秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响。结果表明,秸秆还田显著提高了2种镉污染土壤的pH值。镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量,秸秆还田后2周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%~33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显。模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量影响不明显。镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%。还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量。     

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。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

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。     

广东韶关主要矿区周边农田土壤铅、镉的形态分布及生物有效性研究

采用改进BCR法和DTPA提取法研究了韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的形态分布和生物有效性。结果表明,参照土壤环境质量标准二级标准,韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的超标率分别为14.1%和92.3%;参照食品中污染物限量标准,调查的5种蔬菜样品Pb、Cd的超标率分别为57.7%和48.7%。土壤Pb以可还原态为主,占到4种形态和的76.13%,Pb各形态的分布顺序为：可还原态〉残渣态〉可氧化态〉酸提取态;土壤Cd以酸提取态和可还原态为主,占到4种形态和近89%,Cd各形态的分布顺序为：酸提取态〉可还原态〉可氧化态〉残渣态。用DTPA提取得到的土壤Pb、Cd有效态均值分别为24.91、1.29 mg·kg-1。相关性分析表明,除了胡萝卜Cd,5种蔬菜Pb、Cd含量与土壤酸提取态、可还原态、可氧化态及土壤有效态含量显著相关,与土壤pH和有机质相关性不大。逐步回归分析表明,只有土壤残渣态含量对蔬菜Pb、Cd含量影响不显著。     

4种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究

以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法在500℃下制备生物炭,通过室内培养实验,研究在不同培养时间(0,15,30,45d)条件下,生物炭施入潮土(Cd浓度5mg/kg)后对土壤基本性质及土壤中镉(Cd)化学形态的影响,探讨了生物炭修复镉污染土壤的可行性。结果表明:添加生物炭后,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)随着培养时间的增加而逐渐增加,而土壤有机碳(SOC)含量则呈先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但仍高于对照。同时,生物炭的施入显著降低了土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd含量,提高了可氧化态Cd和残渣态Cd含量,且随着培养时间的延长这种转化趋势更为明显。4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭水稻秸秆生物炭木薯秆生物炭甘蔗叶生物炭。培养结束(45d)时,与对照相比,添加蚕沙生物炭的土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了42.07%,可还原态Cd含量降低了35.19%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别增加了292.59%和339.29%,从而大大降低了Cd的生物有效性,由此可见,生物炭对镉污染土壤的修复是切实可行的。     

水分和有机物料对镉污染土壤的改良效应

通过室内培养和盆栽试验相结合的方式,系统研究了3种土壤水分含量条件下,添加不同有机物料对镉(Cd)污染土壤的改良效应。研究结果表明:淹水、田间持水量和65%相对含水量条件下添加有机物料均有利于污染土壤中可交换态Cd含量的降低,铁锰氧化物及有机结合态Cd含量的增加。随土壤中水分含量的增加,影响程度增加,即淹水>田间持水量>65%相对含水量。3种水分条件下,添加蚯蚓粪处理Cd活性降低明显,其次为猪粪处理,草炭处理相对较差。淹水条件下,油菜体内Cd的含量最低,田间持水量和65%相对含水量条件下油菜部分发育指标差异不显著。添加不同有机物料各处理促进油菜生长的顺序大致为:蚯蚓粪>草炭>CK>猪粪。     

不同有机肥对镉污染土壤镉形态及小麦抗性的影响

为了探讨有机肥钝化修复镉污染土壤对小麦生理抗性及小麦体内镉含量的响应,通过盆栽试验研究了不同有机肥对镉污染土壤Cd形态、小麦体内脯氨酸、丙二醛及小麦各部位镉含量的影响。结果表明:在镉污染土壤上施用有机肥后土壤可交换态Cd与碳酸盐结合态Cd含量有所下降,铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残留态Cd含量有所增加。施用羊粪、鸡粪的处理SH、CHSM、CMSL、CL。施用猪粪的处理PMPHPL。施用有机肥后小麦体内脯氨酸、丙二醛含量和小麦各部位Cd含量显著下降,施用羊粪、鸡粪的处理随施肥量的增加小麦体内脯氨酸、丙二醛含量和Cd含量明显降低,施用猪粪的PM处理的小麦脯氨酸、丙二醛含量和小麦根、茎、叶、籽粒中的Cd含量显著低于其他处理,其综合效果猪粪羊粪鸡粪。有机肥可通过改变污染土壤中的重金属形态而降低其生物有效性,可用于重金属污染土壤修复。     

