磷灰石等改良剂对重金属铜镉污染土壤的田间修复研究

通过田间小区试验,研究了磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉5种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤的改良效果。结果表明,石灰、磷灰石、木炭、猪粪降低了土壤溶液中重金属Cu、Cd的含量,提高了土壤溶液的pH,但改良效果随着时间的推移不断降低。磷灰石、石灰、木炭的加入显著降低了有效态Cu含量,但对有效态Cd含量影响较小。与猪粪相比,磷灰石、石灰、木炭显著增加了黑麦草生物量,提高了对重金属Cu、Cd的吸收能力,对该污染土壤的修复具有实践应用价值。     

纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性影响

通过室内培养实验,研究了纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性的影响。结果表明,施加纳米羟基磷灰石显著提高了土壤pH,其中3%和5%添加剂量处理60 d后使土壤pH分别提高了1.23个和1.35个单位;纳米羟基磷灰石显著减少了毒性较强的离子交换态Cu/Cd的含量,增加了毒性中等的碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及毒性最低的残留态Cu/Cd含量,使Cu/Cd由植物可利用态向潜在可利用态转变;纳米羟基磷灰石不同程度地提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。3种酶活性与Cu/Cd形态分布的相关性表明,过氧化氢酶和酸性磷酸酶对土壤重金属Cu/Cd活性变化比较敏感,可以作为重金属Cu/Cd污染土壤的评价指标。     

磷灰石联合黑麦修复铜污染土壤研究

通过田间试验研究了不同剂量磷灰石(10、20、30、50 g/kg,编号分别为LH1、LH2、LH3和LH4)与黑麦联合作用对Cu污染土壤的修复效果,重点考察了磷灰石对黑麦生物量及Cu吸收、土壤pH及Cu形态转化、土壤酶活性、植物生理指标等的影响。试验结果表明,磷灰石显著提高了土壤pH、黑麦生物量及其Cu吸收量,显著降低了黑麦地上部分及根系Cu含量,其中LH3处理黑麦Cu吸收量最高,达到对照处理的33.38倍;与对照相比,LH1、LH2、LH3和LH4处理土壤可交换态Cu含量显著降低了37.0%、58.9%、89.0%和83.3%,碳酸盐结合态Cu含量显著增加了46.6%、63.1%、78.0%和93.3%;与对照相比,LH2、LH3和LH4处理显著提高了土壤磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,显著提高了黑麦SOD和POD酶活性,显著降低了黑麦MDA含量。综合而言,施用30 g/kg的磷灰石并种植黑麦能够很好地修复Cu污染土壤。     

四种改良剂对铜和镉复合污染土壤的田间原位修复研究

研究了石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石对冶炼厂周边Cu、Cd污染土壤的原位修复效果。以黑麦草(Lolium perenne L.)作为田间修复植物,采用植物重金属吸收性、土壤重金属化学提取性及土壤溶液重金属浓度变化等作指标来评价修复效果,并研究了黑麦草对Cu、Cd的吸收与土壤、土壤溶液中Cu、Cd含量的相关性。结果表明,石灰高添加剂量(石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%)处理黑麦草对重金属的富集效果最好,显著降低了重金属毒性,促进了黑麦草的生长及其对重金属的富集;石灰和磷灰石各添加剂量均显著降低了污染土壤交换态Cu含量;石灰、磷灰石和蒙脱石各添加剂量均显著提高了土壤溶液pH并显著降低了其Cu、Cd浓度。黑麦草地上部、根中Cu浓度与土壤交换态Cu及土壤溶液Cu浓度呈显著或极显著正相关关系。     

大棚辣椒连作土壤微生物数量、酶活性与土壤肥力的关系

选取不同连作年限的辣椒大棚土壤和相邻露地小麦-辣椒轮作土壤(对照),研究了大棚辣椒连作土壤微生物数量、酶活性与土壤肥力的关系。结果表明,连作土壤养分含量显著高于对照,而pH值显著低于对照;土壤细菌,放线菌数量随连作年限延长呈先增加后降低的趋势并高于对照,而真菌数量不断增加;连作土壤酶活性含量均显著高于对照。土壤细菌数量与土壤有机质、全磷呈显著相关性,真菌数量与土壤养分无显著相关性,放线菌数量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性与pH值呈显著负相关性,与养分呈显著相关性。土壤全磷、全氮、pH值对微生物数量的影响较大,而全氮、pH值对土壤酶活性的影响较大。     

