不同施用量石灰和生物炭对稻田镉污染钝化的延续效应

为筛选适用于西南地区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区试验比较了单施石灰、生物炭以及复合施用石灰+生物炭及其不同用量对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、稻米Cd含量及其水稻各部位富集转运的影响。结果表明:第1年修复试验中,单施石灰和生物炭以及复合施用均可降低稻米Cd含量以及水稻各部位富集和转运系数,且随着施加量的增加稻米Cd含量呈降低趋势,土壤至水稻根系Cd富集系数呈先降低后增加趋势,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭)效果优于单施石灰和生物炭,与对照相比,稻米Cd含量降低57.14%~88.57%,土壤至水稻根系富集系数降低22.06%~32.96%;施用石灰可显著提高土壤pH和降低土壤有效态Cd含量。第2年修复剂施用延续效应试验中,石灰在短时间内降低土壤有效Cd和稻米Cd的效果较好,但其长效性和稳定性不及生物炭,与对照相比,单施石灰和生物炭以及复合施用土壤有效Cd分别降低2.97%~25.19%,13.94%~23.41%,1.93%~21.41%,稻米Cd含量分别降低0.72%~34.87%,12.11%~49.14%,36.55%~51.71%。总体来看,设定试验条件下,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭(3.0 t/hm^2)),效果最优。     

有机硅改性复合肥防治水稻镉污染的效果和初步机制

为探讨有机硅改性复合肥防治水稻镉(Cd)污染的效果和机制,采用田间小区试验和大面积示范试验,研究不同配比的有机硅改性复合肥及其不同用量对水稻镉含量、养分吸收、产量和土壤镉有效性及其形态变化的影响。结果表明,小区试验中,与CK和CF1相比,施用有机硅改性复合肥降低了水稻分蘖期茎叶部和根部镉含量,分别下降57.0%~64.1%和24.0%~65.4%;与CK相比,成熟期茎叶镉含量降低30.1%~74.3%,稻米镉含量下降65.3%~81.1%。该结果在大面积示范中得到验证,与普通复合肥相比,有机硅改性复合肥降低了44.2%~86.0%的稻米镉含量,基本达到稻米食用安全国家标准;增加水稻对氮、磷、钾、铁的吸收;增产12.1%~20.0%;土壤pH值提高0.07~0.47;有效镉含量下降1.9%~14.3%。小区试验土壤镉形态分析表明,与CK和CF1相比,有机硅改性复合肥处理的交换态镉含量下降1.2%~22.3%、还原态镉含量增加6.1%~43.0%、氧化态镉含量下降6.8%~35.0%、残渣态镉含量增加2.2%~60.0%。综上所述,施用有机硅改性复合肥可以提高水稻养分吸收,增加水稻产量,同时降低水稻对镉的吸收转运,是一项水稻镉污染防治的新技术。     

三种肥料对镉污染土壤中小白菜吸收镉的影响

为了评价施用不同肥料对小白菜富集污染土壤镉的效果,通过盆栽试验研究普通复合肥、有机肥和缓释氮肥3种肥料及其不同用量对小白菜在镉污染土壤中吸收镉的影响。结果表明,与对照相比,施用肥料增强了小白菜对镉的吸收。施用普通复合肥的处理富集镉的效果最高,其次是施用缓释氮肥和有机肥的处理。根部镉含量分别提高了23.80%~26.53%、19.93%~21.48%和10.17%~15.88%。小白菜地上部Cd含量分别提高了11.79%~25.47%(普通复合肥)、9.49%~13.82%(缓释氮肥),而施有机肥降低了小白菜地上部Cd含量。在所有种植(包括施肥和未施肥的)的小白菜中,根部镉含量明显高于地上部分,是地上部分镉含量的2.28~2.74倍。同时,肥料施用增加了小白菜对镉的富集系数,根部的富集系数是茎叶的2倍左右。施用普通复合肥和缓释氮肥增加了土壤有效态镉含量,分别增加了12.16%~39.64%和1.35%~18.92%;施用有机肥降低了土壤有效态镉含量,分别降低了16.22%和7.66%。研究结果对小白菜修复镉污染的土壤具有重要的理论意义和借鉴价值。     