不同品种大白菜苗期吸收积累镉的差异研究

利用实验室水培模拟轻度镉污染土壤研究了13个大白菜品种苗期吸收积累镉的差异。结果表明,不同品种大白菜地上部和根部的镉含量存在显著差异,其中,603大白菜地上部镉含量较低(104.7 mg kg-1),耐性指数较高,在轻度镉污染土壤上种植603大白菜有利于降低镉污染的人类健康风险。不同大白菜品种在受到Cd胁迫时,其叶绿素含量和组成均有显著差异,为耐性机理研究提供了理论依据。     

生物炭与叶面硒肥联合施用对生菜吸收镉及土壤镉形态的影响

  目的  为探明生菜吸收富集镉的能力对生物炭与叶面硒肥的响应程度,抑制有毒有害元素镉的吸收。  方法  通过盆栽试验,以生菜为研究对象,在镉污染土壤中添加生物炭,并在生菜叶片上喷硒处理,探索了生物炭与叶面喷硒的联合施用对镉污染土壤理化指标（pH和有机碳）和土壤不同形态镉含量以及对生菜镉吸收累积的影响。  结果  ① 土壤中添加生物炭与叶面硒肥都可以有效降低生菜可食部镉含量,其中喷施低浓度硒的效果更好。当生物炭添加量为30 g kg?1,叶面喷硒浓度为1 mg L?1时,生菜地上部镉含量由0.314 mg kg?1降至0.049 mg kg?1,低于国家食品安全标准（GB 2762—2017）中规定的叶菜类镉限量值0.20 mg kg?1。② 镉胁迫下,添加生物炭与叶面硒肥的交互作用对生菜镉含量和镉富集与转运能力均产生了显著性的影响,相对于生菜根部镉含量,添加生物炭的效应高于叶面硒肥的效应,而对于地上部镉含量,叶面硒肥的效应高于添加生物炭的效应。③ 生物炭添加可通过改善土壤pH和有机碳含量降低酸可提取态、可还原态、可氧化态镉的比例,增加残渣态镉的比例,从而有效地降低生菜对土壤中镉的吸收累积,减少生菜中镉含量。  结论  综合来看,生物炭与叶面硒肥联合施用可以降低生菜镉含量,其效果明显高于两者单独施用的效果,为无公害蔬菜的种植提供理论指导。     

草炭风化炭改良盐碱土的生态效应研究

采用草炭和风化炭进行改良盐碱土的盆栽试验.结果表明,施用草炭、风化炭使土壤盐分略有上升,主要使Ca2+和Na+增加;土壤有机质含量因草炭、风化炭的施用而增加,且与有机物料的用量呈正相关关系;土壤速效氮、速效磷、速效钾含量也均随有机物料的施用而增加.水稻株高、穗长和每穗粒数均有所增加,水稻籽实产量显著提高.     

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.     