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

通过野外土样采集及室内培养试验(25℃),研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,矿区土壤(距矿口0~800 m)重金属污染严重,Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤(距矿口10 000 m)的3.7~141.0倍和2.2~773.2倍;距矿口越近,土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比,距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%;细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温(25℃)培养试验中,低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量,但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用,Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应,Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应,Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。     

磷灰石和石灰稳定化修复对污染土壤铜和镉垂直迁移的影响

大量改良材料被用于重金属污染土壤的稳定化修复,但是不同用量的改良材料长期田间修复后重金属总量和有效态在不同土层的垂直分布特征鲜有研究涉及。本研究采集不同剂量的磷灰石和石灰稳定化修复的0~13、13~30和30~50 cm土层污染土壤,考察铜和镉总量及有效态含量在不同土层的分布特征。结果表明:随着磷灰石和石灰用量的增加,显著降低了0~13 cm土层土壤交换性酸和交换性铝,增加了土壤全钙的含量,且磷灰石处理提高了土壤全磷和速效磷含量。0~13 cm土层土壤pH、总铜和总镉含量均随着磷灰石和石灰用量的增加而逐渐增加,但是降低了13~30和30~50 cm土层土壤总铜和总镉含量。3个土层中铜和镉有效态含量均随着磷灰石和石灰用量的增加而显著降低,其中23.2 g/kg磷灰石处理和4 g/kg石灰处理土壤有效态铜含量降低85.1%和92.0%,有效态镉降低18.8%和23.5%。相关性分析表明,土壤pH和铜镉总量是影响铜镉有效性的主要因素。可见,磷灰石和石灰的应用使铜和镉较好地固定在土壤表层,减少铜和镉向下层土壤的淋溶,降低了铜和镉的有效性。     

重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响

通过野外土样采集及室内测定,研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,并采用盆栽试验研究了重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,距离矿口越近,土壤有机质、有效N、P、K的含量、土壤pH值亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量C和N受到的抑制程度也增强,其中土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。盆栽试验中,Cd、Zn、Cu、Pb复合污染使白菜(Brassica rapapekinensis)生物量明显下降,且随复合污染程度的增加,白菜生物量下降幅度增加。Cd与Zn、Cu、Pb,Zn与Cd、Cu、Pb,Cu与Cd、Zn、Pb的复合效应机制为协同效应,而Pb与Cd、Zn、Cu的复合效应机制为拮抗效应。重金属Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性显著降低,但低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了细菌、真菌、放线菌、微生物生物量C和N。重金属Cd、Zn、Cu、Pb对土壤酶活性和土壤微生物数量及微生物生物量C和N的复合效应机制表现出协同和拮抗效应。     

羟基磷灰石–植物联合修复对Cu/Cd污染植物根际 土壤微生物群落的影响

针对江西贵溪Cu、Cd重金属污染土壤,通过田间试验,比较无机生物材料羟基磷灰石及3种植物(海州香薷、巨菌草、伴矿景天)与羟基磷灰石联合修复对土壤总Cu、Cd的吸收及对活性Cu、Cd的钝化吸收能力差异。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法,比较不同修复模式对土壤微生物群落结构的影响,以评估土壤微生态环境对不同修复措施的响应。研究结果表明:羟基磷灰石的施加可显著提高土壤pH,并有效钝化土壤活性Cu、Cd含量,但对土壤总Cu、Cd的含量影响较小。植物与羟基磷灰石的联合修复在显著降低土壤活性Cu、Cd(P0.05)的同时,减少了植物根际土壤总Cu、Cd的含量(P0.05)。不同修复措施对土壤微生物群落组成影响差异明显。单独施加羟基磷灰石与土壤真菌群落呈显著正相关,使土壤真菌生物量提高,从而引起真菌/细菌(F/B)的升高。植物与羟基磷灰石的联合修复可有效缓解土壤真菌化的趋势,其中巨菌草与羟基磷灰石的联合修复可有效提高土壤革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌生物量及多样性,降低F/B值,从而降低土壤真菌病害的风险。不同植物根系活性代谢引起有机质的积累促进植物与羟基磷灰石处理中根际有机碳含量显著提高。聚类增强树(Aggregated boosted tree,ABT)分析结果表明:不同修复模式是影响土壤微生物群落的重要因素,其次土壤pH和Cu的含量及活性也是改变重金属污染区域微生物群落的因子。该研究从微生物群落结构角度解释了植物与羟基磷灰石联合修复对土壤微生态体系的作用,为开展Cu、Cd等重金属污染地植物与无机生物材料的联合修复方式的筛选及实施提供可靠的理论依据。     