淹水条件下含硫锌肥与蒜皮对镉生物有效性及水稻产量的影响

采用盆栽试验,研究了淹水条件下施用锌肥(ZnSO4.7H2O)与含巯基废弃物(蒜皮)对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,与对照相比,施用锌肥(0.2 g kg-1)后水稻增产25%(P<0.05),在淹水平衡7 d时土壤中有效硫和有效锌含量显著提高,增幅分别为267.9%和684.4%,而土壤中有效态镉含量降幅达61.3%(P<0.05);水稻移栽30 d和60 d时,土壤中有效硫和有效锌含量仍显著高于对照,有效态镉显著低于对照,但随着时间的推移均呈下降趋势,水稻根系和糙米镉含量较对照降低了31.0%(P<0.05)和38.9%(P<0.05)。与对照相比,施用蒜皮(1 g kg-1)的土壤有效硫随时间的推移呈上升趋势,同时有效态镉含量下降,水稻根系和糙米中镉含量降低,但差异均不显著。锌肥与蒜皮配合施用的效果优于两者单施。因此,淹水还原条件下施用适量含硫锌肥可有效降低污染土壤中镉的活性,减少水稻的镉累积,而本试验条件下施用富含巯基的蒜皮效果不明显。     

生物有机肥对土壤-水稻系统中Cd形态及迁移特征的影响

[目的]探究稻田土壤中Cd形态转化与生物有机肥施用量之间的关系,及水稻植株体内各器官Cd的累积分配特征,以期为研究区提供经济安全的水稻生产指导方案。[方法]在湖南省长沙市红壤稻田进行了2 a的田间定位试验,期间设置了0,10,20,30与40 t/hm~2共5个生物有机肥施用量处理,在水稻成熟期采集土壤和水稻样品,分析了生物有机肥对Cd在土壤中形态变化、水稻器官中的分配以及持续效应的影响。[结果]①生物有机肥施用后可将土壤中酸溶态Cd钝化为可还原态Cd,降低了水稻体内Cd的累积、土壤—根系间富集系数和茎秆—籽粒间转运系数。②高施用量生物有机肥处理下2017和2018年土壤酸溶态Cd较CK均显著降低,最大减少幅度分别为22.42%和7.05%,Cd在水稻不同器官含量的分布为:根系茎秆叶片籽粒。③水稻籽粒Cd含量受土壤酸溶态Cd的直接影响,且酸溶态Cd受pH值、土壤有机质和阳离子交换量的调控。[结论]施用生物有机肥可以提高Cd污染稻田土壤肥力和稻谷产量,降低土壤酸溶态Cd的生物有效性。综合总体表现,当施用量为30 t/hm~2时,有机质含量为255.32 mg/kg的秸秆生物有机肥可以发挥出较好的修复作用。     

干湿交替下生物炭对复合污染土壤中镉砷有效性的影响

为了明确活性炭工业的副产品——杏壳生物炭和水分管理模式对石灰性土壤重金属有效性的钝化效果,采用重度Cd、As复合污染的农田土壤,通过土壤培养方法探索了干湿交替水分管理模式下,添加不同用量生物炭对土壤中Cd、As有效性的影响。结果表明:从土壤溶液中Cd、As浓度的变化来看,干湿交替培养条件下,添加2%~10%生物炭处理的土壤溶液中Cd浓度均显著低于对照(P<0.05),降幅为33.1%~62.2%,说明干湿交替模式下添加生物炭显著促进了Cd由土壤液相向土壤固相的转移,而添加生物炭对土壤溶液中砷浓度的影响不稳定,其主要受土壤水分管理模式的影响;从土壤固相Cd、As提取态的变化来看,添加生物炭(6%,8%,10%)处理与CK相比,可显著降低土壤中DTPA提取态Cd和NH4H2PO4提取态As的含量(P<0.05),降幅分别为8.7%~16.8%,5.1%~7.9%,表明干湿交替下添加生物炭显著降低了土壤Cd、As有效性;土壤连续分级提取的结果显示,施用生物炭促进了土壤Cd由酸可提取态和可氧化态向残渣态转化,土壤As由专性吸附态和无定形—弱结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态向残渣态转化,显著降低了污染土壤Cd、As活性。因此,在重度Cd、As复合污染的石灰性土壤区,施用6%生物炭并保持干湿交替的水分管理模式能显著降低土壤镉砷的有效性。     