生物炭对铜矿区排土场污染土壤理化性质和重金属形态的影响

为了探讨在重金属胁迫下,不同用量(0,1%,2%,4%)生物炭对土壤pH、有机碳、全氮、全磷以及重金属形态的影响,以铜矿区排土场污染土壤为研究对象,开展室内盆钵试验。结果表明：与对照K相比,在不同剂量生物炭处理下,土壤pH、有机碳、全N和全P增幅分别为3.5%～23.0%,5.6%～13.2%,2.9%～6.8%和3.4%～9.5%,酸溶态Cd, Pb, Cu和Zn含量降幅分别为65.5%～71.2%,49.9%～71.5%,34.6%～50.6%和45.3%～52.1%,可还原态Cd, Pb, Cu和Zn含量降幅分别为71.5%～74.3%,44.4%～63.6%,38.5%～57.8%和29.1～39.1%,可氧化态Cd含量降幅为15.6%～36.9%,可氧化态Pb, Cu和Zn含量增幅分别为16.9%～20.5%、3.9%～26.0%和18.8%～55.9%,残渣态Cd, Pb, Cu和Zn含量增幅分别为42.4%～44.2%,11.0%～23.5%,15.0%～37.9%和20.0%～41.9%。添加生物炭可以提高土壤pH,增加土壤有机碳和全氮含量,对土壤全磷含量也略有增加,但...     

镉修复土壤中磷酸盐对镉的形态转化和植物吸收的影响

Phosphate was found to have neither influence on Cd transformation nor effect on plant Cd uptake in three Cd-amended upland soils.However,on submerged red earth,high phosphate dressing inhibited the transformation of Cd from exchangeable fraction to other lower-available ones.Cadmium uptake by rice plants increased simultaneously with increasing phosphate supply though plant resistance to Cd also increased at high phosphate level.Application of phosphate as an amendment for Cd-contaminated soil was therefore not recommended in view of the increasing influx of Cd into food chain especially on flooded soils.     

淹水条件下有机物料对潮土外源镉形态及化学性质的影响

在室内淹水培养条件下,运用连续提取法研究稻草、紫云英和猪粪对潮土中外源镉的形态及土壤化学性质的影响。结果表明,有机物料显著增加了土壤有机碳,pH,活性氧化物的含量。有机碳的增加显著地增加紧有机结合态镉含量,而显著地降低了交换态镉的含量。并随着时间的增长,影响更显著。交换态镉的含量与Eh值呈显著的正相关,而紧有机结合态镉与Eh值呈显著的负相关。     

PAM与天然土壤改良材料混合对部分土壤理化性质的影响

为了充分发挥高分子土壤改良剂和一些天然土壤改良材料改土培肥作用,选取了高分子土壤改良剂聚丙烯酰胺（PAM）,分别与具有改土培肥功能的天然土壤改良材料——油渣、秸秆、蛭石、草炭、页岩、风化煤按不同用量混合施入土壤,利用湿筛法、称重法、重铬酸钾容量法、离心机法,测定对土壤水稳性团聚体、孔隙度、土壤有机质、有效含水量和水分蒸发等土壤理化性质的影响。结果表明:（1）各处理与单施PAM相比,对土壤孔隙度没有明显影响,但对土壤水稳性团聚体含量均有不同程度的提高,其中PAM与0.6%秸秆处理和PAM与0.3%油渣处理对其影响最为显著,较单施PAM提高4.9%和4.6%;（2）通过天然土壤改良剂自身的有机质含量测定以及PAM分别与六种天然土壤改良材料混合施入土壤培养前后有机质含量测定,结果分析得出,随着材料施入量增加,各处理培养前后土壤有机质含量呈现递增趋势;风化煤处理对土壤有机质含量增加显著,培养后其土壤损失有机质百分比较高,幅度约50%,页岩处理培养土壤损失有机质的百分比较少,幅度约为6%;（3）通过各处理在不同水吸力下土壤持水量和蒸发观测得出,PAM与3%的风化煤处理显著提高土壤有效水含量,PAM与1%的秸秆处理和PAM与1%的油渣处理显著提高了土壤抗蒸发能力。总体上,PAM与风化煤、PAM与油渣和PAM与秸秆处理对土壤结构、土壤有机质含量、土壤水分等方面有显著改善作用。这对进一步研制具有多重功能的土壤改良剂提供参考。