浙西石灰岩地区土壤和稻米镉含量研究

为理解石灰岩地区农田土壤重金属积累特点及污染风险,以浙西石灰岩地区为例,随机选择了153块重金属污染农田,点对点采集了土壤和水稻样品,分析了土壤和糙米中镉的含量及土壤性状,探讨了石灰岩地区污染农田土壤与稻米镉积累特点及其与土壤性状的关系。结果表明,土壤全镉随粘粒含量的增加而增加,随土壤pH的下降而下降;土壤有效镉占全镉的比例与土壤pH呈负相关,糙米中镉含量与土壤有效镉、水溶性镉呈显著正相关;糙米中镉含量与土壤pH、有机质含量及粘粒含量均呈现显著负相关,土壤pH是影响石灰岩地区农田糙米镉积累最为重要的因素。《土壤环境质量－农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）的污染风险筛选值并不适用于石灰岩地区高pH的土壤。当6.5 < pH ≤ 7.5时,土壤重金属镉含量与农产品中重金属镉超标结果并不一致,其风险筛选值（0.60 mg kg?1）偏低,实际的风险筛选值可能在0.80 mg kg?1以上。土壤水溶性镉较土壤全镉和有效镉能更好地评估石灰岩地区农作物重金属镉的污染风险。     

陕南茶区土壤重金属含量评价分析

为了解陕南茶区土壤重金属的含量特征及其污染现状,对陕南汉中的31个茶区进行土壤样品采集,分析了土壤中的Cu,Cd,Cr,Zn和Ni的含量以及土壤pH值。采用单因子指数法、综合指数法以及潜在生态危害指数法对陕南茶区土壤重金属污染进行评价。结果表明:茶区土壤pH值为4.32~6.66,主要呈酸性;Cu,Cd,Cr,Zn和Ni的平均含量分别为23.73mg/kg,0.00mg/kg,46.79mg/kg,102.78mg/kg和35.17mg/kg。各重金属含量均符合《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级土壤标准。以陕西省土壤元素背景值作为评价标准,以单因子指数法、潜在生态危害指数法为评价方法,茶区土壤总体表现为安全清洁,均达到无公害、绿色食品产地环境土壤标准,大部分达到有机标准。     

马铃薯产地重金属含量检测及污染评价

用原子吸收光谱法测定了古浪县良种场马铃薯生产基地土壤的铅(Pb)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)和镉(Cd)含量,并参照国家颁布的土壤质量标准(绿色食品产地环境条件NY/T391—2000和无公害蔬菜产地环境技术条件NY5010—2002)对其重金属污染做出了评价。结果表明:良种场马铃薯生产基地土壤均在2级以上,适宜发展无公害马铃薯生产;但在此地上发展绿色食品马铃薯生产,则必须采取汞污染治理措施,降低土壤的汞含量,待达标后方可。     

北碚区菜地表层土壤镉的环境地球化学基线与污染程度研究

通过野外采样、室内测试及数理统计,对北碚区菜地表层土壤镉的基线值、污染程度进行研究。结果表明:(1)研究区菜地表层土壤镉含量平均值为0.212mg/kg,标准差为0.060mg/kg,变异系数为28.3%,处于低度变异;基线值为0.144mg/kg。(2)对研究区菜地表层土壤镉含量进行污染程度分析发现,以国家土壤环境质量一级标准(自然背景)为标准,研究区56.9%的菜地表层土壤样品镉含量受到污染;若以无公害、绿色蔬菜产地土壤环境质量要求为标准,其研究区菜地表层土壤在镉含量水平上基本满足无公害、绿色蔬菜的生产,但存在局部地区的点源污染。(3)对研究区菜地表层土壤镉含量与理化性质数据进行相关分析发现,有机质含量与镉含量呈极显著相关性。     