生物炭对复合污染土壤—作物中镉砷累积和转运的影响

针对镉砷复合污染土壤中小麦籽粒重金属积累问题,采用生物模拟方法,以镉砷复合污染区土壤为研究对象,探究杏核生物炭(C1和C2分别表示3%和6%生物炭添加量)对复合污染土壤—小麦/玉米系统中镉砷累积和转运的影响。结果表明:添加生物炭(C1、C2)显著降低了小麦季根际/非根际土壤Cd、As有效性,并且小麦籽粒中Cd、As含量分别比CK平均降低19.25%和50.70%,但前者差异不显著。对玉米而言,生物炭C1、C2处理显著降低穗中Cd和As含量,降幅分别为85.67%,61.28%和98.36%,96.48%;此外,施用生物炭显著降低了小麦—玉米体系中镉砷的转运和累积,但对小麦镉由秸秆向籽粒转运及籽粒中镉累积的影响未达显著水平。总之,添加3%生物炭可降低小麦籽粒和玉米穗中镉、砷含量,且对玉米穗中重金属镉、砷降低效果更明显,综合分析生物炭对镉、砷在复合污染石灰性土壤—小麦/玉米体系中迁移和累积的阻控效应,推荐施用3%生物炭为宜。     

牛繁缕对镉的积累特性研究

以牛繁缕为试材,采用盆栽试验研究其在不同镉浓度条件下的镉积累特性。结果表明:牛繁缕根系生物量、地上土壤部分生物量和总生物量均随土壤镉浓度的升高而降低。在土壤镉浓度小于100 mg kg-1时,牛繁缕的抗性系数均大于0.5;当土壤镉浓度为25 mg kg-1时,抗性系数最大,为0.931。在不同镉浓度条件下,牛繁缕光合色素的合成会受到一定程度的抑制,叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素总量均随镉污染浓度的增加而逐渐降低,但叶绿素a和a/b值则表现为波动变化的趋势。随土壤镉浓度的增加,牛繁缕根系及地上部分镉含量呈增加的趋势;当土壤镉浓度为100 mg kg-1时,牛繁缕地上部分镉含量为118.94 mg kg-1,大于镉超富集植物临界值(100 mg kg-1)。牛繁缕根系和地上部分富集系数均大于1,但转运系数小于1。牛繁缕根系、地上部分和整株的镉积累量最大分别能达到449.05、126.07、532.83μg plant-1,生物富集量系数及转运量系数均随土壤镉浓度的增加而降低。在土壤镉浓度不高于75 mg kg-1时,牛繁缕生物富集量系数大于1 g plant-1,但各个镉处理下的转运量系数均小于1。由此可见,牛繁缕是一种镉富集植物,具有较强的镉富集能力,可用于镉污染农田的修复。     

钝化剂对酸性高镉土壤钝化效果及水稻镉吸收的影响

以海泡石、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、钢渣、生石灰及生物炭为重金属镉钝化材料,研究钝化剂对湖南省酸性高镉(Cd)稻田土壤及水稻中Cd含量的影响。以土壤pH值和有效态镉作为评价指标,筛选出三种效果较优的钝化剂,通过正交试验进行复配,选择最优的钝化剂配方进行田间验证。结果表明,海泡石、钙镁磷肥、钢渣在施用比例为1%时均可显著提高土壤pH,pH的提升效果排序为钢渣钙镁磷肥海泡石;除钢渣外,其余钝化剂在施用比例为1%时均可不同程度降低土壤有效态Cd含量,钝化效果排序为磷酸二氢钾钙镁磷肥生物炭海泡石生石灰。选取海泡石、钙镁磷肥和磷酸二氢钾复配钝化剂,依据正交试验结果并综合考虑钝化效果、成本及材料易得性,确定钝化剂的最优施用量组合为海泡石500 mg kg-1、钙镁磷肥500 mg kg-1、磷酸二氢钾170 mg kg-1。大田试验结果表明,施用钝化剂后,土壤pH值提高0.5个单位,土壤有效Cd含量降低34.00%,糙米中Cd含量降低19.44%,水稻各器官Cd的富集与迁移系数明显降低,水稻产量明显升高。     

