粤东凤凰山茶区土壤镉赋存形态特征及茶叶有效性

通过对粤东凤凰山茶区12个大型茶园土壤和茶叶进行采样,采用连续提取法将茶园土壤Cd分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机束缚态和残渣态,探讨了茶园土壤Cd的5种化学形态组成特征及其与土壤理化性质和茶叶Cd积累的关系。结果表明:(1)茶区土壤中镉的化学形态分布受到土壤pH值和有机质含量的影响,土壤中Cd的5种化学形态分布的规律为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机束缚态;茶区土壤可交换态Cd和残渣态Cd与土壤中的pH值呈极显著负相关性关系,而有机结合态Cd与土壤pH值呈显著正相关关系;有机质含量与氧化物结合态Cd和有机束缚态Cd呈显著正相关关系,而与可交换态Cd和残渣态Cd呈显著负相关关系。(2)茶叶中Cd含量在0.30~0.98mg/kg,平均含量为0.65mg/kg;茶叶中的Cd含量与土壤中可交换态Cd有显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。因此,可以通过调节茶园土壤pH值,影响土壤中Cd的化学形态分布,最终达到降低茶叶中Cd含量,提高茶叶品质的目的。     

秸秆炭化后还田对不同镉污染农田土壤中镉生物有效性和赋存形态的影响

通过土壤培养试验和生物盆栽试验,研究不同镉污染土壤上作物秸秆炭化后还田对不同镉污染土壤中镉的赋存形态和生物有效性影响,结果表明：在碱性的镉污染土壤上,秸秆炭化后还田降低了玉米地上部生物量,但对玉米地上部镉含量和镉吸收量无显著影响;在酸性的模拟镉污染土壤上秸秆炭化后还田对玉米生长无影响,但还田含镉的油菜秸秆黑炭显著增加了玉米地上部镉含量和镉吸收量;还田不含镉的玉米秸秆黑炭对镉污染土壤中DTPA提取态镉含量没有明显影响,但还田含镉的油菜秸秆黑炭显著增加了镉污染土壤中DTPA提取态镉含量;施用含镉的油菜秸秆黑炭增加了镉污染土壤中水溶和交换态镉含量;施用玉米和油菜秸秆黑炭均显著降低了模拟镉污染土壤中水溶和交换态镉含量;增加了松有机结合态、碳酸盐结合态和紧有机结合态镉含量;模拟镉污染土壤施用玉米和油菜秸秆黑炭6个月后土壤中水溶和交换态镉仍然是土壤镉的主要赋存形态,水溶和交换态镉占土壤全镉的70%以上。综合以上结果可知,秸秆黑炭不能降低污染土壤中镉的生物有效性和植物对土壤镉的吸收量。     

有机物料对土壤中外源镉形态与生物有效性的影响研究

盆栽试验研究稻草与紫云英对土壤中外源Cd形态及其生物有效性的影响结果表明 ,添加稻草与紫云英可降低水稻分蘖期潮土和红壤交换态镉含量 ,且二者在不同土壤的影响不同。 2种有机物料在水稻分蘖期固定作用并不稳定 ,随时间的推移 ,氧化锰结合态和紧有机质结合态吸附的镉将随紧有机质的分解和活性锰的还原被释放出来 ,并向交换态镉转化 ,提高Cd的生物有效性。水稻对外源Cd吸收与Cd在土壤中形态密切相关 ,水稻分蘖期稻草与紫云英均可抑制水稻根和茎叶对外源Cd的吸收 ,至成熟期水稻根、茎叶和糙米中Cd含量迅速增加 ,其根本原因是由于土壤中交换态镉含量提高和紧有机质结合态镉含量降低所致     

