钝化剂-锌肥降低烟草镉含量长期效果研究

采用田间小区试验,通过外源添加1.5 mg kg-1镉(Cd)模拟轻度Cd污染土壤,研究赤泥、油菜秸秆、玉米秸秆及其组合并配施硫酸锌降低土壤Cd有效性和烟草各部位Cd含量的长期效果。结果表明,施用钝化剂后,烟叶产量增加了7.0%~32.1%,中上等烟叶比例提高了2.9%~20.2%,烟草经济效益提高了6.6%~31.3%。钝化剂处理土壤有效态Cd含量降低显著,2012年和2013年降幅分别为18.6%~47.4%、16.0%~27.0%。烟草各部位Cd含量排序为下部叶中部叶、上部叶茎秆,且均与土壤有效态Cd含量呈极显著正相关关系。2011—2013年钝化剂处理烟草叶片Cd平均含量较对照分别降低了28.3%、28.1%、15.2%,烟草各部位Cd含量年变化幅度下部叶最大,茎秆最小,叶位间Cd含量差异随钝化时间延长逐渐缩小。钝化剂降低土壤-烟草系统Cd生物有效性效果稳定持久,其中油菜秸秆优于玉米秸秆,有机无机复合钝化剂效果最好。配施锌肥后,2011—2013年烟草叶片Cd含量较对照分别降低了19.1%、23.3%、17.9%,且下部和中部叶片降低效果达到显著水平;中部和上部叶Cd、Zn含量呈显著负相关关系。因此,在轻度Cd污染土壤上,赤泥油菜秸秆复合钝化剂配施锌肥是降低烟叶镉含量兼顾高产的最佳生产措施。     

不同钝化剂和培养时间对Cd污染土壤中可交换态Cd的影响

原位化学钝化技术是修复重金属污染土壤的重要途径之一,通过施入一些钝化剂以降低土壤中重金属有效态含量,从而减少其迁移及对植物的毒害。选取羟基磷灰石（HA）、磷矿粉（PRX和PRH）、沸石、赤泥、新鲜植物残体、玉米秸秆粉末以及相应的处理共21种钝化剂,在同一培养条件和添加浓度下,比较其对人工Cd污染土壤中可交换态Cd含量的影响,并分析了其在不同培养时间对钝化效果的时间效应,试验的结果对于筛选Cd污染土壤钝化剂有着重要的意义。结果表明,纳米化赤泥、羟基磷灰石和纳米化酸洗赤泥可显著降低土壤中可交换态Cd含量,钝化比例高达35%-55%;赤泥、酸洗赤泥、沸石达15%-25%;富含巯基植物蒜苗、油菜、大葱植物残体也可达20%-25%。磷矿粉、大葱粉末、玉米秸秆和巯基化玉米秸秆的钝化效果相对较差;HA、铵型沸石、纳米赤泥、酸洗纳米赤泥、干油菜粉末、酸洗赤泥对可交换态Cd的钝化效果的时间效应不明显;赤泥、大葱残体、特别是玉米秸秆和巯基玉米秸秆随时间增长钝化效果增加显著,在8周和16周时段钝化效果较好。     

不同用量赤泥和油菜秸秆配施对烟草镉含量的影响

为降低烟叶Cd含量,提高烟叶品质,通过两个地点田间试验研究土壤中配施不同用量赤泥和油菜秸秆对土壤和烟草Cd含量的影响。结果表明:在高Cd含量土壤中,7500 kg hm~(-2)赤泥粉和3000 kg hm~(-2)油菜秸秆组合配施效果最好,烟叶Cd消减率达到40%;而低Cd含量土壤中,采用赤泥粉和油菜秸秆施加量均为3000 kg hm~(-2)组合配施效果最好,烟叶Cd消减率达到21%。与对照相比,钝化剂对土壤Cd全量无显著影响,但显著降低土壤有效态Cd含量,而烟草Cd含量与土壤有效态Cd含量呈显著正相关。因此,赤泥和油菜秸秆复合可有效降低土壤和烟叶的Cd污染。     