水分管理和施用石灰对水稻镉吸收与运移的影响

通过田间试验,研究了间歇灌溉和全生育期淹水2种水分管理结合水稻分蘖期施用石灰对不同水稻生育期的土壤和水稻各组织中Cd分布与运移的影响。研究结果表明,全生育淹水和施用石灰均能升高土壤p H值,降低土壤中有效态Cd含量;施用石灰能降低土壤中酸可提取态Cd所占比例而残渣态所占比例增加。在全生育期淹水条件下施用石灰有利于改善土壤性状并提高土壤中Fe质量百分含量。与不施用石灰相比,在间歇灌溉条件下,施用石灰处理的糙米中Cd质量分数从0.86 mg/kg降低到0.56 mg/kg,而在全生育期淹水条件下,施用石灰处理的糙米中Cd质量分数从0.77 mg/kg降低到0.34 mg/kg;无论间歇灌溉还是全淹水处理条件下,施用石灰均增加了水稻总生物量。施用石灰后,在灌浆期,水稻茎叶中Cd的富集系数显著降低(P0.05);在成熟期,根和稻米中Cd的富集系数显著降低(P0.05);在全生育期淹水条件下,成熟期水稻根到茎叶转运系数和茎叶到米中转运系数均显著降低(P0.05)。水稻糙米中Cd含量与土壤中有效态Cd含量、水稻地上部Cd累积量呈显著正相关,与土壤p H值呈显著负相关。上述研究结果表明,施用石灰能够显著降低稻田土壤中Cd的生物有效性;采用全生育期淹水结合在分蘖期施用石灰是降低稻米中Cd含量有效措施且不会导致水稻减产。     

不同钝化剂组合对土壤铬铜赋存形态及在水稻中积累的影响

为了筛选出能有效抑制水稻各部位吸收积累Cr和Cu的有机和无机材料钝化剂组合,选取水稻土以盆栽试验研究了15种钝化剂组合对土壤Cr和Cu赋存形态及水稻各部位吸收积累Cr和Cu的影响。结果表明:15种钝化剂组合施用使土壤pH上升0.25～1.04,土壤阳离子交换量增加2.65%～50.96%,土壤有机质含量增加0.22%～17.20%,土壤可交换态Cr含量降低35.21%～55.63%;除生石灰+钝化剂4+鸡粪组合使土壤可还原态显著增加外,其他组合的土壤可还原态Cr无显著变化;土壤可氧化态和残渣态Cr均无明显变化;土壤可交换态Cu含量降低6.66%～33.42%;土壤可还原态和可氧化态Cu无明显变化;土壤残渣态Cu增加0.32%～5.04%,其中钝化剂3、生石灰+钝化剂1+鸡粪、生石灰+钝化剂4+鸡粪3个组合能显著增加土壤残渣态含量。根系对Cr和Cu的富集能力最大,15种钝化剂组合可使水稻根系、秸秆、稻壳和糙米中Cr含量分别下降4.59%～49.41%,39.84%～76.87%,7.14%～31.60%,17.32%～67.10%,水稻根系、秸秆、稻壳和糙米中Cu含量分别下降10.57%～48.41%,7.99%～52.53%,21.12%～45.11%,14.39%～66.92%。15种钝化剂组合均可降低糙米中Cr和Cu的含量,其中以生石灰+钝化剂2+鸡粪的效果最佳。     