施用生物炭和零价铁粉对土壤中镉形态变化的影响

通过施用生物碳和还原性铁粉,研究其对土壤镉形态变化的影响.结果表明:生物碳或还原性铁粉单施及二者配施均极显著改变土壤镉形态.其中生物炭、还原性铁粉二者配施效果优于单施;单施生物炭主要对交换态镉的降低效果显著,同时对碳酸盐结合态镉、有机结合态镉及残渣态镉的形成起显著作用;而单施还原性铁粉对铁锰氧化结合态镉的形成起显著作用.另外,镉的活性指数从4.36降到0.97,不同形态镉含量的最大变化为,交换态镉比例从81.04％降到49.16％;碳酸盐结合态镉从9.44％升到17.93％;铁锰氧化结合态镉从2.95％升到10.88％;有机结合态镉从2.66％升到11.33％;残渣态镉从3.91％升到14.42％.在16个处理中,I3B2(铁粉0.045 g/kg土和生物炭3.0 g/kg土)处理为最佳组合.     

含方解石物质对土壤镉赋存形态的影响

通过室内培养试验,探究赤泥粉、海泡石粉、方解石粉在不同添加剂量情况下随时间变化对外源污染草甸土土壤镉赋存形态的影响。结果表明,土壤pH值随着钝化剂用量的增加而增加,且均明显高于对照。添加赤泥与其他2种钝化剂处理对pH值影响有所不同,随时间的延长分别呈现先降低后升高最后趋于平稳和缓慢降低的趋势。培养50d后,添加5%赤泥对土壤pH值影响最大,相较对照提高了4.09个单位。土壤可交换态镉的含量随钝化剂用量的增加而降低,培养50d后,当钝化剂添加量为1%,3%时,可交换态镉降低率分别为方解石海泡石赤泥、方解石赤泥海泡石;钝化剂添加量为5%时,降低率为赤泥方解石海泡石。pH值与交换态镉相关性分析表明:添加赤泥处理极显著负相关;添加海泡石处理相关性不显著;添加方解石处理无相关关系。各处理均能显著降低可交换态镉的含量,同时不同程度提高了碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态、残渣态镉含量,其中碳酸盐结合态最为明显。     

水稻对苏打盐碱土锌形态转化的驱动作用研究

为了揭示种稻对苏打盐碱土中Zn形态转化的驱动作用及其机理,采用Tessier连续提取法研究了松嫩平原不同种稻年限苏打盐碱地水田土壤中不同形态Zn含量及其在剖面中的分布特征。结果表明:盐碱地种稻改良后,可显著提高土壤剖面各层次中的有效Zn、交换态Zn及有机结合态Zn等生物有效态Zn的含量,降低碳酸盐结合态Zn、氧化物结合态Zn及残渣态Zn等非生物有效态Zn的含量。这种作用在种稻后的第1年表现的最为显著,第5年之后进入平缓上升阶段;种稻对有效Zn、交换态Zn及有机结合态Zn等生物有效态Zn含量提升的促进作用是随剖面层次的加深而减弱的。相关分析表明,交换态Zn和有机结合态Zn分别与pH呈显著负相关关系,而与有机质含量呈显著正相关关系;碳酸盐结合态锌和氧化物结合态锌与pH呈显著正相关;与有机质含量呈显著负相关关系。说明盐碱土种稻改良后,土壤pH降低和有机碳含量的提升是驱动不同形态Zn转化的主要因素。     

不同植被恢复模式下煤矸石充填复垦土壤物理性质与有机无机复合体的关系

[目的]揭示复垦土壤物理性质与有机无机复合体的关系,为改善复垦土壤的物理特性提供依据。[方法]选择淮南大通煤矸石充填复垦区三种典型植被恢复模式下人工恢复7a的土壤,定量分析其物理性质及有机无机复合体,并运用多元统计分析两者的关系。[结果]研究区土壤的有机无机复合状况及结合态腐殖质在不同植被恢复下发生了不同程度的变化。结合态腐殖质以稳结态为主,所占比例为41%~67%。植被恢复降低了复垦土壤的容重而增加了其总孔隙度,而且臭椿+草本恢复模式效果最佳。土壤非毛管孔隙度与有机无机复合量及紧结态/重组碳呈显著正相关,而与稳结态/重组碳呈显著负相关。毛管孔隙度与有机无机复合量及紧结态/重组碳呈显著负相关,而与稳结态/重组碳呈显著正相关。土壤总孔隙度及容重与结合态腐殖质各组分的绝对含量分别呈显著正相关和负相关关系。[结论]复垦土壤物理性质与有机无机复合体具有密切关系。     

