沙有机肥与不同铁基材料复配可不同程度降低复合污染土壤中镉砷锌3种重金属的有效态含量,增加其残渣态含量,其中以蚕沙有机肥—铁粉(配比为1∶2)复配效果最佳,可使土壤中镉、砷和锌的有效态含量分别降低42.5%、75.0%和48.6%,镉、砷和锌的酸可提取态含量分别降低18.3%、76.7%和16.3%,残渣态含量分别增加8.3%、54.2%和36.1%;对重金属的有效态与各形态进行相关性分析可知,镉、砷和锌的有效态与残渣态均呈极显著负相关(P0.01,下同),有效态镉与酸可提取态和可还原态镉呈极显著正相关,有效态锌与酸可提取态、可还原态和可氧化态锌均呈极显著正相关,有效态砷与酸可提取态砷呈显著正相关(P0.05),与可还原态和可氧化态呈极显著正相关;添加蚕沙有机肥—铁粉(配比为1∶2)使土壤pH从5.89提高至7.42,显著高于其他钝化剂处理,土壤有机质含量增加38.0%。【结论】蚕沙有机肥—铁粉复配材料可实现镉砷锌的协同钝化,以1∶2配比的钝化效果最佳,在镉砷锌多金属复合污染农田土壤修复中具有潜在应用价值。     

大环江流域重金属污染土壤的3种修复技术研究

以大环江流域重金属污染土壤为研究对象,分别采用东南景天、蜈蚣草、蜈蚣草联合活化剂3种方法进行土壤重金属修复,测定了修复前后土壤重金属和植物中重金属含量,研究了各富集植物的修复效果和富集特征,结果表明:东南景天修复玉米地后,土壤中镉的去除效率达12.23%,玉米中的锌、铅、镉含量均有所降低,东南景天对镉的富集系数为5.82,说明东南景天在修复镉污染土壤的效果较好;在桑树地中套作蜈蚣草,铅、砷的去除效率分别达到12.57%、11.82%,桑叶中的5种重金属含量均有所降低,其中铅、砷含量比未套作前分别降低了28.09%和14.81%,蜈蚣草对铅与砷的富集系数分别为1.05、1.45,说明蜈蚣草对土壤中铅、砷具有明显的去除效果;在桑树与蜈蚣草套作地中施加化学活化剂后,土壤中5种元素的去除效率均有明显的提高,桑叶中5种元素的含量均有所下降,蜈蚣草的富集系数均有所上升,说明活化剂的施用能增加蜈蚣草对重金属元素的吸收。     

大环江流域重金属污染土壤的3种修复技术研究

以大环江流域重金属污染土壤为研究对象,分别采用东南景天、蜈蚣草、蜈蚣草联合活化剂3种方法进行土壤重金属修复,测定了修复前后土壤重金属和植物中重金属含量,研究了各富集植物的修复效果和富集特征,结果表明:东南景天修复玉米地后,土壤中镉的去除效率达12.23%,玉米中的锌、铅、镉含量均有所降低,东南景天对镉的富集系数为5.82,说明东南景天在修复镉污染土壤的效果较好;在桑树地中套作蜈蚣草,铅、砷的去除效率分别达到12.57%、11.82%,桑叶中的5种重金属含量均有所降低,其中铅、砷含量比未套作前分别降低了28.09%和14.81%,蜈蚣草对铅与砷的富集系数分别为1.05、1.45,说明蜈蚣草对土壤中铅、砷具有明显的去除效果;在桑树与蜈蚣草套作地中施加化学活化剂后,土壤中5种元素的去除效率均有明显的提高,桑叶中5种元素的含量均有所下降,蜈蚣草的富集系数均有所上升,说明活化剂的施用能增加蜈蚣草对重金属元素的吸收。     

