长江下游南京段典型潮土镉富集以及生物有效性影响因素研究

以长江下游南京段某典型潮土分布区为研究区,通过2014年与2003年两期表层土壤镉等相关成分变化、土壤剖面对比、地球化学统计分析等方法研究了潮土镉富集机制及其生态有效性的主要影响因素。结果表明:相对于2003年,研究区表层潮土2014年镉平均含量增加了40.9%。以中国土壤环境质量标准(GB 15618—1995)为参照,有超过50%的土壤样品达到镉轻度污染水平,且有约25%土壤样品的生物有效镉含量接近或高于当地潮土镉背景值。地学统计分析与实际调查表明,土壤镉与硫以及有机碳呈显著正相关关系,镉最主要的外源可能是受粉煤灰影响的大气降尘。潮土镉活化主要受碳酸盐、Ca、Mg、p H和有效Fe的影响,其中碳酸盐的影响最为重要。研究区含碳酸盐土壤与贫(无)碳酸盐土壤(含量<5 g·kg-1)的Cd含量没有显著差异,但生物有效镉含量以及镉活化率却存在显著性差异,贫(无)碳酸盐土壤的生物有效镉含量和镉活化率分别是含碳酸盐土壤的2.5倍和近2倍。研究区表层土壤发生了酸化(p H平均水平从2003年的7.72下降到2014年的6.96),为控制酸化及预防可能的土壤重金属生态风险,应及时开展土壤生态平衡修复工程。     

成都平原典型稻作土壤重金属镉有效性及主要驱动机制

通过对不同污染源稻作土壤理化性质、水稻镉(Cd)富集系数及其相互关系的比较研究,探明成都平原典型土壤-水稻系统Cd的有效性及主要驱动因子。结果表明,工业源产区土壤平均Cd含量为1.21%,达国家标准(GB 15618—2009《国家环境土壤质量标准》)中0.3%的4倍,且显著高于农业磷肥源(APS)和有机肥源(AOS)产区;水稻分蘖期、成熟期各部位Cd富集量均表现为ISAPSAOS,且IS与AOS差异显著;Cd富集系数与土壤有机质含量、电导率和沙粒含量正相关,而与土壤pH值、粉粒含量和黏粒含量负相关,低pH值、轻质地土壤Cd吸附能力低,总体生物有效性较高;Cd富集系数与土壤水溶态、交换态及碳酸盐结合态Cd总体表现显著正相关;主成分分析结果显示,土壤pH值、电导率、有机质含量、土壤质地和土壤中水溶态、交换态及碳酸盐结合态是影响研究区Cd有效性的主要驱动因子。     

污灌区镉污染菜地的植物阻隔和钝化修复研究

为了比较植物阻隔、化学钝化及其联合修复措施对污灌区镉污染菜地的修复效果,通过大田试验,研究施用黏土矿物海泡石、膨润土和鸡粪对普通油菜和镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理。结果表明,施用鸡粪可显著提高普通油菜和镉低积累油菜的地上部生物量,最大增产率分别为42.8%和127.8%,而施用黏土矿物则没有显著的增产作用。黏土矿物和鸡粪配合施用显著降低普通油菜地上部镉含量,最大降幅为50.5%,使其低于食品安全标准(GB 2762—2012)规定的叶菜类镉含量限值0.2 mg·kg-1;所有钝化处理均显著减少低积累品种地上部镉含量,使其符合食品安全标准要求。施用鸡粪显著降低土壤有效态镉含量,最大降幅为37.0%,而单独施用黏土矿物对土壤镉有效性没有显著影响;施用黏土矿物和鸡粪促进土壤镉由活性高的可交换态向活性低的残渣态或有机结合态转化,从而显著降低了镉的生物有效性。总之,种植镉低积累品种同时施用黏土矿物和鸡粪,即联合应用植物阻隔和钝化修复措施,可以更好地保障污灌区镉污染菜地的安全利用。     

