模拟沼液灌溉对紫色土土壤环境的影响

采用土壤培养方法研究沼液灌溉对紫色土土壤环境的影响.结果表明,沼液灌溉后土壤pH值有所增加,但随灌溉时间增加会基本趋于稳定,沼液灌溉能够有效防治土壤酸化;土壤TN、TP含量在沼液灌溉后均有增加,但土壤TP含量随灌溉时间增加缓慢增加,土壤TN含量增加一段时间后达到最大值,随后呈下降趋势;旱作模式下沼液灌溉会使土壤有机质含量稍微增加,但水稻模式下有机质含量有少量下降;沼液灌溉后土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量变化均不大,都未超过国家土壤环境二级标准,沼液灌溉在一定时期内不会引起土壤环境重金属污染.     

新疆绿洲区连续五年施用沼液对农田土壤质量的影响

以施用化肥为对照,通过5年田间小区试验,研究沼液灌溉对绿洲设施蔬菜地土壤质量的影响。试验结果表明:连续施用沼液能够有效调节绿洲农田耕层土壤酸碱度,有利于改良碱性土壤;沼液灌溉能够显著提高设施蔬菜地土壤肥力,尤其是表层土壤中有机质和全氮、全磷、速效氮、有效磷、速效钾、钙、铁、锌和铜等植物必需营养元素含量;然而,连续施用沼液也会导致表层土壤电导率显著升高,土壤中重金属元素显著积累,虽然5年内设施蔬菜地土壤盐分和重金属等有害元素含量均在蔬菜种植允许范围内,但随着沼液灌溉年限的增加,土壤存在次生盐渍化现象和重金属超标风险,尤其以Cd、As和Ni的风险最大。     

沼液的园林地消解处理利用及其对土壤微生物碳、氮与酶活性的影响

近年来,沼气工程发展迅猛,产生的大量沼液处理和排放问题日益突出,成为水环境保护中亟待解决的关键问题。为研究沼液灌溉园林地土壤进行消解处理利用过程对土壤微生物碳、氮及酶活的影响,提出沼液安全排放处理的新途径,通过在江苏宜兴万石镇葡萄园基地进行大田试验,比较了不同处理下沼液消解利用过程对土壤微生物碳、氮以及土壤微生物量碳与土壤有机碳的关系,并测定了土壤几种常见酶的活性。结果表明,沼液园林地（葡萄园）消解利用过程不会降低土壤微生物碳、氮含量,地面间作黑麦草或地下安装排水管道时能显著提高土壤微生物碳、氮含量,分别提高8.70%和17.34%。沼液园林地消解利用能提高土壤微生物量碳与土壤有机碳比率,但未达到显著性水平。沼液在园林地消解利用中,只进行沼液灌溉的处理区土壤蔗糖酶活性略微下降,其他试验区土壤蔗糖酶含量较对照区显著性提高,试验区土壤脲酶也较对照区提高了数倍以上,但土壤酸性磷酸酶和过氧化氢酶在该试验研究中未表现出较大变化。该试验仅为沼液消解处理利用的田间短期效应,沼液园林地消解利用处理对作物品质、土壤肥力和农业生产环境的综合影响仍需进行长期试验验证。     

高浓度沼液淹灌土水系统中氮、磷和有机物的动态变化

通过室内静置培养模拟试验,研究了高浓度沼液淹灌稻田土壤后上覆水和土壤中氮、磷和有机物的动态变化特征。结果表明,全沼液淹灌处理的上覆水中总磷和NH+4-N浓度分别在30 d和50 d内降低到允许排放标准以下;降低灌溉沼液的浓度,可缩短排放达标所需时间;但硝态氮浓度经过迅速下降后又会显著升高,全沼液灌溉处理100 d后,上覆水中NO-3-N的浓度比灌溉初期提高了44.9%。灌溉沼液中污染物浓度的降低,主要是降解和挥发作用的结果,只有少部分留在土壤中。因此,在水田休闲期进行高浓度的沼液淹灌,不仅可以消解和净化沼液中污染物质,还能有效改善土壤养分性质,不会引起土壤中氮、磷和有机物质的过量积累。     

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分,但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响,以利用养殖废水中的养分,并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤,采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶,分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量,探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时,果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH,生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导,生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理,生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉,增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理,但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比,生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量,而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量,果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高,但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时,施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量,生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积,果胶虽然增加土壤有效态重金属含量,但可以降低其向地上部的转运,避免了重金属在植物体内的累积。      