基于复合钝化剂施用植物轮作模式对农田土壤Cd和As污染的修复

镉(Cd)和砷(As)是土壤环境中广泛存在的重金属污染物,具有不可降解性和生物累积性的特点,应及时开展Cd和As污染的修复工作。研究以湖南中、轻度Cd和As污染农田土壤为对象,选取当地优势植物。通过田间试验,添加生物炭与纳米零价铁的复合钝化剂,利用不同植物(油菜-蚕豆、玉米-苎麻)配套种植模式,探讨基于复合钝化剂施用植物轮作模式对土壤中Cd和As污染的修复效果。结果表明:(1)间作种植模式(蚕豆-油菜、玉米-苎麻)更有利于土壤中Cd和As的固定,试验土壤中Cd和As的最佳固定效果依次为原供试土壤的45.19%和19.00%。(2)复合钝化剂可显著提升农田土壤中Cd和As的固定效果,当生物炭和纳米零价铁以53∶1的比例混合配施时,Cd和As的钝化效果最为明显。(3)在间作模式下施加复合钝化剂,可以有效促进Cd和As污染土壤的修复。研究认为此类方式更适合中、轻度Cd和As复合污染土壤的修复工程应用。复合钝化剂最佳配比及植物间作模式的使用为Cd和As复合污染土壤的修复与治理工作提供试验依据和理论支撑。     

土壤改良剂与叶面喷硒联合阻控对小白菜吸收镉的影响

为探究改良剂与叶面喷硒（Se）联合阻控减轻农产品受镉（Cd）毒害的效果,采用土壤培养及盆栽试验的方法,筛选不同用量的牛粪（7.5、15 g kg?1）与石灰（1、2、3、4、5 g kg?1）配施钝化土壤Cd有效性的最优处理,并探讨改良剂与叶面喷Se（1、2、4、8 mg L?1）联合阻控对不同程度Cd污染土壤（0.5、3、6 mg kg?1）中小白菜吸收Cd的影响。结果表明:（1）与未施改良剂处理相比,7.5 g kg?1牛粪与 5 g kg?1石灰配施对土壤Cd的钝化效果最显著,土壤有效Cd含量降低了37.9%。（2）与单施改良剂相比,施用改良剂与叶面喷Se显著抑制了小白菜对Cd的吸收,其中在中轻度污染土壤中（0.5 和 3 mg kg?1 Cd）叶面喷施 4 mg L?1 Se使小白菜Cd含量分别降低了 12.9% 和 78.7%,丙二醛含量分别降低了29.9% 和 60.6%;在重度污染土壤中（6 mg kg?1 Cd）叶面喷施 8 mg L?1 Se使小白菜Cd含量降低了 81.4%,丙二醛含量降低了71.9%;叶面喷Se使小白菜的抗氧化酶活性和谷胱甘肽含量均有不同程度的增加。     

基于籽粒Cd消减率与边际效率评价Cd污染稻田的修复效果

高效、低成本钝化材料的研发及盆栽与田间试验结果的一致性仍然是目前重金属污染土壤原位钝化修复的技术难点。该文以镉(Cd)污染的湖南红壤与浙江水稻土为对象,以2种不同Cd敏感性水稻(Cd低吸收品种JH212、Cd高富集品种XS09)为试材,通过盆栽与田间对比试验,基于水稻籽粒Cd消减率、修复边际效率及土壤中Cd有效态含量的变化等对不同钝化剂的修复效果进行了测定。结果表明:不同钝化剂对2种不同Cd敏感性水稻籽粒Cd的吸收、转运均有显著(P0.05)降低作用。盆栽试验条件下,与对照相比,不同钝化剂处理后湖南红壤中水稻籽粒Cd浓度最大降低65.3%,浙江水稻土中籽粒Cd浓度最大降低61.4%;在田间试验条件下,不同钝化剂处理的红壤中水稻籽粒Cd浓度最大降低61.8%,水稻土中籽粒Cd浓度最大降低60.1%。就2种不同的Cd敏感性水稻品种而言,不同钝化剂对Cd高富集品种XS09的钝化效果要优于Cd低吸收品种JH212。总体而言,不同钝化剂对2种不同Cd敏感性水稻籽粒Cd消减率为41.6%~65.3%,对XS09的籽粒Cd消减率略高于JH212,在酸性红壤的钝化效果高于水稻土;不同钝化剂对水稻籽粒Cd消减效果依次为黏土矿物钝化剂AT腐殖质钝化剂WG≈岩基钝化剂FS。不同钝化剂对Cd污染红壤与水稻土的修复边际效率为9.10%~15.4%,最高为AT处理,其次为WG与FS处理;综合籽粒Cd消减率与修复边际效率2个指标进行考虑,不同钝化剂对Cd污染土壤的修复效果顺序为ATWGFS。     