氮肥形态对伴矿景天生长和锌镉吸收性的影响研究

以锌镉超积累植物伴矿景天为供试植物,采用单边根袋法盆栽试验研究了铵态氮肥和硝态氮肥施用对植物根际和非根际土壤中Zn、Cd的化学行为,以及伴矿景天生物量和Zn、Cd吸收性的影响。结果表明,施用硝态氮肥更能提高根际土壤Zn和Cd的生物有效性,显著增大植物体内Zn和Cd浓度(P0.05),增率分别为38.2%和110%,但施用铵态氮肥更有利于促进伴矿景天的生长,增率为49.4%;氮肥形态对伴矿景天生物量的影响显著大于对植物地上部Zn、Cd浓度的效应,施用铵态氮肥显著提高Zn和Cd总吸收量,增率分别为53.3%和123%,施用硝态氮肥对其则无显著影响。施用铵态氮肥较硝态氮肥更能提高伴矿景天的污染土壤Zn、Cd吸取修复效率。     

长期定位施肥对土壤重金属含量的影响

[目的]探讨耕层土壤重金属含量变化,为合理施肥和调控土壤环境提供依据。[方法]在15年长期定位试验研究基础上,分析5种施肥处理(无肥、N、NPK、N+M和N+S)对0～20 cm土层中6种土壤重金属(Cu、Zn、Cd、Cr、Hg和As)的含量变化。[结果]6种元素含量都呈现增加趋势。N+M处理的Zn含量超过土壤环境质量标准2级(pH值6.5～7.5)的限界,Hg含量增加幅度较大,比试验基础值(0.084 mg/kg)增加了114%,比不施肥处理增加了50%。单施N肥(尿素)对土壤重金属影响不大,施用P肥使土壤重金属含量增加。畜禽排泄物为原料的有机肥可使土壤重金属含量提高,特别是Cu、Zn、Hg增加幅度较大。[结论]施肥是影响土壤重金属含量变化的重要因素;对畜禽排泄物为原料的有机堆肥也要合理施用。     

氨态氮肥和尿素中稀土元素含量比较

[目的]探讨肥料形态对土壤中稀土元素含量的影响。[方法]利用ICP-MS分析硫酸铵和尿素两种氮肥中稀土元素的含量,研究施用不同形态肥料对土壤中稀土元素含量的影响。[结果]硫酸铵中La、Ce、Pr、Nd含量均高于尿素,La、Pr和Nd含量分别是尿素的6.7、9.9和12.8倍。硫酸铵中纯氮含量不到尿素的50%,使用氮肥时铵态氮肥施用量高于尿素。在同时施肥情况下,硫酸铵施入土壤后的稀土元素La、Pr和Nd分别是尿素施入土壤后的13.4、19.8和25.6倍。[结论]铵态氮肥(硫酸铵)的稀土元素含量是尿素的数倍,有利于补充土壤中的稀土元素。     

猪粪和石灰对铅锌尾矿污染土壤中紫花苜蓿生长及重金属吸收特性的影响

通过温室盆栽试验,研究了铅锌尾矿污染土壤上施用有机肥、石灰2种改良剂对紫花苜蓿生长发育、产量、叶绿素含量以及重金属元素Cu、Cd、Pb、Zn积累特性的影响,并分析施用改良剂后土壤pH值和土壤中有效态重金属含量的变化。结果表明,与对照（不施加任何改良剂）相比,2种改良剂的不同施用水平均能不同程度地提高土壤pH值,显著降低土壤中各重金属有效态含量。明显抑制Cd、Pb、Cu、Zn向紫花苜蓿地上部转移,降低重金属在紫花苜蓿地上部植株中的积累。改善紫花苜蓿的生长和发育,株高、地上部鲜重和地下部鲜重、叶绿素含量均有不同程度的增加;2种改良剂的不同处理水平对紫花苜蓿地下部重金属含量的影响均达到显著水平。总体上看。当有机肥、石灰的施用量均为10g／kg土时。其改良土壤的效果最明显。     