新疆石灰性土壤锌有效性及其影响因素

为探讨新疆石灰性土壤锌的组分分布特征及锌有效性的影响因素,对南北疆3种最主要土壤类型农田土壤锌及其组分含量进行研究。结果表明:新疆石灰性土壤有效锌平均含量为潮土(0.69mg/kg)>棕漠土(0.57mg/kg)>灰漠土(0.51mg/kg),变异系数为灰漠土>潮土>棕漠土。在土壤锌组分中,松结有机态锌(WBO)、碳酸盐结合态锌(CARB)、氧化锰结合态锌(OxMn)、紧结有机态锌(SBO)、无定形铁结合态锌(AOFe)平均含量均为潮土>棕壤土>灰漠土。南北疆土壤锌背景值不同,南疆土壤全锌含量高于北疆土壤,而北疆土壤全锌变异较大。土壤碳酸钙含量和物理性粘粒含量与松结有机态、碳酸盐结合态、紧结有机态锌分配率高度相关。松结有机态锌、碳酸盐结合态锌及松结有机态锌分配率与土壤物理性粘粒含量呈(极)显著正相关。交换态锌与松结有机态锌呈显著正相关。松结有机态锌与碳酸盐结合态锌呈显著正相关。石灰性土壤有效锌含量与松结有机态锌、碳酸盐结合态锌含量呈显著正相关,可用方程Y=0.306+0.123WBO+0.116CARB(F=20.095,r2=0.801**)预测。     

天然和热活化蛇纹石对土壤镉赋存形态的影响

以天然蛇纹石粉为原料,应用马弗炉制备不同温度(550℃和700℃)的热活化蛇纹石,通过室内培养试验,探究不同剂量(分别为土重的1%,3%,5%)的天然和热活化处理的蛇纹石对外源镉污染土壤中镉赋存形态的影响。结果表明,土壤pH值随蛇纹石用量增加而增加,随培养时间延长呈现先降低后趋于稳定的趋势,但均显著高于对照。高剂量700℃热活化蛇纹石对土壤pH值影响最大,培养60d时与对照相比提升了1.98个单位。添加天然蛇纹石、550℃和700℃热活化蛇纹石均能降低土壤可交换态镉的含量,与对照相比分别降低了17.42%~28.32%,28.99%~39.63%,33.11%~53.72%。相关性分析表明,各培养时期土壤可交换态镉的含量与土壤pH值呈现极显著负相关关系。各处理对土壤镉各形态含量的影响差异不同,显著降低了土壤可交换态镉的含量,不同程度地提高了碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态镉的含量,对有机物结合态镉的影响并不明显。总的来说,蛇纹石添加入土壤后能够提高土壤pH值,促使可交换态镉向其他生物可利用性较低的镉形态转变,且不同剂量、不同热活化温度间存在显著差异。     

添加有机酸对土壤镉形态转化及苋菜镉积累的影响

植物根系分泌的低分子量有机酸能够与土壤中的镉形成镉–有机酸复合体,从而影响根际镉的移动性。本文通过添加有机酸对土壤镉形态转化的研究,阐明有机酸与镉生物积累的关系。采用盆栽试验及土壤培养等方法,研究了添加苹果酸、柠檬酸对赤红壤和黄棕壤中镉的形态转化以及超积累型苋菜天星米镉生物积累的影响。结果表明,与Cd 25 mg/kg处理比较,Cd 25 mg/kg＋苹果酸、Cd 25mg/kg＋柠檬酸处理对苋菜生物量未产生影响,但显著增加苋菜根系及地上部镉含量;添加苹果酸、柠檬酸处理显著降低土壤专性吸附态Cd含量,却显著增加了交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和有机结合态Cd含量。说明添加苹果酸、柠檬酸还能够通过影响土壤镉形态转化而促进苋菜对镉的积累。     