氮肥类型对东南景天生长及重金属积累的影响

【目的】研究氮肥类型对东南景天套种玉米模式下生长特性及重金属锌、镉积累的影响,为植物修复实践过程中合理使用氮肥、减少修复成本和环境污染奠定基础。【方法】通过大田试验,在重金属污染的矿区采用东南景天套种玉米模式,施用同氮素水平下有机肥（鸡粪）、硫酸铵和尿素3种类型氮肥,测定土壤pH、有机质含量、重金属有效态、东南景天和玉米地上部生物量及重金属锌、镉含量的变化。【结果】施用有机肥增加土壤有机质含量,提高土壤镉的生物有效性,对土壤pH和锌的生物有效性则无影响;施用硫酸铵和尿素均降低土壤pH和土壤镉的生物有效性,提高了土壤有机质含量和土壤锌的生物有效性。氮肥类型对东南景天中锌、镉以及玉米镉积累影响不显著,但两种化学氮肥均显著增加了玉米锌的累积量;不同类型氮肥对东南景天和玉米生长均有显著促进作用,有机肥处理两种作物的地上部生物量均显著高于其他处理（P〈0．05）。【结论】有机肥对东南景天修复土壤重金属污染效率的促进作用优于硫酸铵和尿素。     

广西水稻土镉有效性、水稻镉富集系数与土壤性质的关系研究

【目的】开展广西水稻土镉有效性、水稻镉富集系数与土壤性质的关系研究,为降低石灰岩地区土壤镉迁移及稻米镉累积提供理论参考依据。【方法】以广西不同地方的65个水稻土及相应的Y两优品种系列水稻为研究对象,分析土壤理化性质、水稻各部位镉含量、土壤有效镉/总镉、水稻各部位对镉的富集系数与土壤性质的关系,以及影响土壤镉有效性和糙米镉富集的主要影响因子。【结果】土壤镉超标率为67. 69%,糙米超标率为41. 54%。土壤镉有效性受到铁、锰形态的影响,有效镉/总镉与总铁、总锰呈显著负相关,与有效铁呈显著正相关;土壤p H、有机质、交换性钙、总铁和总锰显著影响水稻对镉的富集能力,其中,糙米镉富集系数与pH值、交换性钙含量呈极显著负相关,与有机质、总铁、总锰呈显著负相关。总锰和有效锰是决定土壤镉有效性的主要影响因子,镉有效性的线性回归方程为:有效镉/总镉=0. 491-0. 167×总锰+0. 004×有效锰;交换性钙和总锰是决定糙米镉富集能力的主要影响因子,糙米镉富集系数线性回归方程为:糙米镉富集系数=0. 493-0. 006×交换性钙-0. 156×总锰。【结论】广西稻米超标率低于稻田土壤镉超标率。在所研究的土壤性质中,锰形态是影响土壤镉有效性的主要因子,总锰、交换性钙含量是影响稻米富集镉的主要因子。     

水旱利用方式对白浆土黏土矿物演化的影响

黏土矿物是土壤中重要的组成部分,相对于其他无机矿物,性质较为活波,易受土地利用方式的影响.为了揭示利用方式对白浆土黏粒矿物组成的影响,通过对水旱利用方式下的白浆土进行了土壤理化特性及黏土矿物组成分析;结果表明:白浆土在水田利用方式下,发生强烈的脱钾过程,进而导致土壤pH值降低,土壤黏土矿物演化也随着利用年限的增加而增加,白浆土黏土矿物的演变过程为:云母类矿物→伊利石→S/I混层矿物→蛭石→高岭石,其理化性质则有较显著的改善,如土壤pH值,更适应水稻的生长;有效钾和有机质质量分数均得到提高,较大程度的改良土壤,未抑制土壤的酸化.而白浆土旱田利用,白浆土转向物理风化,有机质积累相比水田低,但因其旱田施氮肥缘故,碱解氮积累较多,土壤酸化有所抑制.因此对酸性白浆土的利用,应以水旱利用相结合进行,不仅可交换利用当地水汽资源,还能有效地利用匮乏的水资源,充分改良白浆土,抑制土壤过分酸化.     

硅酸盐对镉污染烟田的原位修复效应研究

以硅酸盐矿物为钝化材料,通过田间试验,考察硅酸盐对烟叶镉含量和土壤中镉含量及形态分布的影响用以表征修复效果;研究了硅酸盐对土壤pH和N、P、K含量的影响以表征其对土壤环境质量的影响.结果表明:硅酸盐既能提高土壤pH,使pH值最高达7.98,又能降低土壤中镉的生物有效性,有效抑制烟叶对镉的吸收;另外,还可改善土壤肥力,增加土壤中P和K的含量,最大增幅约为25%.综合而言,硅酸盐是修复镉污染烟田的优选修复材料,施用量以12 000 kg·hm-2为宜.     