施用生物炭和石灰对土壤镉形态转化的影响

通过室内培养试验,比较石灰、生物炭及生物炭和石灰配施3种改良剂作用下镉污染草甸土中土壤镉各形态转化以及pH的影响。结果表明,土壤添加生物炭培养60d,土壤pH呈随时间增加逐渐增加的趋势,而添加石灰和生物炭与石灰配施处理,土壤pH呈现先增加至最大值而后缓缓降低趋于稳定的趋势,但均显著高于对照。各改良剂的施用均显著降低土壤可交换态Cd含量,与CK处理相比,添加生物炭、石灰和生物炭石灰混合改良剂后,土壤可交换态Cd含量分别降低8.6%~13.7%,17.8%~21.7%和18.4%~23.3%。相关分析结果表明,土壤可交换态Cd含量与土壤pH之间均存在极显著的负相关关系(R2=0.74)。土壤添加改良剂后,显著降低土壤可交换态Cd比例,增加碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cd比例,从而降低土壤重金属的生物有效性。     

土壤钝化剂对黑土中铜的原位固定作用

采用盆栽试验研究3种钝化剂(粉煤灰、磷灰石和膨润土)对黑土中铜(Cu)的化学形态、生物积累和有效性的影响。结果表明:3种钝化剂能显著降低Cu污染黑土中水提取态(DW)、TCLP提取态和二乙基三胺五乙酸-三乙醇胺(DTPA-TEA)提取态Cu含量,其中以膨润土的效果最为明显;Tessier连续提取测定发现,3种钝化剂显著降低非残留态Cu(水溶态和交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)含量(p<0.01),增加残留态Cu含量,表明3种钝化剂通过改变黑土中Cu的化学形态,降低了黑土中Cu的可淋失性和生物有效性;与对照相比,添加钝化剂能显著降低水稻地上部分的Cu含量(p<0.01),如在400Cu mg/kg处理的土壤上,添加2.5%的粉煤灰、磷灰石和膨润土使米粉中的Cu含量分别降低21.8%,22.7%和31.9%。土壤中可淋失态和生物有效态Cu的分析表明,钝化剂主要是通过改变土壤中Cu的化学形态,降低土壤中Cu的生物有效性,以降低Cu在水稻中的积累;试验表明,Cu污染土壤中施用钝化剂可以修复Cu污染,降低水稻Cu污染风险。     

不同土壤改良剂对土壤生化性质与烤烟产量的影响

通过田间试验,探讨以石灰、粉煤灰、白云石、废菌棒和化肥构成的不同组合改良剂对土壤微生物数量、酶活性和烤烟产量的影响。结果表明施用不同组合改良剂后,耕层土壤细菌、放线菌、磷细菌、钾细菌和纤维素分解菌的数量、土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和纤维素酶的活性及烤烟产量均比对照有不同程度提高,其中添加废菌棒处理的微生物数量、酶活性和烤烟产量变化明显高于无添加废菌棒处理,且均以“石灰+菌棒+常规化肥”改良剂组合变化最明显,差异显著性检验表明该组合处理的5种微生物数量、4种酶活性及烤烟生物和经济产量与对照相比差异均达极显著水平。相关分析表明耕层土壤5种微生物数量和4种酶活性与烤烟生物及经济产量均呈极显著的正相关。表明施用不同组合改良剂能促进土壤细菌、放线菌、磷细菌、钾细菌及纤维素分解菌的繁殖,增强过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及纤维素酶的活性,促进烤烟产量的提高,其中以“石灰+菌棒+常规化肥”组合改良剂的效果最好。     