两种东南景天对铅锌污染的反应及吸收铅锌的研究

[目的]研究东南景天修复重金属污染土壤的能力。[方法]通过盆栽试验,研究2种生态型东南景天在Pb、Zn污染土壤上的生长反应及其对Pb、Zn的吸收和积累情况。[结果]乌岙矿山型东南景天能适应Pb、Zn污染的土壤环境,并且旺盛生长,植株中Pb、Zn含量远远超过乔司非矿山型东南景天,其中Zn的含量前者约是后者的7倍。[结论]乌岙矿山型东南景天对Pb、Zn污染土壤的修复能力高于乔司镇的非矿山型东南景天。     

长期地膜覆盖与不同施肥处理对棕壤活性有机碳的影响

[目的]研究长期地膜覆盖与不同施肥处理对土壤活性有机碳的影响。[方法]采用KMnO4氧化法对沈阳农业大学棕壤长期定位实验站2003年玉米整个生长季内土壤活性有机碳含量的剖面变化进行了研究。试验设覆膜与裸地2种土壤。每种土壤设4个施肥水平,分别为CK、N、M、MNP。其中,CK为对照。N为单施氮肥处理,年施尿素N 270.0 kg/hm2。M为单施有机肥处理,施用的有机肥为厩肥,其有机肥含量为100.0 kg/g左右,全氮含量为10.0 kg/g左右,折合年施N量为270.0 kg/hm2。MNP为有机肥化肥配施处理,年施有机肥N 270.0 kg/hm2,化肥N 135.0 kg/hm2,P2O567.5 kg/hm2。[结果]土壤活性有机碳含量随着季节的变化而变化,剖面分布随深度的增加而下降。长期地膜覆盖使表层土壤活性有机碳显著增加,而对深层影响不显著。无论覆膜与否,不同施肥处理土壤活性有机碳含量变化趋势为:M>MNP>CK>N。有机肥化肥配施和单施有机肥处理都能显著提高土壤表层活性有机碳含量,而单施氮肥则对土壤活性有机碳影响不显著。[结论]地膜覆盖与施用有机肥是提高土壤活性有机碳含量的有效途径。     

长期施用猪粪和化肥对稻田土壤Cu、Zn和Cd含量及有效性的影响

为研究有机肥与化肥处理下稻田土壤Cu、Zn、Cd含量之间的差异,并探明关键影响因子,本研究利用持续了35 a的长期定位试验,分析了土壤重金属全量及有效态、土壤理化性质和水稻产量,并利用多种统计分析方法研究了猪粪组和化肥组土壤Cu、Zn和Cd与土壤理化指标之间的关系。结果表明：与对照（不施肥）相比,长期施用猪粪使土壤Cu、Zn、Cd全量和有效态含量分别提高了134%~239%、57%~124%、58%~171%和191%~380%、285%~811%、61%~184%,并显著提升了土壤有机质（SOM）、阳离子交换量（CEC）及氮磷养分含量;而化肥处理对土壤重金属全量及有效态含量无显著影响,对土壤理化指标的提升相对较小。冗余分析（RDA）发现,猪粪组土壤全氮（TN）、CEC和速效磷（AP）分别解释了重金属方差变异的89.1%、6.4%和2.0%,化肥组土壤pH和全磷（TP）分别解释了方差变异的45.0%和22.2%,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,猪粪对重金属有效态的贡献远大于化肥,主要通过影响土壤重金属全量和CEC从而影响重金属有效性,其路径系数分别为0.621 7和0.295 3,均达到显著水平。猪粪组土壤重金属与理化指标之间由于“同源”关系呈显著正相关,而化肥组两者的关系受水稻生长活动等因素影响较大。研究表明,长期施肥可以通过调控土壤理化指标等影响重金属有效性,施用猪粪进行稻田土壤培肥的同时,需要注意土壤重金属的累积风险。     