有机物料对淹水土壤中施入的镉形态的影响

The effect of three organic materials(rice straw,Chinese milk vetch and pig manure)on the fractionation of cadmium added into two soils(a red soil and a fluvo-aquic soil) was studied using submerged incubation experiment.The organic materials increased soil soild organic carbon(SOC),pH value,the concentration of active Si in all the treatments and active Fe and Mn in some treatments.Accumulated SOC caused directly the increase of Cd bound to solid organic matter and consequently the decrease of exchangeable Cd.Higher active Si and pH,as well as lower Eh,were also responsible for the reduction of exchangeable Cd.Cd bound to mn oxide was positively correlated with pH values and rose significantly after one-month incubation,but decreased after three-month incubation.Cd bound to amporphous Fe oxide increased with the incubation time,but was not affected significantly by adding organic materials.     

有机物料对稻作与非稻作土壤外源镉形态的影响研究

试验研究稻草、紫云英对稻作土壤和非稻作土壤中外源Cd形态及其变化的影响结果表明 ,稻草、紫云英显著降低培养 30d和培养 90d后非稻作土壤中交换态Cd含量。强烈还原条件下形成的硫化镉沉淀是稳定非稻作土壤交换态Cd含量的重要机制。稻草和紫云英对稻作土壤中外源Cd形态转化的影响不同 ,培养 30d后稻草和紫云英提高稻作土壤中氧化锰结合态和紧有机质结合态Cd含量 ,降低交换态Cd含量 ,其作用随时间的推移 ,氧化锰结合态Cd和紧有机质结合态Cd被释放出来并向交换态Cd转化 ,使交换态Cd含量提高。     

施用有机物料对土壤镉形态的影响

采用室内培养试验,研究作物新鲜秸秆和腐熟猪粪对模拟镉（Cd）污染的土壤中Cd形态转化的动态影响。结果表明,各处理土壤交换态Cd含量随培养时间均逐渐降低。碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cd含量先增加后降低, 而有机质结合态和残渣态Cd含量则逐渐增加。添加秸秆可增加土壤交换态Cd含量,但随时间延长,增幅逐渐降低, 猪粪则可降低土壤交换态Cd含量。添加有机物后土壤交换态Cd含量的变化主要是由有机质结合态或残渣态Cd含量的变化而引起。秸秆和猪粪对土壤Cd形态的转化与土壤胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的变化有关。秸秆对能活化土壤Cd的FA增加幅度大于对能钝化土壤Cd的HA增加幅度,降低HA/FA比,但降幅随时间逐渐减少; 猪粪在整个培养阶段对HA增加幅度均大于FA的增加幅度,增加HA/FA比。秸秆和猪粪均可降低潮土pH而提高红壤pH,但只有猪粪可通过提高红壤pH降低Cd向交换态转化。添加秸秆和猪粪后,Cd由低活性态向交换态转化与HA/FA呈显著负相关。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

改良剂对滴灌棉田镉分布及迁移特征的影响

通过田间桶栽试验研究了高浓度镉(40mg/kg)条件下,4种改良剂(有机—无机复合稳定剂、无机高分子复配材料、聚丙烯酸盐复配材料、有机高分子复配材料)对棉田土壤剖面中土壤pH、阳离子交换量(CEC)、镉含量及其形态分布迁移的影响。结果表明:(1)4种改良剂均显著提高了棉田土壤剖面各层的pH和CEC,无机高分子复配材料在0—20cm土层效果最好,分别增加了0.43个单位和4.43cmol/kg;(2)改良剂促进土壤可交换态镉向其余4种形态的转化,相关分析表明碳酸盐结合态与可交换态镉含量呈极显著负相关(P0.01),在0—20cm和20—40cm土层中效果尤为突出,以无机高分子复配材料对土壤可交换态镉的降低效果最好,降低了3.61mg/kg;(3)各土层中的pH和CEC均与可交换态镉呈负相关,与其他形态呈正相关。即改良剂通过改变土壤pH和CEC,影响土壤镉的分布及迁移,从而降低镉的有效性,达到改善土壤环境的目的。     