田间条件下不同钝化材料对玉米吸收镉的影响研究

选取4种钝化材料（赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉）开展田间试验,研究它们对玉米吸收镉与土壤有效态镉的影响。结果表明,除海泡石外,施用其他3种钝化材料均能促进玉米生长,增加玉米叶、茎与籽粒的重量。4种钝化材料都能降低玉米对镉的吸收,其中：高量赤泥（用量1.5%）能明显降低玉米茎、叶片及籽粒中镉的含量,较对照分别降低60.6%、33.6%与49.3%;高量钙镁磷肥（用量900kg·hm-2）明显降低玉米籽粒中镉含量,较对照降低57.4%。4种钝化剂明显降低土壤EDTA提取态镉、DGT提取态镉的含量。其中,高量海泡石处理的EDTA提取态镉含量最低,高量赤泥次之;高量赤泥处理的DGT提取态镉含量最低。本试验结果表明,1.5%用量的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

镉胁迫下钝化剂对菠菜镉吸收累积及土壤微生物群落结构的影响

为了探究镉（Cd）胁迫下不同钝化剂对菠菜Cd吸收转运及根际微生物群落结构的影响,设置不施钝化剂（CK）、单施纳米羟基磷灰石（nHAP）、单施巯基生物炭（TMB）、配施纳米羟基磷灰石+巯基生物炭（HPTB）4个处理,比较各处理的土壤微生物群落结构、土壤化学性质与菠菜生物量及Cd含量。结果表明,各钝化剂处理下菠菜生物量均增加,Cd含量均降低;不同钝化剂对土壤主要优势菌群的组成没有显著影响,但会改变细菌和真菌的相对丰度。主成分分析表明,nHAP对细菌群落结构影响较大,对真菌群落结构影响较小。冗余分析发现,pH是影响细菌群落结构的主要因子,全磷含量是影响真菌群落结构的主要因子。综上所述,单施nHAP能够促进菠菜生长,降低Cd含量,且对微生物群落结构的影响较小。     

秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、铅、镉活性的影响

秸秆还田是我国培肥地力和增加农田土壤碳固定的重要措施,但进入农田的秸秆存在着活化土壤重金属的风险。为了解不同来源的秸秆对污染水平不同农田土壤重金属活性的影响,采取相应措施防止因秸秆还田对农田土壤重金属的激活,开展了盆栽和田间小区试验研究秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、镉、铅活性的影响。盆栽和田间试验在轻度和重度污染2种土壤上同时进行。盆栽试验中施用秸秆包括重污染水稻秸秆、轻污染水稻秸秆和轻污染油菜秸秆3种,石灰用量设对照(0 kg·hm-2)和石灰处理(750 kg·hm-2)2个处理;田间小区试验设对照(不施秸秆和石灰)、秸秆还田及秸秆还田+石灰3个处理。动态观察了试验过程中土壤有效态重金属、重金属形态及水稻籽粒中重金属积累情况。结果表明,试验初期(前20 d)秸秆还田显著增加了水田土壤中水溶性有机碳与水溶性重金属的含量;与对照处理比较,水溶性重金属含量以重度污染土壤增幅较为明显。试验后期(60 d后)秸秆还田对土壤重金属的活性的影响逐渐变得不明显。油菜秸秆还田土壤中水溶性重金属含量低于水稻秸秆还田,重污染水稻秸秆还田土壤中水溶性重金属含量高于低污染水稻秸秆还田。盆栽试验和田间试验的结果都表明,重污染水稻秸秆还田可轻微增加水稻籽粒中镉的积累,但轻度污染水稻秸秆还田与油菜秸秆还田对水稻籽粒镉积累的影响较小;3种秸秆还田对水稻籽粒铅、铜、锌积累的影响不明显。配施石灰可显著降低土壤中水溶性重金属的含量,降低水稻籽粒中重金属的积累。研究认为,在污染农田管理上应控制重污染水稻秸秆还田,在秸秆还田的同时适量配施石灰。     