菜籽饼堆肥对水稻土壤Cd有效性及Cd在水稻全生育期转运与累积的影响

为研究菜籽饼堆肥对土壤Cd有效性和在水稻体内迁移转运与累积的影响,在Cd污染(Cd=0.72 mg/kg)土壤中施用不同添加量(0.75%,1.5%,3.0%)的菜籽饼堆肥,以未添加菜籽饼堆肥为对照(CK),并进行水稻盆栽种植试验。结果表明:(1)菜籽饼堆肥进入稻田土壤后会显著降低土壤中TCLP提取态Cd含量,在熟化期施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,与对照相比土壤TCLP提取态Cd含量下降了45.1%～68.7%。但水稻的种植会影响菜籽饼堆肥对土壤中TCLP提取态Cd含量的降低效果,使其含量随着水稻生育期的延长逐渐上升,但仍低于同时期的对照土壤。(2)施用菜籽饼堆肥能显著提高水稻产量,但同时也增加水稻糙米中Cd含量。与对照相比,施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,水稻糙米中Cd含量为0.04～0.14 mg/kg,低于国家食品中污染物限量标准(GB 2762—2012, Cd<0.2 mg/kg)。同时,每株水稻产量分别增加3.6～4.3 g/株,约为1 620～1 935 kg/hm^2。(3)施用菜籽饼堆肥会提高Cd在水稻体内的转运能力,同时显著提高水稻成熟期各部位Cd累积量,特别是地上部分。总体来说,施用菜籽饼堆肥增加水稻糙米中Cd含量,但依然保持在较低水平,满足中轻度Cd污染地区水稻的安全生产。但在Cd污染程度更高或者土壤Cd活性更强的土壤中施用菜籽饼堆肥,种植水稻糙米Cd含量可能高于国家食品中污染物限量标准。因此,在保证稻米安全的前提下对Cd污染稻田应该谨慎施用菜籽饼堆肥。     

石灰石和海泡石组配对水稻糙米重金属积累的影响

为了研究组配改良剂(石灰石+海泡石,LS)对于重金属Pb、Cd、Cu和Zn复合污染稻田的修复效果,在湘南某矿区附近稻田中进行了组配改良剂的田间试验。结果表明:施用0~1.8 kg m-2的组配改良剂LS使土壤pH和CEC显著增加,使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn交换态含量显著降低。土壤Pb、Cd、Cu和Zn交换态含量的降低是pH升高,土壤胶体的CEC增加及土壤吸附能力增强的共同作用。施用组配改良剂LS显著降低了3个水稻品种(黄华占、丰优9号、Ⅱ优93)糙米中Pb、Cd和Cu的累积量,最大降幅分别为55.8%、66.9%、37.4%,而对糙米中Zn的含量没有明显影响。当LS施用量为1.8 kg m-2时,能使丰优9号糙米中Cd含量(0.195 mg kg-1)达到国家食品中污染物限量标准(0.20 mg kg-1)以下。土壤中交换态Pb、Cd和Cu含量的降低是糙米中重金属累积量减少的原因。土壤交换态Pb、Cd和Cu含量的对数值(lnC交换态)与其糙米中含量(lnC糙米)的对数值之间存在显著的线性相关关系。     

紫色土K+吸附解吸动力学研究

从国家紫色土肥力与肥料效益监测基地定位试验上 ,在第 10年水稻收获后从 0～ 30cm土层采取土壤样品 ,研究土壤K 吸附、解吸动力学过程。结果表明 ,不同施肥处理土壤K 吸附、解吸反应分别在2 4～ 32min和 4 6～ 6 4min达到平衡 ,吸附、解吸平衡量分别为 14 1～ 19 2cmolkg-1和 11 6～ 17 5cmolkg-1。相关分析说明 ,土壤阳离子交换量 (CEC)及粘粒含量是影响吸附平衡时间、吸附平衡量的重要因素 ;CEC、交换钾量是影响解吸平衡时间、解吸平衡量的重要因素。由此可见 ,长期不同施肥对土壤CEC、粘粒及交换钾量产生影响 ,从而影响了紫色土K 吸附、解吸平衡时间及吸附、解吸平衡量。平衡前钾离子的吸附、解吸速度及吸附、解吸率与反应时间lnt间存在良好的线性关系。其中反应速度直线和解吸率直线的斜率、初始反应速度及初始吸附率均与CEC、粘粒含量密切相关。Elovich方程和一级扩散方程分别为描述紫色土K 吸附、解吸反应的最优与最差模型 ,指数方程和抛物线扩散方程拟合性介于Elovich方程和一级扩散方程之间。由此可见 ,紫色土K 吸附、解吸过程不是一个单纯的过程 ,而是一个包括土体膨胀、吸附位活化、表面扩散等诸多因素的复杂过程。     