大气沉降及土壤扬尘对天津城郊蔬菜重金属含量的影响

为探究土壤重金属污染对蔬菜中重金属含量的影响,并分析蔬菜中重金属的主要来源,以天津城郊存在土壤重金属镉(Cd)超标风险的蔬菜基地为对象,施用特制含锌(Zn)、含锰(Mn)商品有机肥,对土壤和当地常见叶菜类蔬菜(油菜、芹菜、大白菜、生菜、葱)中重金属含量进行了测定.结果显示,该蔬菜基地土壤重金属有效性低,蔬菜中重金属含量均符合国家食品安全标准,施用含Zn、含Mn有机肥对蔬菜重金属含量无显著影响.针对蔬菜基地可能的重金属污染来源,监测了蔬菜基地周边大气沉降物重金属含量,对比监测清洗蔬菜与未清洗蔬菜的重金属含量,并通过计算蔬菜样品中重金属含量与钛(Ti)含量的比值关系,估算大气沉降和土壤扬尘对蔬菜样品重金属含量的贡献.结果表明,大气沉降和土壤扬尘对蔬菜中镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)的贡献率分别达到33.7%、83.7％、72.8％和71.0％,该地区蔬菜中的As、Pb、Cr主要来自吸附于表面的大气沉降和土壤扬尘,食用前仔细清洗能有效减少蔬菜中重金属含量.由此可见,从控制蔬菜重金属污染源头的角度分析,当地应优先监控大气沉降带来的蔬菜重金属污染风险.     

有机肥氮替代化肥氮对盐碱地玉米氮素利用率及土壤理化指标的影响

针对宁夏银北盐碱地玉米种植存在重施氮肥、不施有机肥、产能低下、土壤结构板结等问题。基于常规施肥，建立有机肥氮替代不同比例化肥氮的田间试验，研究其对玉米生长发育、产量、氮素利用率及土壤理化性质的影响。结果表明：与常规施肥比较，有机肥氮替代处理对玉米株高、茎粗产生抑制作用，但提高了叶片SPAD值。随着有机肥氮替代比例减少，植株氮素总积累量表现为明显增加趋势，替代比例为20%处理下氮素积累量与生物产量分别较常规施肥显著增加26.02%、12.46%。有机肥氮替代处理显著提高氮素生理利用率，替代比例为20%的处理下氮素偏生产力与氮素农学效率最高。有机肥氮替代处理下土壤pH与全盐含量较常规施肥有所降低，但差异不显著，土壤有机质含量明显增加，替代比例为100%处理下土壤有机质含量较常规施肥增加11.05%，同时，该处理增加水稳性团聚体平均质量直径。产量与植株氮素及土壤理化指标相关性表明，籽粒产量与生物产量均与植株氮素积累量、土壤全氮相关性显著，而籽粒产量与水稳性团聚体平均质量直径、大团聚体含量、破坏率相关性显著。因此，本试验条件下，有机肥氮替代20%化肥氮处理对产量及氮素利用率提升效果显著，且对土壤理化性质改善也较为明显。     

土培条件下东南景天对镉的耐性和富集特性的研究

[目的]探讨土培条件下东南景天矿山与非矿山生态型植物对Cd耐性和富集能力的差异。[方法]采用土培盆栽的方法,以向水稻土中加入不同量的镉作为处理,研究东南景天两种生态型植物在不同镉含量土壤中的生长反应以及体内镉含量与积累量变化。[结果]两种生态型植物对土壤中不同含量Cd的生长反应不同,矿山生态型对土壤Cd的耐受阈值为300 mg/kg,非矿山生态型为50 mg/kg。矿山生态型地上部最大Cd含量为893 mg/kg,根部最大Cd含量为344 mg/kg;而非矿山生态型地上部和根部最大Cd含量分别为124和212 mg/kg。矿山生态型地上部Cd含量大于根部Cd含量,而非矿山生态型根部Cd含量大于地上部。矿山生态型地上部Cd积累量最大值为151.67μg/株;而非矿山生态型为11.99μg/株。两种生态型植物相比较,在相同Cd处理水平下,矿山生态型地上部Cd含量和Cd积累量均显著高于非矿山生态型。[结论]矿山生态型东南景天对土壤Cd的耐受和富集能力显著大于非矿山生态型。从植物对土壤镉的耐性、地上部与根部Cd含量及其比值来看,矿山生态型东南景天是一种Cd超积累植物。