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。     

镉污染稻田土壤调理剂效果研究

为了验证土壤调理剂对降低稻米镉含量和提高水稻产量的作用,于2018年7月-11月进行了该产品在水稻上的田间试验。结果表明:与不施土壤调理剂的对照相比,施用土壤调理剂能改善水稻多项经济性状,水稻株高、有效穗、穗长、穗总粒数、穗实粒数、结实率和千粒重均有所增加。根据水稻产量构成性状计算的理论产量看,稻谷增产率在11.1%-15.4%,增产效果显著,对降低土壤有效镉有一定的效果;同时还能有效降低稻谷中镉含量,土壤调理剂施用量为50 kg/667 m2,降幅为42.4%,土壤调理剂施用量为100 kg/667 m2时,降幅为56.8%,降幅效果十分明显,稻谷中有效镉含量随施用量增加而显著下降。这说明土壤调理剂可有效改善水稻经济性状,提高稻谷产量,降低土壤镉含量和可移动性以及稻谷中镉含量,进而提高经济效益。     

不同调理剂对农田镉污染稳定效果及水稻吸收的影响

采集浙江杭州郊区富春江沿岸镉(Cd)污染水稻土，选择前期试验筛选的对土壤Cd钝化效果良好、可显著降低稻米Cd的4种调理剂，开展室内培养试验和温室盆栽试验，探讨不同调理剂种类(袁梦YM、祝天峰ZTF、天象一号TX1、永清YQ)、用量(推荐用量、3倍推荐用量)和调理剂与生石灰配施对污染水稻土Cd的稳定效果及对水稻生长和糙米Cd含量的影响。室内培养试验结果发现，添加调理剂能使土壤pH显著升高，落干条件下土壤pH增幅较淹水条件下更为明显；施用推荐用量调理剂，土壤硝酸铵提取态Cd显著下降，调理剂推荐用量+生石灰处理较调理剂推荐用量处理下降更为显著；总体上，同一调理剂3倍推荐用量处理下硝酸铵提取态Cd降幅更大，表明硝酸铵提取态Cd受土壤pH影响显著，且YM、TX1调理剂对硝酸铵提取态Cd的降低效果较好。盆栽试验结果显示，施用石灰和商品调理剂均可实现水稻稳产或增产，并显著降低水稻糙米Cd含量，与调理剂施用后土壤Cd有效性降低相一致。含钙、能调节土壤pH并辅以有机质和养分的复合调理剂因兼具养分作用，对水稻稳产增产、糙米Cd含量降低更为有效。     

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。     

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。     

两种调理剂对水稻土pH值和重金属吸收的影响

探明两种调理剂对近中性水稻土pH值、重金属有效性和水稻吸收的影响,及其与土壤性质的关系,为调理剂的科学开发及合理施用提供科学依据。选取水淬高炉渣源调理剂（T1）及其腐殖质改性调理剂（T2）,分别设置2个施用量梯度（T1L、T1H和T2L、T2H）,通过盆栽试验分析了两种调理剂及不同用量对土壤pH值、有效硅、镉、锌、铜含量,以及水稻籽粒和秸秆镉、锌、铜含量的影响。与对照（CK）相比,2个施用T1调理剂处理土壤pH值分别升高0.64和1.02,2个施用T2调理剂处理pH值分别升高0.27和0.56(P<0.05),土壤pH值随调理剂施用量的增加而增加。T1L和T1H处理土壤有效硅含量与CK相比分别提高5和22倍（P<0.05）,且显著高于施用T2调理剂处理。与CK相比,T1H处理土壤有效镉、锌、铜含量分别降低37.21%、45.57%和95.30%(P<0.05);T2L和T2H处理土壤有效锌含量分别降低31.55%和30.67%,有效铜含量分别降低6.53%和19.32%(P<0.05)。与CK相比,T1L和T1H水稻籽粒锌含量分别降低23.44%和18.12%(...     