炭基肥添加对蜜柚果园酸性土壤pH和交换性能的影响

为研究炭基肥添加对蜜柚果园酸性土壤pH和交换性能的影响,设不添加肥料空白(CK)、只添加尿素(N)、水稻秸秆炭基肥(rice straw biochar-based fertilizer,BR)和竹屑炭基肥(bamboo biochar-based fertilizer,BB)各4个用量梯度(2.5,5,10,20 g/kg)且配施尿素处理,开展60天室内培养试验。结果表明:随着培养进行,BR和BB处理土壤pH均先升高后降低,交换性酸和交换性盐基离子含量呈上升趋势。培养60天时,随着BR和BB施用量增加,对提升土壤pH、CEC及盐基饱和度,降低交换性酸、交换性铝等效果越明显,且BR效果优于BB。与N处理相比,BR和BB使土壤pH分别提升0.24~3.43和0.21~3.40个单位,交换性酸分别降低45.55%~97.25%和34.01%~96.70%,[JP]交换性铝分别降低46.95%~99.75%和38.99%~99.00%,CEC分别提升7.02%~170.74%和6.52%~134.90%,盐基饱和度分别增加29.40%~51.61%和32.08%~53.90%。施用炭基肥可以提高蜜柚果园酸性土壤pH,减少土壤交换性酸,大幅度降低交换性铝含量,同时提升土壤CEC和盐基饱和度。蜜柚果园土壤酸化治理炭基肥适宜用量为2.5~5.0 g/kg,水稻秸秆炭基肥效果优于竹屑炭基肥。研究结果为蜜柚果园酸化土壤治理提供科学依据。     

适于轻度Cd、As污染土壤种植的水稻品种筛选

对重金属具有高耐性、低富集的水稻品种可用于轻度重金属污染的水稻土。采用温室盆栽试验研究2种水稻土（红泥田和黄泥田）中Cd、As污染对9种水稻生长的影响,分析不同水稻品种对Cd、As富集能力的差异。结果表明,As污染处理下所有水稻品种的生物量均显著降低,在红泥田上,水稻生物量降低幅度为29.4%～54.3%;在黄泥田上,降低幅度为29.5～53.3%。不同水稻品种对As耐性有显著差异（P〈0.05）,晚粳9707（粳稻）生物量降幅较小,耐性较高;浙1500（籼稻）降幅较大,耐性较低。对于Cd污染处理,在2种类型土壤上9种水稻对Cd耐性差异不显著。不同水稻品种对土壤Cd、As的富集能力有显著差异（P〈0.05）。在2种类型土壤上,德农2000（杂交稻）和浙1500（籼稻）分别对As、Cd的富集系数最高,对As、Cd污染敏感;南粳32（粳稻）对Cd、As的富集系数均较低,对Cd、As污染不敏感。在9个水稻品种中,南粳32对Cd、As的富集能力最低,并且对As耐性较高,适合在Cd、As轻度污染的水稻土上种植。     

水稻品种和砷污染对土壤溶解性有机碳氮的影响

选取有机质含量和pH不同的2种水稻土(黄泥田和红泥田),通过盆栽实验研究砷(As)污染条件下,种植9个水稻品种对土壤溶解性有机碳(DOC)和溶解性有机氮(DON)含量的影响,分析水稻品种、As污染和土壤类型的相对影响与交互作用.结果表明,水稻品种显著影响了土壤DOC和DON的变化,在水稻收获后,DOC平均含量的大小顺序为杂交稻(41.09±0.92 mg kg-1)＞籼稻(38.10±1.53 mg kg-1)＞粳稻(37.74± 1.37 mg kg-1);DON平均含量的大小顺序为粳稻(2.94± 0.40 mg kg-1)＞杂交稻(2.61±0.42 mg kg-1)＞籼稻(1.45± 0.17 mg kg-1).As污染降低了土壤DOC和DON的含量,但不同品种水稻的响应不同.与对照相比,As污染条件下,黄泥田和红泥田中DOC平均含量分别下降了14.4％和11.1％,DON平均含量分别下降了65.0％和44.7％;DOC在种植杂交稻后降幅最小,而DON在种植籼稻后降幅最小.在两种水稻土中,黄泥田的DOC和DON平均含量高于红泥田,在没有As污染条件下,分别高22.4％和45.8％,这与黄泥田有机质含量和pH高有关.水稻品种、As污染和土壤类型对DOC和DON变化的影响不同,3个因子对DOC变化的相对贡献率分别为7.7％、15.5％和27.6％,对DON变化的相对贡献率分别为14.7％、24.2％和2.0％.     