土壤pH对土壤镉形态及稻米镉积累的影响

通过盆栽试验,探究土壤pH对土壤镉形态、土壤养分、水稻各部位镉含量的影响及作用机理。结果表明:土壤pH可改变土壤镉的生物有效性、水稻各部位镉含量和根表铁膜铁含量,但对土壤全N、全P、全K和有机质含量影响较小;土壤pH 4~9时,土壤pH与可交换态镉、可还原态镉、残渣态镉含量呈极显著线性相关(P0.01),与水稻根、茎、叶镉含量呈极显著线性负相关(P0.01),与糙米镉含量呈显著线性负相关(P0.05),与根表铁膜铁含量呈极显著正相关(P0.01),但与土壤全N、全P、全K和有机质含量均无显著相关性;利用碱性土壤改良剂提高土壤pH,可以有效地防控稻米镉污染,但添加量对污染治理效果影响较大,且应考虑品种的适应性和酸性降水的影响。根据试验分析结果获得的回归方程,推测稻米镉污染治理的最佳土壤pH范围为6.49~7.34。     

pH和有机质对土壤中镉和锌生物有效性影响研究*

 综述了土壤环境中重金属镉、锌生物有效性国内外研究态势，尤其是土壤pH、有机质和石灰对土壤中镉、锌生物有效性及镉、锌形态的影响机制。就目前研究状况，提出未来研究方向，为治理土壤镉、锌污染提供理论依据。     

三种黏土矿物对蚕豆生长和重金属含量的影响

以云南会泽铅锌矿周边污染农田土壤为供试土壤,施加沸石、钠基膨润土、硅藻土3种黏土矿物,开展室内种植蚕豆的盆栽试验,研究黏土矿物对蚕豆光合生理、生物量、矿质营养、重金属含量和累积量的影响。结果表明:3种黏土矿物显著增强蚕豆叶片的光合作用,增加植株的生物量,其中钠基膨润土处理的增幅最大,为21.7%。黏土矿物降低土壤速效氮、磷、钾的含量,降幅为12%～48%,改变蚕豆植株氮、磷、钾的含量,其中,硅藻土显著增加蚕豆植株磷、钾和根系氮的含量,增幅为23%～83%,钠基膨润土降低蚕豆地上部氮、磷、钾的含量。3种黏土矿物均显著降低土壤有效态铅和铜的含量,降幅为14%～28%,减少蚕豆植株的锌含量、根系铅和铜的含量;沸石还显著降低土壤有效态镉、蚕豆植株镉和地上部铅的含量。相关分析发现,土壤有效态镉与蚕豆地上部镉、有效态铜与根系铜、有效态锌与植株锌的含量呈极显著或显著正相关。研究表明黏土矿物能降低污染土壤重金属的生物有效性,减少蚕豆植株的重金属含量,改善光合作用和提高生物量。     

赤红壤蔗地土壤酸缓冲性能与调控研究

采用酸滴定土壤酸度的方法研究广西蔗地土壤对酸的缓冲性能,结果表明,广西赤红壤蔗地土壤酸缓冲能力不强且对酸敏感,其土壤酸化转折点在加入模拟酸雨pH值3.0-3.5之间。酸雨会造成蔗地土壤严重酸化,而年施用75t/hm2酒精废液对蔗地土壤酸化影响较小。影响土壤酸缓冲性能因素主要为有机质、物理性粘粒、盐基总量和交换钙。据此可采取增施有机肥,施用碱性物质如石灰或碱性肥料如钙镁磷肥,以及增加土壤覆盖如蔗叶还田,或采取等高种植等措施,增加土壤有机质和交换性阳离子含量,减少土壤粘粒及阳离子流失,降低土壤酸度,从而提高蔗地土壤酸缓冲能力,改善蔗地土壤生态环境。     