滇西某油用牡丹种植区镉铅污染及钝化修复效果评估

油用牡丹是一种新型的木本食用油料植物，其在重金属污染耕地上的生产安全性鲜有报导。本文对云南西部某矿区周边油用牡丹种植区的土壤和植物镉（Cd）、铅（Pb）污染状况进行调查，并结合田间小区试验探讨中重度污染耕地化学钝化修复的可行性。结果表明，油用牡丹种植区的土壤和植物可食部分存在严重的Cd、Pb污染，土壤全量Cd、Pb较风险筛选值（GB 15618-2018）的超标率分别为100%和82.8%；油用牡丹籽粒中Cd和Pb浓度超标率高达100%和82.1%（GB 2762-2017），中药材牡丹皮中Cd超标率也高达77.1%以上。钝化修复显著提高了中重度污染耕地上油用牡丹根系生物量和根长，但对其成活率和株高无显著影响。生石灰和海泡石复合钝化剂施用显著降低了土壤CaCl2提取态Cd、Pb浓度，降幅在56%和59%以上，且随着钝化剂用量的增加钝化效果显著增强。虽然钝化修复显著降低了重度污染土壤上牡丹皮Cd浓度，但牡丹皮Cd浓度仍存在较高的超标风险。为保证中重度污染耕地的油用牡丹生产安全性，应提高钝化剂施用量以持续降低污染土壤中重金属有效性，并加强土壤和农产品Cd、Pb的协同监测。     

共存阳离子（Ca、Zn、K）对土壤镉有效性的影响

采用盆栽与吸附试验,研究了镉污染赤红壤上,施用相同摩尔浓度的钙、钾与锌对小油菜生物量、镉吸收量及土壤镉吸附的影响。结果表明,低和高镉污染赤红壤上,施用锌明显增加小油菜地上部生物量,较对照分别增产21.1%和7.82%。不同阳离子（钠、钙、钾和锌离子）共存改变土壤吸附镉能力的程度不同,与钠体系相比,钙、钾和锌体系中土壤镉吸附量分别降低65.6%、72.0%和96.9%,共存离子降低土壤镉吸附量的次序为锌离子〉钾离子和钙离子,锌离子的影响最为明显。高镉污染赤红壤上,钙和钾使小油菜吸镉量分别增加5.5%和14.4%,低于低镉污染赤红壤上钙和钾使小油菜吸镉的增加量（分别为16.6%和19.6%）;锌明显降低小油菜吸镉量,高和低镉污染赤红壤上,较对照分别减少45.8%和35.0%。3种阳离子与镉共存时,对土壤镉生物有效性的影响差异取决于竞争吸附与竞争吸收的大小,其机制有待进一步探讨。     

改良剂对重金属污染红壤的修复效果及评价

采用盆栽试验,研究了施用改良剂—石灰、有机肥、海泡石对红壤上小油菜生物产量、镉锌吸收量、pH、吸收系数的影响。结果表明,施用改良剂,连续种植3季小油菜 (Brassia campestris L.) 的生物产量都显著提高,石灰、有机肥和海泡石配施的产量是对照的15倍。改良剂能不同程度提高红壤的pH,以石灰的效果最好,土壤pH平均升高了2个单位;而且小油菜对镉锌的吸收也较低。小油菜对镉的吸收系数大于对锌的吸收系数,说明镉容易在土壤-植物体系中迁移,施用改良剂后吸收系数降低。施石灰的小油菜中锌含量达到食品卫生标准。改良剂对提高土壤pH的后效逐渐减弱,对抑制小油菜吸收锌的后效不如抑制镉的后效好。     

赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田（潮泥田）水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4 948 kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3 000 kg·hm-2的处理水稻增产12.4%（P〈0.05）,水稻根Cd降低22.0%（P〈0.05）,糙米Cd（0.14 mg·kg-1）降低40.8%（P〈0.01）,并达到国家粮食卫生标准（GB2715—2005）;当赤泥施用量增至9 000 kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%（P〈0.01）,有效态Cd含量降低24.9%（P〈0.05）,水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%（P〈0.01）、54.5%（P〈0.01）和69.9%（P〈0.01）。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及生物有效性的影响。结果表明：（1）在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量。施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性。（2）在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著。     

施用污泥后石灰性土壤中铜、锌、镉的植物有效性

The toxicity of trace elements (TEs), such as copper (Cu), zinc (Zn), and cadmium (Cd), often restrict land application of sewage sludge (SS) and there was little information about soil-plant transfer of TEs in SS from field experiments in China. In this study pot and field experiments were carried out for 2 years to investigate the phytoavailability of TEs in calcareous soils amended with SS. The results of the pot experiment showed that the phytoavailability of Zn and Cu in the SS was equal to 53.4%-80.9% and 54.8%-91.1% of corresponding water-soluble metal salts, respectively. The results from the field experiment showed that the contents of total Zn, Cu, and Cd in the soils increased linearly with SS application rates. With increasing SS application rates, the contents of Zn and Cu in the wheat grains initially increased and then reached a plateau, while there was no significant change of Cd content in the maize grains. The bioconcentration factors of the metals in the grains of wheat and maize were found to be in the order of Zn > Cu > Cd, but for the straw the order was Cd > Cu > Zn. It was also found that wheat grains could accumulate more metals compared with maize grains. The results will be helpful in developing the critical loads of sewage sludge applied to calcareous soils.     

含磷材料及生物炭对复合重金属污染土壤修复效果与修复机理

选取含磷材料（胛）、牛粪生物炭（DM）和水稻秸秆生物炭（Rs）实施Pb、Zn、Cd复合污染土壤化学稳定修复,进而评价修复效果,并分析影响因素;借助BCR连续提取法和x射线衍射光谱（XRD）探讨可能存在的修复机理。经过56d的化学稳定修复,修复材料均能显著降低TCLP提取态Pb、zn、cd,修复效果均为：Pb〉Zn〉Cd。三种修复材料对Pb、cd的修复效果为Er〉DM〉RS,对zn的修复效果基本相同。胛处理使土壤TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了77．6％、31．5％、27．9％;DM处理使TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了56．0％、26．1％、10．O％;RS处理使TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了35．8％,25．0％和4．4％。三种修复材料均可促进Pb、cd从不稳定态向稳定状态转化。胛对Ph的固定机理主要是溶解一沉淀,XRD证明有Ca2Pb8（PO4）6（OH）2和Pb10（PO4）6（OH）2沉淀生成;DM固定Pb包括沉淀、吸附、离子交换等,XRD证明有Ca2Pb8（PO4）6（OH）2生成;Rs固定Pb主要为吸附、离子交换。研究结果表明,含磷材料和牛粪生物炭可作为理想的土壤Pb、zn、cd的修复材料。     

Zinc requirement of corn grown on two calcareous soils of Pakistan

In greenhouse studies, corn (Zea mays L.) growth increased with Zn fertilization of two alkaline calcareous soils. Zinc concentration and total uptake increased with Zn application. Very high correlations were recorded between plant tissue Zn concentration, total Zn uptake and soil Zn levels determined by DTPA and AB-DTPA soil tests. Correlation between Zn concentration in plants and relative yield was poor. However, close relationships were revealed between extractable soil Zn and relative yield. Near maximum dry matter yield of corn was associated with a fertilizer rate of 2 mg Zn/kg soil. Plant tissue Zn-requirement was 27 mg/kg in 15 days old plants and 32 mg/kg in corn shoots of 40 day age. Critical soil test Zn level was 1.2 mg/kg by DTPA and 1.7 mg/kg by AB-DTPA method. Use of AB-DTPA soil test is suggested for evaluating Zn status of calcareous soils.