不同水稻降镉技术对微量元素含量影响研究

探讨水稻降镉技术对微量元素含量的影响机理,是实现耕地污染治理与稻米安全的重要途经。以重金属污染耕地修复试点区的湘潭市雨湖区为试验区,分别选取镉低积累水稻品种（V）、淹水管理（I）、施用石灰（P）及其组合技术（VP、IP、VIP）等6种降镉技术,通过田间试验,对比分析不同水稻降镉技术对土壤、秸秆和稻米中微量元素含量的影响机理。结果表明:1）6种降镉技术中,施用石灰措施对微量元素含量变化和影响最为显著,包括增加和降低效果,且在各组合技术中起主导作用;2）从6种降镉技术的综合效果来看,土壤中钼（Mo）和铁（Fe）的有效性增强,锌（Zn）、铜（Cu）和锰（Mn）的有效态含量减少,而水稻体内Zn、Mn、Cu在稻米部位相对累积,Mo在秸秆中含量增加,水稻Fe的含量水平则总体上升。从作物正常生长所需与籽实营养价值的角度考虑,在水稻种植的过程中,宜采用VIP、VP、V、I降镉技术,最大程度降低对水稻吸收积累微量元素的影响,保证稻米安全高质产出。     

森美思土壤调理剂对镉污染稻田改良的影响研究

为研究稻田镉(Cd)污染的治理与修复技术,于2016年在珠海开展了森美思土壤调理剂对水稻Cd污染修复大田验证试验。结果表明:与S0相比,各森美思处理均能在一定程度上促进水稻增产,且S1、S2和Sc处理均能显著降低水稻稻谷中的总Cd含量,降幅达56.67%~63.33%(P0.05);施用森美思可以对土壤有效态Cd起到一定的钝化作用;各处理对比S0均显著提高了土壤的p H值(P0.05),但对其他理化性质无显著影响。     

硒与黄腐酸组配对水稻镉吸收的影响

以Cd污染水稻土为研究对象,采用盆栽试验研究不同用量Se(0.5,1.0 mg/kg)与黄腐酸(0.6,1.2 g/kg)组配对水稻吸收积累镉的影响,并探讨其作用机理,以期为Cd污染稻田的安全利用提供科学依据。结果表明:单施Se可使土壤pH提高0.08～0.23个单位,土壤CaCl_2提取态Cd含量降低8.6%～20.9%,水稻地上部各器官Cd含量显著降低29.4%～39.5%,单施Se能有效降低水稻吸收Cd,并阻控Cd向地上部以及籽实中的转运。单施黄腐酸能显著降低土壤pH,但对土壤CaCl_2—Cd含量、水稻各器官Cd和Se含量(除低量黄腐酸处理叶片和糙米Cd含量外)及水稻各器官Cd的分配无显著影响。Se与黄腐酸组配对土壤pH的影响取决于二者的用量,黄腐酸与高量Se组配处理显著降低CaCl_2提取态Cd 16.5%～21.9%。Se与黄腐酸组配处理能显著减少水稻Cd的吸收及向地上部和籽粒的转运,更为有效地降低稻米Cd含量,高量Se与黄腐酸组配的2个处理与对照相比,稻米Cd含量分别降低38.1%和50.2%。总体来看,施Se能有效降低稻米Cd含量,而Se与黄腐酸配合施用降Cd效果更佳。     

有机肥和生态肥对土壤中镉行为以及水稻生长的影响

通过水稻盆栽试验,研究了有机肥和生态肥对镉污染土壤上水稻生长和土壤中镉形态变化的影响,以及对改善糙米品质安全性的作用。结果表明,有机肥和生态肥因性质差异,其效果不尽相同。和有机肥相比,生态肥不仅在促进水稻生长、提高水稻产量方面的作用更加显著,而且在降低土壤中有效态镉以及糙米、茎叶和水稻根中镉含量的作用效果更好。施用生态肥和有机肥使水稻体内镉含量和土壤中有效态镉含量的降低,主要是由于施用不同肥料导致的土壤中镉形态的变化。     

钙镁水滑石对双季稻产量及稻米镉积累的影响

为研究不同用量钙镁水滑石对镉污染稻田土壤特性、双季稻产量与稻米镉积累的影响,探讨镉污染双季稻田钙镁水滑石的最佳施用方式。2021年,以早稻品种“湘早籼45号”和“陆两优996”,晚稻品种“创两优669”和“玉针香”为试验材料,在湖南省郴州市良田镇重度镉污染稻田(全镉含量1.16 mg/kg)开展大田试验,比较研究钙镁水滑石(0,CK;早稻基施3 000 kg/hm²,T1;早稻基施1 500 kg/hm²,T2;早稻基施750 kg/hm²+晚稻基施750 kg/hm²,T3)4个处理下土壤特性、双季稻产量构成与植株镉积累情况。结果表明：(1)钙镁水滑石可提高土壤pH与碱解氮、速效钾、速效磷含量,早稻成熟期分别提高0～3.06%,4.30%～13.80%,6.67%～40.00%,25.53%～30.47%;晚稻成熟期分别提高1.56%～4.07%,11.79%～14.50%,15.79%～31.58%,3.73%～17.17%;增幅表现为T1>T2>T3。(2)施用钙镁水滑石可降低土壤...     