不同改良剂对矿区土壤重金属有效性及土壤酶活性的影响

通过分析不同改良剂对矿区污染土壤理化性状、有效态重金属含量及土壤酶活性的影响,比较了氨基酸生态肥、饼肥、鸡粪肥、钙镁磷肥对矿区土壤的改良效果。结果表明:各处理均能不同程度的改善土壤理化性状,钙镁磷肥对土壤pH提高最为明显,氨基酸生态肥、饼肥与鸡粪肥能显著提高土壤有机质;钙镁磷肥对有效态重金属含量的降低最为显著,其次为氨基酸生态肥、饼肥与鸡粪肥;氨基酸生态肥、饼肥与鸡粪肥处理明显提高土壤酶活性;饼肥处理的土壤酶活性最高;饼肥处理150d后,土壤脲酶活性较对照提高17.67倍,土壤酸性磷酸酶较对照提高36.99倍,土壤蔗糖酶较对照提高17.59倍,土壤脱氢酶较对照提高3.59倍。统计分析表明,土壤pH值与土壤有效Cd、Cu含量呈显著负相关,土壤脲酶活性与有效Cd、Cu呈显著负相关,酸性磷酸酶活性与有效Cu含量呈显著负相关。     

生物炭对铜矿区污染土壤微生物活性及香根草富集铜、镉、铅的影响

矿区土壤易发生重金属污染,是土地资源利用和维护的一大难题。以铜矿区污染土壤为研究对象,按质量比添加0,1%,2%,4%,10% (w/w)的生物炭,进行香根草室内盆栽试验。研究添加生物炭对土壤pH和微生物活性、香根草富集与转运重金属的影响,探明重金属形态含量与生物炭、微生物活性的相关性,旨在为生物炭与香根草联合修复矿区重金属污染土壤提供理论参考。结果表明:生物炭的添加能提高土壤pH,显著提高土壤FDA水解酶、蔗糖酶和脲酶活性,显著促进土壤基础呼吸,但对土壤微生物量碳无显著影响;生物炭的添加使香根草生物量显著增大,降低土壤Cu和Pb的有效态占比,Cd的变化与此相反;添加生物炭促进香根草对Cd和Pb的富集,降低香根草对Cu的富集,减少Cu、Cd和Pb在香根草体内的转运,因此香根草可作为Cu、Cd和Pb的稳定化植物。土壤蔗糖酶活性与香根草叶片Cu、Cd和Pb含量、有效态和残渣态Cu含量呈显著正相关,土壤基础呼吸与叶片Cu、Cd和Pb含量、有效态Cu、Pb含量呈显著负相关,而与有效态Cd含量呈显著正相关。总之,生物炭可减弱矿区土壤重金属对香根草生长的毒害作用,并促进香根草对重金属的富集,两者结合可改善铜矿区污染土壤的理化性质和微生物活性,有利于重金属污染土壤修复,改善土壤质量。     

石灰和海泡石对镉污染土壤的修复效应与机理研究

研究了稻作和旱作两种种植制度下,施用石灰、海泡石及两种改良剂配施对镉污染土壤pH值、土壤镉形态变化及作物对镉的吸收等的影响.结果表明,施用改良剂使稻作条件下的土壤pH提高0.3～1.8个单位,旱作条件下土壤pH提高幅度为0.3～2.0个单位:两种种植制度下,作物有效性较高的酸提取态镉含量显著减少,而作物有效性较低的可还原态和残渣态镉含量显著增加,进而引起了水稻和萝卜对镉的吸收量降低.其中以石灰和海泡石配施的效果最好,单施海泡石次之,单施石灰效果最差,且各处理均随改良剂用量的增加效果增强,虽然,施用改良剂可以有效降低土壤中镉的作物有效性,但对水稻产量和生物量及镉在水稻和萝卜两种作物地上部分的分配规律均没有明显的影响.     

盐化土壤微生物区系及理化性状对不同改良剂的响应研究

系统分析了脱硫废弃物、专用改良剂和不同量菌肥对盐化土壤的改良效应,结果表明:单施脱硫废弃物对土壤细菌和放线菌数量影响很小,但可以有效增加真菌数量;单施专用改良剂或菌肥后微生物数量增幅相对较大,改良剂效果优于菌肥;脱硫废弃物、改良剂和菌肥同时施用可以显著增加土壤微生物数量;单施脱硫废弃物和菌肥对土壤有机质和养分含量、作物收获后的指标影响很小;3种物料同时施用则可以显著提高土壤有机质和养分含量,向日葵的株高、径粗、盘径、实粒数和百粒重都有显著增加。在施用脱硫废弃物和改良剂的前提下,菌肥施用量为45 kg hm-2的处理对盐化土壤改良效果最佳,但与施用量为30 kg hm-2的处理差异不显著。     