休闲稻田消解沼液生态效应及其对水稻安全生产影响研究

为研究利用休闲稻田消解沼液生态效应及对后季水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,在浙江省嘉兴市脱潜潴育型水稻土青紫泥田上,进行4年定位田间试验,考察了休闲季灌施不同用量沼液对水稻产量、稻谷、土壤中有害重金属含量差异以及土壤中养分含量的变化,提出休闲稻田沼液消解安全容量。研究结果表明：休闲稻田灌施沼液可有效消解单一水稻轮作制地区沼气工程冬春季产生的沼液,每公顷休闲稻田每年安全消纳沼液3000t,后季水稻可在不施化学氮、钾肥,减半施用磷肥的基础上获得与全化肥处理相近或略高的产量;休闲季灌施沼液对土壤肥力有明显改善作用,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾都明显高于不灌沼液处理,但除土壤速效钾和缓效钾外,各种养分含量年度递增趋势并不明显,没有出现养分过度累积导致的富营养化;与全化肥处理相比,休闲季灌施沼液后土壤及稻谷中有害重金属含量没有明显增加;综合沼液灌溉对产量、土壤质量、稻谷安全品质监测结果,在水稻生产安全、土壤可持续利用的目标下,确定休闲稻田沼液安全消解容量为N1500kg·hm-2。     

沼液连续浇灌对旱作和水田土壤养分及重金属含量的影响

为研究沼液长期浇灌对土壤养分和重金属含量的影响,以旱作和水田土壤为研究对象,采用土壤静态培养法,在不同浓度沼液浇灌下,对旱作和水田土壤的pH值、总氮(TN)、总磷(TP)、有机质以及重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量进行为期2个月的连续检测。结果表明,沼液浇灌后旱作和水田土壤pH值均有所增加,长期浇灌能够有效防治土壤酸化;土壤TN、TP和有机质含量在沼液灌溉后均有一定程度的增加,但随着浇灌时间的增加,土壤TN和有机质含量呈下降趋势,土壤TP缓慢增加,长期浇灌会导致土壤营养不均衡;土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量变化不大,均未超过国家土壤环境二级标准,但土壤中Pb和Cd的含量随沼液浇灌时间的增加呈上升趋势,长期浇灌会导致Pb、Cd的富集。     

沼液配施化肥对太湖地区水蜜桃品质及土壤氮素累积的影响

将沼液农田回用是有机废弃物资源化与循环利用的重要途径。以7年生蜜露桃树为供试材料,通过连续2年牛粪沼液和水葫芦沼液的果园田间施用试验,研究等氮量条件下不同比例沼液与化肥配施对水蜜桃果实大小、 单重、 产量和果实品质及土壤矿质氮积累状况的影响。结果表明, 1）水葫芦沼液、 牛粪沼液和化肥配施可提高水蜜桃的产量与品质,在水葫芦沼液25% 配施比例、 牛粪沼液50% 配施比例下产量及果实的可溶性固形物、 糖分含量分别为最高,水葫芦及牛粪沼液中的水分含量是影响桃树产量和品质的关键因子,其适宜用量为200 kg/(planta); 2）各施肥处理土壤NH+4含量随土壤深度增加呈递减趋势; 沼液比例过高（75%和100%）会导致土壤硝酸盐在表层和近地下水层的累积,比例低下则硝酸盐累积不明显; 习惯施肥（过量施肥）和低比例沼液（相应的高化肥比例）处理硝酸盐主要累积于犁底层之上; 3） 连续2年在沼液灌溉条件下,25%的水葫芦沼液、 50%的牛粪沼液配施比例处理其近地下水层土壤硝酸盐含量均低于15 mg/kg,处于安全可控范围,但在该地区（高地下水水位）进行长期沼液灌溉尚需进一步观测和评价。     

施用沼液对柑桔产量和品质以及土壤环境的影响

利用沼气发酵处理规模畜禽养殖场废水是综合治理畜牧业污染的主要途径之一,但大量沼液出路问题亟待解决。通过柑桔栽培过程中不同沼液灌溉量的多重复随机区组田间小区试验,对沼液不同灌溉量处理与常规施用化肥的对照处理进行了对比,结果表明,施用沼液可促进柑桔生长,对衡量土壤质量的几种重金属含量等基本无不利影响,且土壤中总氮、有机质等有所增加。用300000kg·hm-2沼液浇灌替代化肥,可使柑桔增加产量8.59%,还可增加柑桔果实可溶性固形物含量,沼液处理A的果实中总糖比化肥对照提高0.6个百分点,总酸降低0.262百分点,果实糖酸比明显提高,糖酸比与施用化肥的对照相比差异达显著水平（P〈0.05）,改善了柑桔的部分品质指标。合理施用沼液进行柑桔灌溉不仅可以减少作物化肥施用量,还能缓解规模养殖场污水处理的排放压力。     

模拟沼液淋溶灌溉对土壤下渗水的影响

采用动态淋洗试验分析施加不同浓度沼液后土壤下渗水的变化过程,以明确沼液灌溉对土壤下渗水的影响.结果表明,沼液浇灌后,黄壤下渗水pH呈先下降后升高的趋势,紫色土下渗水pH呈缓慢下降趋势,但二者变化均不大;2种土壤下渗水COD、TN、TP含量较沼液明显降低,且与浇灌沼液的浓度呈正相关关系;2种土壤下渗水Cu、Zn含量均在GB/T 14848-9第Ⅲ类标准以下,而Pb、Cd含量均超过GB/T14848-9第Ⅳ类标准.黄壤较紫色土对下渗水COD、TN、TP的污染风险小,而紫色土较黄壤对下渗水重金属的污染风险小.     