土壤调理剂对红壤pH值及空心菜产量和品质的影响

土壤酸化是制约土壤高产稳产的重要因素,严重影响了我国农业的可持续发展。通过大田试验研究了以碳酸钙为主要原料生产的土壤调理剂对酸性土壤p H值、硅铝率及空心菜产量和品质的影响。结果表明,土壤调理剂可以增加土壤p H值和硅铝率,提高空心菜的产量,改善空心菜的品质;与对照相比,土壤调理剂用量为600~1 800 kg/hm2时,可使土壤p H值增加3.60%~21.65%,空心菜产量增加5.81%~44.45%,维生素C含量增加2.48%~23.97%,可溶性糖含量增加4.18%~26.48%;土壤调理剂对空心菜硝酸盐含量没有显著影响。研究发现,土壤调理剂用量为1 500 kg/hm2时较为经济合理,表面撒施后旋耕是非常合理且有效的施用方法。     

小麦秸秆全量还田对水稻生长及稻田氧化还原物质的影响

以粳型水稻品系2645为材料,设小麦秸秆全量还田和不还田两个处理,研究小麦秸秆全量还田对水稻生长和稻田氧化还原物质的影响。结果表明,小麦秸秆全量还田提高了水稻穗粒数和产量,分别提高6.3%~6.9%和2.4%~10.0%,但使有效分蘖期(移栽后25 d)稻田水体含氧量降低了19.2%~68.4%,土壤还原物质总量和活性还原物质含量分别提高了6.2%~14.2%和15.1%~86.5%,水溶性Fe2+含量提高9.7%~30.1%,土壤氧化还原电位(Eh)和水稻根系活力分别下降3.6%~22.4%和13.5%~21.1%,拔节期分蘖数量和叶面积指数(LAI)分别减少9.5%和1.8%~4.3%。表明小麦秸秆全量还田增加了水稻生长前期稻田水体氧消耗量,促进了土壤还原物质积累,降低了土壤Eh和水稻根系活力,对水稻前期的群体发展有一定影响,但不影响最终产量。     

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。     

复合改良剂对镉砷化学形态及在水稻中累积转运的调控

为治理镉砷污染农田土壤,选取湘南某矿区镉砷复合污染稻田土壤,以水稻盆栽实验研究了复合改良剂HZB(羟基磷灰石+沸石+改性秸秆炭)对土壤中镉(Cd)、砷(As)赋存形态以及水稻累积转运Cd和As的影响。结果表明,施用HZB能提高土壤p H 0.19~0.79个单位,阳离子交换量增加22.1%~60.4%;施用HZB使活性较大的酸提取态Cd含量降低了6.5%~22.9%,促进了Cd向难溶态的转变,可使有机结合态Cd增加2.5%~56.5%;施用HZB促进活性As向难溶型的钙型As转化,钙型As含量增加2.8%~53.3%,也可使交换态As含量降低7.0%~39.5%,但当施用量超过4.0 g kg-1时则会增加交换态As含量。水稻根系对Cd的富集系数在0.65~1.21之间,对As的富集系数在0.033~0.049之间,富集Cd的能力大于As;谷壳对Cd的转运能力最大,而根系对As的转运能力最大;施用HZB有降低水稻根系富集Cd和As的能力。施用0.5~2.0 g kg-1的HZB能降低水稻地上各部位中Cd和As含量;在2 g kg-1施用水平,水稻糙米中Cd和As含量均低于0.2 mg kg-1,达到国家食品污染物限量标准。     

有机质对红壤和黑土中外源铅镉稳定化过程的影响

采用室内培养方法研究了中国典型红壤和黑土中外源铅（Pb）、镉（Cd）在单一和复合污染下的稳定化过程,探讨了土壤有机质含量对Pb、Cd稳定化过程的影响。结果表明,加入500mg·kg-1Pb、1.0mg·kg-1Cd或1.0mg·kg-1Cd＋500mg·kg-1Pb条件下,各种土壤有效态Pb、Cd含量在培养前期迅速下降,随后变化减缓,培养30d后基本达到平衡。利用二级动力学方程对Pb、Cd稳定化过程进行拟合,在红壤和黑土上,有机质含量高的土样有效态Cd的平衡浓度比有机质含量低的土样中降低12.7%～37.3%;有效态Pb的平衡浓度比有机质含量低的土样中降低78.3%～96.2%,相关分析表明,土壤有机质含量的增加显著抑制了外源Pb、Cd的有效性（P〈0.05）。在铅镉复合污染中,Pb的存在提高了土壤中Cd的有效性,而Cd对Pb的影响较小。与黑土相比,红壤上外源Pb、Cd稳定化速率较小,达到平衡所需的时间较长,且有效态Pb、Cd的平衡浓度较高。因此,在农业生产实践中,通过提高红壤和黑土上有机质的含量能够显著降低外源重金属Pb、Cd的有效性,减少环境污染风险。     