广西天等县耕地土壤酸化的初步研究

【目的】研究广西天等县耕地土壤的酸化情况,为提高耕地质量、促进农业可持续发展提供科学依据。【方法】收集2007年启动的测土配方施肥项目资料,与第二次土壤普查资料作比对,分析两个时期该县耕地土壤pH值变化情况,并进行相关性分析。【结果】相对于第二次土壤普查,该县耕地土壤pH值总体平均下降0．73个pH值单位,微酸性至强酸性土壤样点所占百分比由9．8％上升到55．8％。非石灰岩母质发育的耕地土壤酸化程度较重,石灰岩母质发育的耕地或碳酸盐含量较高的耕地相对较轻。旱作连作土壤酸化程度较重,水稻连作次之,水旱轮作和玉米-黄豆轮作相对较轻。土壤酸化程度与氮肥投入和作物吸收带走氮素的盈余量呈正相关,与土壤有机质含量、水田土壤全氮含量均呈非线性高度负相关。【结论】广西天等县耕地土壤酸化现象比较突出,先天成土条件以及后天有机肥投入量少、过量施用氮素是其主要原因。     

土壤镉和砷污染钝化修复材料及科学计量研究

使用Web of Science(WOS)核心合集数据库统计了5年内(2014—2018年)关于土壤镉(Cd)和砷(As)单一污染的情况,发现土壤Cd和As污染依然受到人们的广泛关注,且我国在该领域发文最多。利用CiteSpace软件分析发现施用钝化修复材料是土壤Cd和As污染治理的热点修复技术之一。基于此,本文综述了常见的钝化修复材料及其钝化机理,并分别对钝化修复材料的室内研究和修复实践进行总结,发现无机类钝化修复材料中石灰类主要通过调节土壤pH值改变重金属有效性;磷酸盐类分别通过共沉淀和点位竞争机制钝化重金属;金属及其氧化物类通过表面络合和还原作用对重金属的钝化效果更好;黏土矿物中海泡石和坡缕石廉价绿色且具有较大的比表面积,对重金属的钝化效果较好。有机类钝化剂中生物炭类为研究热点材料之一,因表面拥有丰富的官能团和较大的比表面积,其对重金属表现出良好的钝化修复效果;有机废弃物含高度腐殖化的有机质和微生物,对重金属钝化效果较好。此外,对国内外典型的Cd和As污染实践修复工程进行介绍,发现金属及其氧化物、堆肥、生物炭以及廉价易获得的石灰和黏土矿物施用较广。最后,讨论了钝化修复材料施用中亟需解决的问题。     

广西天等县耕地土壤酸化的初步研究

【目的】研究广西天等县耕地土壤的酸化情况,为提高耕地质量、促进农业可持续发展提供科学依据。【方法】收集2007年启动的测土配方施肥项目资料,与第二次土壤普查资料作比对,分析两个时期该县耕地土壤pH值变化情况,并进行相关性分析。【结果】相对于第二次土壤普查,该县耕地土壤pH值总体平均下降0.73个pH值单位,微酸性至强酸性土壤样点所占百分比由9.8%上升到55.8%。非石灰岩母质发育的耕地土壤酸化程度较重,石灰岩母质发育的耕地或碳酸盐含量较高的耕地相对较轻。旱作连作土壤酸化程度较重,水稻连作次之,水旱轮作和玉米—黄豆轮作相对较轻。土壤酸化程度与氮肥投入和作物吸收带走氮素的盈余量呈正相关,与土壤有机质含量、水田土壤全氮含量均呈非线性高度负相关。【结论】广西天等县耕地土壤酸化现象比较突出,先天成土条件以及后天有机肥投入量少、过量施用氮素是其主要原因。     

土壤性质对锌吸附影响的研究进展

概括了土壤pH、有机质、粘粒矿物、温度、竞争性阳离子和共存阴离子等性质对土壤锌吸附过程的影响,总结了土壤对锌的吸附量随pH值、有机质含量、粘粒矿物类型、温度和土壤溶液中伴随离子种类变化而变化的机理,指出了土壤性质对锌吸附影响研究中存在的问题及今后的研究方向。     