土壤As动态影响下枸杞质量评价及环境风险预测

选择柴达木盆地诺木洪农场3种类型农田进行20cm表层土壤砷(As)含量检测。第1种为新开垦原生地,第2种为20年耕种地,第3种为50年耕种地,检测As含量分别为16.29、14.90、14.04 mg·kg-1。3种土壤As含量均达到无公害食品标准(25 mg·kg-1)和绿色食品标准(20mg·kg-1)。多年耕种并没有造成农田表层土壤As积累。农田灌溉用河水中未检出As。生产中使用的22种农药、肥料均检测到As,其中15种杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、植物激素等,每年输入土壤As 4 513.59 mg·hm-2;7种肥料每年输入土壤As 258015.24mg·hm-2。施肥是土壤中As输入的重要来源,最主要的输入源是磷酸二铵,占到50%;其次为复合肥、鸡粪和有机肥。每年随作物输出As总量为4 380 mg·hm-2。模拟田间灌溉,进行土壤柱淋漓试验,农田20 cm表层土壤每年随灌溉淋漓输出As为245 230.65 mg·hm-2,这与随着肥料、农药输入量几乎相等。表层土壤As处在一个输入、输出相对稳定的动态平衡状态。从土壤中输出的As,随灌溉水输入到水系统中,继而造成水系统As的积累,最终将影响到地区农业的可持续发展。     

黄土高原长期苹果园地土壤重金属分布和评价

通过对陕西长武苹果园地土壤样品采集和实验分析,依据无公害果园产地土壤环境质量标准和绿色食品产地土壤环境质量标准,对其土壤环境质量进行了评价。结果表明:以无公害果园产地土壤环境质量为评价标准,长武果园土壤重金属污染程度有NiAsCrZnCuPb的特征,土壤重金属综合污染指数为0.489;以绿色食品产地土壤环境质量为评价标准,长武果园土壤重金属污染程度有CrAsPbCu的特征,土壤重金属综合污染指数为0.715。因此,其土壤环境质量应判定为尚清洁。环境质量评价过程揭示了Ni、Cr存在潜在污染可能,特别是Cr含量已达绿色食品产地土壤环境质量标准的警戒线,所以应将它作为今后监测的重点并引起足够的重视。     

陕南茶园茶叶品质分析及重金属含量现状评估

为了解陕南茶园茶叶品质及茶园重金属含量现状,以茶叶主产区为研究对象,采集了8个县区330个茶园土壤样品,测定分析了pH值和铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)等7种重金属含量;同时测定分析了33个茶园茶叶品质及茶叶和浸出液中重金属含量。结果表明,茶叶中茶多酚平均含量为25.58%,儿茶素平均总量为20.74%,茶氨酸含量均值为2.45%,游离氨基酸总量均值为4.86%。茶叶中各重金属含量差异较大,Pb为0.04～2.65 mg/kg、Zn为34.82～55.38 mg/kg、Cu为3.18～20.16 mg/kg、Cr为0.09～4.89 mg/kg、Hg为0.02～0.30 mg/kg、As为0.66～1.16mg/kg和Cd为0.02～0.19mg/kg;32茶园茶叶符合《无公害食品茶叶》(NY5244—2004)和NY659—2003标准,33个茶园茶叶Cu含量符合有机茶标准。浸出液中仅检测出Zn、Cu和Cr,平均浸出率分别为:32.65%、24.96%和10.50%。土壤中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Hg、As和Cd的平均含量分别为10.03、87.61、16.42、12.38、0.20、6.89和0.11 mg/kg,综合潜在生态风险指数平均值为95.4,潜在生态风险较低。     