微生物菌肥对草原矿区排土场土壤微生物与土壤酶活性的影响

[目的]研究施入微生物菌肥对土壤微生物数量及主要土壤酶活性的影响,为利用微生物菌肥改良草原矿区排土场恶劣土壤环境提供理论依据。[方法]采用完全随机区组设计,设微生物菌肥2种施用方法、3种施用量,对不同施肥处理后土壤中可培养细菌、真菌、放线菌菌落数量进行测定,分析土壤过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性、碱性磷酸酶活性变化。[结果]施用微生物菌肥土壤中可培养细菌、真菌、放线菌菌落数量均显著高于未施肥处理(p0.05);施用微生物菌肥土壤中脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性比未施肥样地分别增加29.0%,92.6%,25.7%,75.7%;土壤可培养细菌、真菌、放线菌菌落数量与土壤酶活性之间有一定的相关性;在微生物菌肥沟施法与较大的菌肥施用量作用下土壤可培养细菌、真菌、放线菌菌落数量较高,土壤酶活性较强。[结论]微生物菌肥添加使草原矿区排土场土壤中微生物菌落数量增加、土壤酶活性增强,施用微生物菌肥改善了原状土壤环境,增加了土壤肥力。     

4种改良剂对铅锌尾矿污染土壤中光叶紫花苕生长及重金属吸收特性的影响

通过盆栽试验研究了铅锌尾矿污染土壤中施用有机肥、石灰、蛭石和白云石等4种改良剂对光叶紫花苕生长发育、叶绿素及重金属Cu、Cd、Pb、Zn积累特性的影响,并分析了施用改良剂后土壤pH和有效态重金属含量的变化。结果表明,与对照相比,不同改良剂及其不同施用水平均能不同程度地提高土壤pH,显著降低土壤各重金属有效态含量,并显著抑制了Cd、Pb向光叶紫花苕地上部转移,降低了重金属在光叶紫花苕植株地上部的积累,改善了光叶紫花苕的生长和发育,光叶紫花苕株高、地上部鲜重和地下部鲜重、叶绿素含量均有不同程度增加,其中株高和地上部鲜重增加达到显著水平。4种改良剂的不同处理水平对光叶紫花苕地下部重金属含量影响均达显著水平。     

重金属和生物有机肥对苹果根区土壤微生物的影响

通过土壤追施Cd ,Cu和生物有机肥,研究了重金属对红富士苹果根区微生物的危害以及生物有机肥减轻重金属对土壤微生物危害的效应。结果表明:施用生物有机肥后,果园根区土壤细菌、真菌和放线菌数量显著增加,细菌占绝对优势;土壤Cd浓度在10 30mg/kg范围内,随Cd浓度的增加,细菌数量大幅度减少;Cu元素对土壤微生物的危害情况与Cd相似,但程度比Cd轻;从生物有机肥中提取的有机质对Cd和Cu有明显的吸附作用,在pH值6～8的范围内,吸附率随pH升高而提高;在中性微酸的条件下(最适宜苹果栽培的土壤酸碱条件) ,有机质对Cu2 吸附率远高于对Cd2 的吸附率;生物有机肥明显减轻Cd ,Cu对土壤微生物的危害,并且对Cu污染土壤的改善效果更好     

改良剂对土壤锌铬及养分有效性的影响

选用5种不同类型的改良剂,对锌铬复合污染的土壤进行试验,分析了不同改良剂对土壤养分及重金属有效态含量的影响.结果表明:各改良剂的施入均改变了土壤pH,其中,过磷酸钙、麦秆及油菜秆降低了土壤pH值,石灰及兔粪提高了土壤pH值.5种改良剂均显著降低了土壤中的锌、铬有效态含量,其中,麦秆(高浓度)处理的土壤有效态锌含量最低,为20.00 mg/kg,较对照降低了53.25%;石灰(高浓度)处理的土壤有效态铬含量最低,为3.18 mg/kg,较对照降低了60.15%.除过磷酸钙和石灰降低了土壤速效钾含量之外,各改良剂处理均显著提高了土壤速效氮、磷、钾含量,其中,兔粪(高浓度)处理的土壤碱解氮含量最大,为124.56 mg/kg,比对照提高了41.51%;过磷酸钙(高浓度)处理的土壤速效磷含量最大,为42 mg/kg,较对照提高了133.33%;麦秆(高浓度)处理的土壤速效钾含量最大,为211.56 mg/kg,较对照提高了136.88%.