河北主要土壤中Cd和Pb的形态分布及其影响因素

采用网室盆栽试验和大田取样 ,运用连续提取方法 ,研究了河北平原潮土和潮褐土两种土壤中Cd、Pb的化学形态特征及与其影响因素的关系。结果表明 :随着Cd、Pb污染程度的增加 ,其交换态有增加趋势。当高浓度重金属污染土壤时 ,Cd(潮土 >1mgkg- 1、潮褐土 >5mgkg- 1)主要以交换态存在 ,并表现为 :交换态 >碳酸盐结合态 >铁锰氧化物结合态 >有机结合态 >残留态 ;Pb主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态存在。在低浓度重金属污染的土壤中 ,Cd (潮土 <1mgkg- 1、潮褐土 <5mgkg- 1)的残留态、有机结合态成倍增加 ,甚至超过交换态 ,表现为 :残留态 >碳酸盐结合态 >有机结合态 >交换态 >铁锰氧化物结合态 ;Pb主要以铁锰氧化物结合态和残留态存在。Cd、Pb在土壤中的分布与土壤的pH值 ,有机质含量密切相关。     

Effect of solid-phase speciation on metal mobility and phytoavailability in sludge-amended soil

Sequential extraction was utilized for partitioning Cd, Cr, Ni, and Zn, in soil and sludge samples into five operationally-defined fractions: exchangeable, bound to carbonates, bound to Fe-Mn oxides, bound to organic matter and residual. The highest amounts of Cd, Ni, and Zn, expressed as per cent of the total, were found in the Fe-Mn oxide fraction of the sewage sludge. Chromium was significantly associated with the organic fraction of the sludge. The residue was the most abundant fraction for all metals studied in the untreated soil, and for Cd and Ni in the sludge-treated soil. The concentration of exchangeable Cd and Cr was relatively low in the untreated soil and did not change much after sludge application, whereas the concentrations of exchangeable Zn increased about 50 times and the concentrations of exchangeable Ni doubled in the sludge-treated soil. The lysimetric experiment revealed an increase in Zn and Ni uptake by ryegrass and in the percentage of metals leached from the soil profile after massive sludge application. In contrast only negligible changes were observed for Cd and Cr. The assumption that mobility and biological availability are related to metal speciation was confirmed by the agreement between the distribution pattern of Cd, Cr, Ni and Zn in the soils, the uptake of the metals by plants and their capacity for leaching out from the soils.     

油枯对镉污染土壤的钝化研究

为了研究油枯对镉(Cd)污染土壤的钝化效果,以油枯为外源添加物(质量比:1%、2%、3%、4%、5%),模拟田间条件在塑料桶中进行为期45 d的培养,对镉污染土壤中Cd形态分布特征、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)含量、pH、有机质含量进行分析。结果表明,添加油枯可显著降低镉污染土壤中可交换态镉(Ex-Cd)的比例,提高碳酸盐结合态镉(Cb-Cd)、铁锰氧化物结合态镉(Fe-Mnb-Cd)以及有机质及硫化物晶格态镉(OMb-Cd)的比例,而残渣晶格结合态镉(RLb-Cd)变化不明显。添加油枯显著降低镉污染土壤中DTPA-Cd含量,降幅最高可达49%。镉污染土壤p H值维持在6.0左右,1%~4%添加处理中土壤pH波动幅度较大;而5%添加处理的土壤pH波动幅度小。添加油枯均能显著提高镉污染土壤中有机质含量。由此可见,油枯对镉污染土壤有较好的钝化效果,这为重金属污染土壤的修复和农业废弃物的循环利用提供了参考。