洛川苹果园地土壤重金属污染调查与评价

通过对洛川苹果园地土壤样品的采集、监测,依据无公害果园产地土壤环境质量标准和绿色食品产地土壤环境质量标准,重点分析评价了对土壤环境及人体危害较大的Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的污染现状。评价结果表明:以无公害果园产地土壤环境质量为评价标准,洛川苹果园地土壤重金属污染程度有As>Cr>Cd>Pb的特征,土壤重金属综合污染指数为0.51,土壤Cd、As、Cr、Pb单项污染指数平均值均小于0.7,土壤环境中的重金属元素含量现状水平符合无公害苹果生产的要求;以绿色食品产地土壤环境质量为评价标准,洛川苹果园地土壤重金属污染程度有As>Pb>Cr>Cd的特征,土壤重金属综合污染指数为0.64,土壤Cd、Cr、Pb单项污染指数平均值均小于0.7,土壤As单项污染指数平均值大于0.7,但小于1。土壤环境中的重金属含量现状水平符合绿色食品苹果生产的要求。但土壤As单项污染指数平均值为0.74,已超过绿色食品产地土壤污染警戒线。洛川苹果园地土壤重金属As污染程度较高,主要是由于人为长期不合理使用含As农药、化肥所致。因而,洛川苹果生产中应将土壤环境中的As作为严控的土壤污染物。     

长期定位施肥对土壤中镉含量的影响及其时空变异研究

针对磷肥是农田土壤中镉的主要来源,采用田间试验与室内分析相结合的研究方法,对沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验地28年不同施肥处理土壤重金属镉含量变化及其时空变异规律进行研究,结果表明:长期施用磷肥和高量有机肥会增加土壤中镉的含量.0-20 cm土层镉的含量高于20-40,40--60 cm土层土壤.说明镉在表土中积累与施肥有密切关系,试验区土壤中镉的背景值(1979年表层值)为0.712 6 mg/kg,约为棕壤土壤环境背景值的8倍,表明其镉的本底含量就很高,再加上人为耕作活动的影响,使镉快速累集、富集并达到污染的程度(Pi=CI/Si=实测浓度/评价标准＞0.85).     

利用高光谱遥感技术监测小麦土壤重金属污染

为了探讨基于小麦叶片高光谱间接估测土壤重金属含量的潜力,该研究以江苏省宜兴市徐舍镇为研究区域,于2019－2020年采集农田土壤样品和小麦叶片光谱,经7种不同的光谱变换预处理后,以遗传算法（genetic algorithm,GA）优化的偏最小二乘回归算法（partial least squares regression,PLSR）对预处理后的光谱建立土壤重金属镉（Cd）和砷（As）含量的估测模型,并对模型结果进行精度评价。研究结果表明：1）光谱预处理技术能够突出光谱中的一些隐藏信息,对小麦叶片光谱进行微分变换、多元散射校正、标准正态变换等数学变换后更加有利于提取光谱敏感信息。2）GA-PLSR相较于一般的PLSR方法提高了模型精度,将GA用于光谱波段选择可以优化模型精度和提高稳定性。3）土壤Cd含量的最佳估测模型为标准正态变换预处理光谱与GA-PLSR结合,其外部验证的决定系数为0.87、均方根误差为0.04 mg/kg、相对分析误差为2.72;土壤As含量的最佳估测模型为多元散射校正预处理光谱与GA-PLSR结合,其外部验证的决定系数为0.91、均方根误差为0.32 mg/kg,相对分析误差为3.25。因此,能够利用小麦叶片高光谱间接估测土壤重金属Cd和As含量,该研究为将来实现定量、动态、无损遥感监测大面积农田土壤重金属污染状况提供参考依据。     

Effect of applying paper mill sludge to arable land on soil fertility and crop yields

Abstract. Two field trials were established in 1991 to determine the effects on crop yield, N uptake, soil moisture content and heavy metal concentration of applying de-inked paper mill sludge (DPMS) over the period 1991 to 1993. In the first year, during decomposition of the DPMS, N immobilization occurred resulting in loss of cereal yield ( P < 0.05) at low rates of N fertilizer. Approximately 40 kg extra N fertilizer/ha was required per 100t DPMS/ha to compensate for this N immobilization. Soil volumetric moisture content was increased ( P < 0.001) by c. 20% at both sites by 200 and 300t DPMS/ha. DPMS did not significantly increase ( P > 0.05) soil concentrations of total Zn, Cu and Pb. Soil nitrate concentrations after harvest were reduced ( P < 0.01) by c. 17 mg N/kg per 100t DPMS/ha with increasing rates of DPMS up to 200 t/ha. In the second year following the DPMS application, there were no significant effects on grain yield indicating that very little or no N was immobilized. By the third year, the soil N supply was 7 kg N/ha higher where a single dressing of 100t DPMS/ha had been applied compared to the control. This resulted in an overall yield increase of 7% ( P < 0.10). Soil N supply was lower (N.S.) but crop yields were similar ( P > 0.05) to the control where single dressings of 200 and 300t DPMS/ha had been applied.     