生物质炭对土壤-水稻系统中Cd迁移累积的影响

探究生物质炭添加对Cd污染土壤中Cd形态、植株对Cd的吸收分配及土壤肥力的影响,为污染稻田粮食安全提供科学依据。在湖南省长沙市Cd污染稻田进行田间定位试验,设置5个生物质炭添加量处理(0,10,20,30,40t/hm^2),分析生物质炭对Cd在土壤中形态转化和水稻器官中分配的影响。结果表明:生物质炭通过将土壤中酸溶态Cd钝化为可还原态Cd以减少在水稻器官中的累积,钝化量随着生物质炭增加而增加,土壤酸溶态Cd较CK降低3.83%～19.08%;且茎对根和糙米对茎的转运系数随生物质炭的添加分别降低4.23%～9.30%和1.39%～8.33%;土壤酸溶态Cd含量直接影响糙米中Cd含量,且受土壤pH和土壤有机碳的调控。Cd污染稻田添加生物质炭可以提高土壤肥力,降低土壤Cd生物有效性,20t/hm^2生物质炭添加量可以作为研究区周边Cd污染稻田修复的参考标准。     

田间施用石灰和有机肥对水稻吸收镉的影响

通过大田试验探究不同用量的有机肥与石灰对土壤pH、有机质和Cd有效态含量以及不同生育期水稻各器官中积累Cd的动态变化。结果表明:成熟期水稻各器官Cd含量规律为根>茎>叶片>稻壳>糙米。石灰的施用能显著提高土壤pH,在分蘖期时,低用量石灰与高用量石灰处理下土壤pH分别提高1.35,1.84个单位;有机肥的施用可以增加有机质含量,与对照相比,高用量有机肥处理在分蘖期时有机质含量提高6.60 g/kg,在成熟期提高2.72 g/kg。灌浆期是水稻吸收积累Cd的重要时期,石灰和有机肥的施用均能降低灌浆期土壤中有效态Cd含量,高用量有机肥与高用量石灰处理下土壤有效态Cd含量显著降低,分别降低52.05%和46.87%。有机肥和石灰均能显著降低糙米Cd含量,降Cd效果为高用量有机肥>高用量石灰>低用量有机肥>低用量石灰,高用量有机肥处理的效果最好,糙米Cd含量降低68.20%。     

不同钾肥对再生水灌溉条件下土壤-作物系统Cd的影响

为了探明再生水灌溉条件下不同施钾肥处理对土壤-作物系统Cd的影响及差异性,通过田间微区试验研究了不同施钾肥处理对再生水灌溉番茄植株、果实以及根际土与非根际土Cd含量的影响。结果表明:再生水灌溉条件下,施钾肥处理可提高番茄果实产量,施加KCl较K2SO4增产效果明显,分别较不施肥处理可增产6.10%～24.00%和1.36%～13.16%;不施钾肥较不施肥处理番茄果实Cd含量降低,但降低幅度小于施加钾肥处理,施加KCl较K2SO4处理番茄果实Cd含量较低,Cd含量分别较不施钾肥处理分别减少58.33%和8.33%,且各处理均未超0.05mg/kg的限值标准;不施钾肥处理较不施肥处理土壤pH、Cd含量有所降低,降低幅度小于施钾肥处理,有效态Cd有所增加,施加KCl和K2SO4较不施肥处理有效态Cd降低,施加KCl和K2SO4较不施钾肥处理根际土和非根际土pH、Cd含量和有效态Cd含量均有所降低,其中施加KCl根际土和非根际土Cd含量分别降低2.96%～3.11%和5.75%～14.22%,施加K2SO4分别降低4.14%～5.90%和8.10%～8.29%;施加KCl根际土和非根际土有效态Cd含量分别降低10.75%～16.19%和13.98%～28.74%,施加K2SO4分别降低15.97%～20.55%和19.91%～24.70%。因此,再生水灌溉条件下,可通过选择施加适宜的钾肥种类,调控重金属Cd在土壤-作物系统的分布及其生物有效性,施加K2SO4较KCl相比,可一定程度降低土壤Cd全量及有效态Cd含量。