冶炼厂区镉污染土壤中镉的形态分配及其影响因素

对湖北省大冶有色金属公司铜冶炼厂附近３４个不同污染程度的酸性和石灰性土壤中Ｃｄ的形态分配规律，及其影响因素进行研究。结果表明，污染土壤中Ｃｄ中的活性很高，无论是酸性土壤，还是石灰性土壤，均以Ｅｘｃｈ－Ｃｄ含量为最高。不同类型土壤中Ｃｄ形态分配规律分别为，酸性土壤：Ｅｓｃｈ－＞ＳＢＯ－＞ＷＢＯ－＞ＯｘＭｎ－；而在石灰性土壤中，则为：Ｅｘｃｈ－＞Ｃａｒｂ－＞ＷＢＯ－＞ＯｘＭｎ－。但由于碳酸钙对Ｃｄ的直接吸持和有机质对Ｃｄ吸持的增加，使Ｅｘｃｈ－分配系数明显低于酸性土壤。土壤各组分对Ｃｄ的亲和能力不同，其中以氧化锰组分对Ｃｄ的亲和能力最强，其次是碳酸钙和有机质。土壤中Ｃｄ的形态分配受一些土壤基本性状的制约，Ｅｘｃｈ－Ｃｄ的分配系数与土壤ｐＨ，氧化锰和粘粒含量密切相关；ＳＢＯ－Ｃｄ的分配系数则主要受土壤中氧化物含量和存在形态的影响。     

不同土地利用方式对土壤有机质和氮含量的影响研究

通过对广西桂林毛村岩溶区和非岩溶区的林地、灌草丛地、果园(人工柚子林和银杏林)等土壤的测定分析,研究了不同土地利用方式对土壤有机质和氮含量的影响,结果表明:在相同土地利用方式条件下,岩溶区的土壤有机质、全氮和碱解氮含量大都高于非岩溶区;在不同土地利用方式条件下,岩溶区土壤有机质、全氮和碱解氮含量表现为林地》灌草丛地》柚子园》银杏园,而非岩溶区土壤的各项指标差异较大、规律不明显.     

中山市不同土地利用方式下土壤肥力特性的剖面分布特征

了解不同利用方式下土壤肥力状况,揭示影响土壤肥力的障碍因子,对区域土壤资源管理及合理施肥具有重要意义.调查了中山市不同土地利用类型(水田、菜地、林地)土壤,测定了不同发生层次土壤的颗粒组成、pH值、有机质、氮、磷、钾、阳离子交换量等特性,分析了土壤肥力特性的剖面特征,评价了耕层(表层)土壤肥力状况.结果表明:供试的水田、菜地土壤黏粒、粉粒含量高,林地土壤以砂粒、黏粒为主,土壤颗粒组成与成土母质类别密切相关.菜地、水田土壤耕层呈现酸化特征,具有含硫层的土壤酸性极强.林地土壤CEC最低,水田和菜地土壤CEC较高,人为管理和成土母质类型影响土壤CEC.土壤有机质、氮、磷含量随土层深度的增加而降低,菜地耕层土壤有效磷极为丰富,林地土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量最低.土地利用方式深刻影响耕层(表层)土壤有机质、氮、磷的积累,钾含量主要受成土母质的影响.针对中山市土壤肥力特性,提出了合理管理土壤的建议.     

Soil conditioners improve Cd-contaminated farmland soil microbial communities to inhibit Cd accumulation in rice

The addition of silicon (Si) and organic fertilizers to soil conditioners can inhibit the transfer of heavy metal ions from soil to crops. However, it is not clear how Si and organic fertilizers affect soil properties and the micro-ecological environment and thereby reduce cadmium (Cd) accumulation in rice. In this study, the effects of L-type soil conditioners containing Si and organic fertilizers on bacterial and fungal community diversity, soil pH, organic matter, and available Si were analyzed with field experiments at two sites in Liuzhou City and Hezhou City, respectively, in Guangxi, China. With the increase of Si and organic fertilizer content in soil conditioner, rice yield respectively increased by 16.8–25.8 and 6.8–13.1%, and rice Cd content decreased significantly by 8.2–21.1 and 10.8–40.6%, respectively, at the two experimental sites. Soil microbiome analysis showed that the increase in abundance of Firmicutes and Actinobacteriota bacteria associated with Cd adsorption and sequestration, and Basidiomycota fungal populations associated with degradation of macromolecules favored the inhibition of soil Cd activity (soil exchangeable Cd decreased by 14.4–14.8 and 18.1–20.6%). This was associated with an increase in organic matter and Si content caused by applying soil conditioners. In conclusion, L-type soil conditioners, rich in Si and organic fertilizer, can reduce soil Cd bioavailability by regulating the dominant Cd passivating flora in the soil and ultimately reduce Cd accumulation in rice.