海冰水灌溉对棉田水分及棉花产量的影响

采用海冰水（全盐含量为3‰）灌溉与井水灌溉对比,结合3种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理,研究不同施肥条件下海冰水灌溉对土壤水分、棉花产量及水分利用效率的影响。结果表明：1）棉花整个生育期海冰水灌溉处理1m土层的土壤含水率均高于井水灌溉的处理,尤其在灌溉后0—40cm土层的土壤含水率差异显著,约为12个百分点。2）海冰水灌溉条件下,有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施较传统无机肥处理均可显著提高盐碱地棉花籽棉产量,分别增产约10％、27％,井水灌溉处理也有相同的趋势,分别增产约12％、22％。3）无论井水或海冰水灌溉,有机肥与无机肥配施或土壤调理剂与无机肥配施均可显著提高棉花的水分利用效率,海冰水灌溉小区的棉花水分利用效率,两种施肥处理均高于传统无机肥处理,约为8％、30％。两种灌溉水源对棉花产量和水分利用效率均无显著影响。     

Evolution of mercury content in agricultural soils due to the application of organic and mineral fertilizers

Purpose

Mercury pollution in agricultural soils associated to the use of fertilizers and its influence on crops is a cause of major concern. The purpose of this work was to investigate the impact of the application of different organic and mineral fertilizers on the Hg concentration in the agricultural soils and its uptake by barley.

Materials and methods

Hg concentration was studied through a field test in an agricultural land located in the province of Palencia (Spain) over a 5-year period. The impact of irrigation and of four different fertilizers (a mineral one and three different organic waste materials, namely municipal solid waste compost, sewage sludge, and dehydrated sewage sludge) was assessed. The amounts of the mineral and organic fertilizers added to the soil were determined according to agricultural fertilization needs. The experimental crop was barley (Hordeum vulgare L.), planted as an annual crop. Mercury analyses were conducted using a direct mercury analyzer and validated according to EPA Method 7473. BCR-141R was used as a certified reference material.

Results and discussion

After 5 years, whereas the application of the mineral fertilizer did not increase the mercury content in the agricultural soils, the application of the organic residues led to Hg contents 1.7–7.6 times higher than that of the control soil. The treatment with solid municipal waste compost (MSWC) led to the largest increase in Hg content in the soil, followed by composted sewage sludge (CSS) and by dehydrated sewage sludge (DSS). No significant differences were observed in the Hg content in the barley grains, although the highest values were associated to the sludge-treated plots.

Conclusions

The application of organic fertilizers such as sewage sludges and municipal solid wastes led to an increase in the mercury concentration in the agricultural soils, noticeable for soils with low initial Hg concentrations (similar to background levels). This increase differed depending on the type of waste and on the intra-organic matter diffusion mechanisms, as well as on the type of irrigation of the agricultural land. Conversely, no significant differences in the Hg content in grains were found among the soils with the different fertilization treatments, although the highest values were observed for those treated with sewage sludge. The resulting Hg levels in both soils and grains were within legal limits, posing no danger to the environment or to human health.

     

化学工业污水灌溉对土壤中砷分布的影响——以开封市化肥河为例

对开封市郊区化肥河沿岸及全郊区土壤进行典型采样调查 ,研究了化肥厂含砷废水灌溉对土壤中砷含量的影响。结果表明 :(1 )不同灌溉方式下砷在土壤中的含量变化规律是重污灌区水浇地和菜地高于污灌混灌区耕地和菜地 ;(2 )土壤中砷含量沿化肥河以排污口为界向下游逐渐增加 ,垂直于河流流向因距河远近、不同土地利用方式也表现出明显的规律性变化特征。     