降雨对不同土地利用类型土壤水氮变化特征的影响

以2018年6—10月降雨条件下园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的标准径流小区为研究对象,裸地为对照,通过研究降雨对园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量与土层深度和时间的变化特征,经野外试验数据统计分析,提出降雨对园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量与土层深度和时间变化特征的影响。结果表明:降雨增加园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地土壤含水率,加速土壤总氮、硝态氮和铵态氮水解转化硝化和反硝化速度,影响土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量,降雨与土壤含水率、总氮、硝态氮、铵态氮呈显著相关性(P0.05)。降雨条件下园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的土壤含水率随土层深度增大而增大,土层深度100 cm处土壤含水率最大,分别为30.34%,27.67%,24.98%,24.03%和21.95%,总氮随土层深度增大呈先增大后减小,在土层深度为60 cm土壤总氮含量最大,分别为1.02,0.99,0.90,0.86,0.75 g/kg,硝态氮和铵态氮含量随土层深度增大而减小,在土层深度为100 cm硝态氮和铵态氮含量均最小,其中硝态氮含量分别为9.01,7.89,7.25,6.10,5.22 mg/kg,铵态氮含量分别为9.41,9.14,6.40,5.38,4.37 mg/kg。土壤含水率随时间的延长先减小后增大又减小,呈正余弦变化趋势,8月土壤含水率最大,分别为22.97%,22.01%,19.87%,19.03%和17.98%,总氮随时间的延长先增大后减小,8月总氮最大,分别为1.09,1.01,0.94,0.84,0.76 g/kg,硝态氮和铵态氮含量随时间的延长而逐渐减少,6月硝态氮和铵态氮含量均最大,其中硝态氮含量分别为13.40,12.37,11.20,10.39,8.67 mg/kg,铵态氮含量分别为18.89,17.02,14.54,12.02,8.36 mg/kg。不同土地利用类型土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮平均值与土层深度和时间关系由大到小依次为园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地,研究结果为农田土壤水肥流失控制和养分利用提供理论技术支持。     

土地利用类型对土壤微生物量和有机质的影响

对陕北黄土丘陵区农地、园地、人工草地、荒地、灌木林地、经济林地和乔木林地等7种不同土地利用类型土壤剖面4个土壤层次的土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、土壤呼吸(RS)和土壤有机质含量(SOM)进行了测定.分析了MBC,MBN,RS,SOM和全氮(TN)之间的相关性;并对土壤微生物对土壤健康的生物指示功能和土地利用类型对土壤有机质的影响进行了研究.结果表明,各土地利用类型表层土壤MBC和MBN分别在84.14～512.78和4.29～41.83 mg/kg之间,RS在108.69～235.71 mg/kg之间.荒地和乔木林地的土壤微生物量含量和RS值较高,农地较低;SOM在0.510%～1.547%之间,在乔木林地和经济林地较高,在农地,园地和人工草地较低,且在不同土地利用类型之间的差异显著.土壤微生物量和RS与SOC,TN显著相关,说明土壤微生物学特征可以用来表示土壤健康水平.农地转变为其它土地利用类型后会明显提高土壤微生物量和有机质含量,尤以表层土壤增幅最为明显.     