The bioaccumulation of Cd in rice grains in paddy soils as affected and predicted by soil properties

Purpose

The area of cadmium (Cd)-contaminated soil in China is increasing due to the rapid development of the Chinese economy. To ensure that the rice produced in China meets current food safety and quality standards, the current soil quality standards for paddy soils urgently need to be updated.

Materials and methods

We conducted a pot experiment with 19 representative paddy soils from different parts of China to study the effects of soil properties on bioaccumulation of Cd in rice grains. The experiment included a control, a low treatment concentration (0.3 mg kg^–1 for pH?<?6.5 and 0.6 mg kg^–1 for pH?≥?6.5), and a high treatment concentration (0.6 mg kg^–1 for pH?<?6.5 and 1.2 mg kg^–1 for pH?≥?6.5) of Cd salt added to soils.

Results and discussion

The results showed that the Cd content in grains of the control and low and high Cd treatments ranged from 0.021 to 0.14, 0.07 to 0.27, and 0.12 to 0.33 mg kg^–1, respectively. Stepwise multiple regression analysis indicated that soil pH and organic carbon (OC) content could explain over 60 % of the variance in the (log-transformed) bioaccumulation coefficient (BCF) of Cd in grains across soils. Aggregated boosted trees analysis showed that soil pH and OC were the main factors controlling Cd bioavailability in paddy soils. Validation of the models against data from recent literature indicated that they were able to accurately predict the BCF in paddy soils.

Conclusions

These quantitative relationships between the BCF of Cd in grains and soil properties are helpful for developing soil-specific guidance on Cd safety threshold value for paddy soils.     

黔中地区水稻土的含硒量及其对糙米硒含量的影响

通过贵州开阳县水稻土硒含量特征和该区水稻硒含量之间关系的调查研究表明:开阳县水稻土水溶性硒含量高于一般水稻土水溶性硒的临界值(0.01μgg-1),这与该区的成土母质、地形等因素有关。富硒水稻土使水稻对硒的吸收增加,该县出产的稻米硒含量普遍比贵州省其它地区高,平均含硒量高于粮食硒的正常含量范围(0.04~0.07μgg-1)。水稻地上各部分含硒量存在差异,糠、秸秆中的含硒量高于糙米,糙米含硒量与土壤硒含量的相关性达极显著水平(r=0.7861*,P<0.05)。     

不同改良剂对酸性土壤的修复效应

为明确不同改良剂对酸性植烟土壤的修复效应,采用盆栽试验,分析了施用丰收延酸性土壤改良剂、金叶酸性土壤改良剂及石灰后土壤pH、水解性酸、潜性酸及土壤交换性能的动态变化。结果表明:施用改良剂可提高土壤pH 3.01%~24.11%,降低土壤水解性酸16.08%~50.46%、交换性Al 3+51.80%~64.27%、交换性H+含量84.12%~93.56%,提高土壤交换性盐基总量45.18%~46.16%、阳离子交换量0.33%~20.10%、盐基饱和度21.35%~49.78%。施用土壤改良剂后,土壤pH先升高后下降,至移栽60天后趋于稳定;土壤水解性酸在烤烟移栽后30~90天差异较小,至移栽后120天略有增加。施用石灰的土壤交换性氢、交换性铝一直下降,但施用丰收延、金叶酸性土壤改良剂的土壤交换性铝下降至烟苗移栽后120天略有增加,土壤交换性氢上升至烟苗移栽后120天大幅度下降。施用土壤改良剂后,土壤交换性盐基总量、阳离子交换量、盐基饱和度一直提高,但变化幅度较小。不同土壤改良剂的材料来源及组成成分不同,其对酸性土壤的恢复效果也不同,以施用石灰的效果最好。