基于养分平衡的北京市人口-土地-环境问题探讨

人口集聚于城市,大量食物输入的同时,代谢物也不断产生,消纳不充分或不及时就会累积并产生环境污染的隐患。该文以北京市平原区为例,利用遥感技术分析2004—2014年间研究区土地利用结构变化;基于养分平衡原理,估算、比较人口与耕地变化对城市养分排放和吸纳能力的影响;使用景观形状指数度量城市建设用地与外界环境的接触面变化情况。结果表明:1)研究期内因人口增加、食物输入导致人类排泄物及其氮(N)、磷(P)、钾(K)养分增加约0.34×10~5 t,经污水处理后所得污泥中氮磷钾养分增加约282.17 t;2)耕地数量的减少使城市对养分吸纳能力下降约1.17×10~5 t;3)建设用地形状指数由1.48下降至1.37,接触界面的减小使城市代谢物疏散效率下降。研究认为:人口增长-食物消费提高-人类粪尿增加与耕地减少-建设用地界面减小-养分消纳能力降低的"此消彼长"态势无形中造成城市养分富集,增加了对区域水环境污染的风险,而城市结构无法重构,应积极谋求养分的内部消纳。基于北京市农田化肥依赖性强、林地增加的现状,该文建议北京市积极推广粪便处理残渣还田、再生水城市绿化灌溉利用,通过耕地与林地植被消纳新增的养分。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

兰州地区农田土壤速效磷与速效钾含量的变化特征

以兰州地区3县5区不同利用方式农田为研究对象,从作物种类、土地利用强度和耕作方式3个角度采集80个样点表层土壤样品(0—20cm),对其pH值、电导率、速效磷和速效钾进行了分析。结果表明:(1)兰州地区农田土壤pH值为8.59,蔬菜地pH值低于其它作物农田,但差异不显著。重度利用农田土壤pH值低于轻度和中度农田,日光温室农田pH值低于大田和砂田,但差异不显著。(2)土壤电导率具有较大的变异,变异系数高达107.31%,不同作物种类、利用强度及耕作方式下土壤电导率不具有显著差异性。(3)研究区土壤速效钾含量具有一致性,平均含量为362.65mg/kg,变异系数为48.81%,不同作物种类、不同土地利用强度和耕作方式土壤速效钾不具有显著差异性。(4)速效磷平均含量为14.07mg/kg,不同种类作物农田土壤中,蔬菜地速效磷高于其它种类作物;不同利用强度下,重度利用农田土壤速效磷高于中度和轻度农田;从耕作措施分析,日光温室农田土壤速效磷显著大于砂田和大田。研究表明,基于作物种类差异的不同土地利用方式及耕作措施对土壤酸碱性及速效磷含量具有不同程度的影响,集约型农业管理措施是导致速效磷含量增加的主要原因之一,且重度农田土壤有酸化的趋势。     

伊金霍洛旗不同土地利用方式下的土壤养分特征

为分析内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗在4类土地利用方式(灌木林地、采矿用地、天然牧草地和农地)下,土壤养分质量分数的差异性,运用野外采样和室内化验、分析相结合的方法,测定4种土地类型在0～30 cm土层的土壤有机质和全量氮磷钾质量分数及pH值.结果表明:1)4类土地在0～ 30 cm土层的土壤有机质和全氮质量分数存在显著差异,土壤全磷量和全钾量差异不显著(P＜0.05),土壤有机质质量分数依次为农地＞天然牧草地＞灌木林地＞采矿用地,土壤全量氮磷钾最大值分别为天然牧草地、天然牧草地和灌木林地,最小值分别为采矿用地、灌木林地和天然牧草地;2)在垂直剖面上,采矿用地和天然牧草地的有机质质量分数随着土层深度的增加逐渐减小,农地和灌木林地的有机质质量分数最大值出现在20～30 cm深度的土层,4类土地的土壤全氮量和全磷量均有随土层深度的增加而下降的趋势,全钾量随土层深度的变化不明显.4类土地的土壤全氮和全钾质量分数整体而言较为理想,全磷和有机质质量分数欠缺.农地全磷质量分数基本能满足主要作物的生长需求,有机质和全氮质量分数不能满足主要作物的生长需求.本研究可为内蒙古中部工矿开采区土地合理利用以及退化的生态环境恢复等提供科学依据.