再生水回灌的农业环境风险及对策

随着我国城市化进程加快和经济的快速发展,需水量大幅增加,造成局部缺水严重,与此同时城市污水处理厂的数量和规模不断增大,而这些污水处理厂出水(再生水)直接排入河流而没有被再次利用造成资源浪费,再生水回用后对土壤环境的不确定性影响是造成再生水利用率较低的重要原因。本文系统总结了再生水回用对土壤环境的盐分、有机质组分、微生物、重金属、难降解有机污染物的国内外的研究成果,指出:(1)再生水回用于灌溉在提高肥力的同时,能够引起土壤盐分的累积;(2)再生水回用于灌溉能够导致土壤微生物菌群的变化,也有引起环境卫生的风险,但是风险极低;(3)再生水灌溉能够引起部分重金属元素的累积;(4)再生水灌溉对土壤难降解有机污染物的影响是未来研究的热点。     

Influence of sewage sludge from sludge beds of Ulan-Ude on the soil properties and the yield and quality of potatoes

The influence of sewage sludge from sludge beds of the city of Ulan-Ude applied to the soil separately and in combination with fertilizers (NPK) on the soil properties and the yield and quality of potatoes was studied. It was shown that sewage sludge could be used both separately (15 t/ha) and in combination with mineral fertilizers for potato growing.     

东北典型石油污灌区土壤中矿物油的时空分布特征

污水灌溉在解决缺水问题和补充土壤营养的同时,也带来了不容忽视的土壤污染问题。作为我国最大的石油污灌区,沈抚灌区由于长期污灌导致矿物油积累严重,土壤中矿物油浓度最高可达6 861.1 mg/kg,整个灌区矿物油污染具有以下特征:灌区表层土壤(0~20 cm)矿物油含量高于亚表层土壤(20~30 cm);不同土地利用方式污染程度存在差异,水田土壤高于旱地土壤;污灌年限越长,矿物油积累越严重,污灌41~50年的土壤中矿物油含量超过3 000 mg/kg;整个灌区矿物油含量呈现沿污水流向逐渐降低的趋势,高浓度区主要集中在离排放口较近的李石寨地区。     

不同水肥处理对辣椒保护地土壤温度和CO_2含量的影响

研究了吉林省龙井地区保护地不同水、肥(氮、磷)处理对土壤温度、CO2含量的影响,结果表明:灌水量、土壤湿度与各个土层土壤温度之间呈显著的负相关,但是由于土壤水分影响到土壤升温和保温两方面,在相同施肥量下,其综合作用的结果是,以灌水定额为为2水平(118.33 m3hm-2次-1)处理的土温最高;灌水定额最大的4水平处理土温最低;土壤湿度、温度与土壤中CO2含量都呈极显著的正相关;低量氮肥和高量磷肥可使土壤中CO2含量增加;通过灌水、氮肥、磷肥的三因素四水平的水肥耦合实验研究发现,水、氮、磷处理均为3水平的处理辣椒产量最高;若在此处理水平上提高灌水量或施磷肥量都会使辣椒产量降低,而土壤中CO2含量却升高明显。     

辽宁省污灌区土壤重金属污染特征与生态风险评价

针对当前污灌区土壤污染研究中存在的问题,提出了一种模糊识别模型评价土壤综合环境质量,并对潜在生态风险指数法进行改进,用以计量重金属潜在生态风险。采用建立的方法对辽宁省污灌区土壤环境质量和重金属潜在生态风险进行了评价,结果显示:Cd是辽宁省污灌区首要重金属污染物,而Hg、Pb、Ni污染较为普遍;重金属的来源主要是灌溉污水和农田施肥;以工业废水为灌溉用水的灌区污染情况比以河水为灌溉用水的灌区污染严重;污灌区重金属元素污染程度大小依次为:Cd>Pb>Ni>Hg>Cu>Cr>As,而重金属潜在生态风险从大到小则依次为:Cd>Hg>Pb>Cu>Ni>As>Cr。总体来看,辽宁省污灌区存在一定程度的重金属污染,且具有较为明显的复合型污染特点,其潜在生态风险超出警戒水平,各灌区应根据各自污染特点和风险等级制定相应的污染防治对策。     

Effects of long-term sewage irrigation on agricultural soil microbial structural and functional characterizations in Shandong,China

Soil samples taken from a sewage irrigation area, a partial sewage irrigation area and a ground water irrigation area (control area) were studied with the methods of Biolog and FAME. It was found that the microbial utilization of carbon sources in sewage irrigation areas was much higher than that of control area (P < 0.05). With the increasing of the amount of sewage irrigation, microbial functional diversity slightly increased by the Biolog analysis; however, the amount of epiphyte decreased by the FAME analysis. The results also showed that the Cr, Zn contents were positively correlated with the values of AWCD and the microbial diversity, while Hg content showed negative correlation with the microbial parameters (AWCD of 72 h and Shannon index). Our studies suggested that sewage irrigation resulted in an obvious increase of heavy metals content in soil (P < 0.05), although the maximum heavy metals concentrations were much lower than the current standard of China. Other soil basic characteristics such as cation exchange capacity (CEC), total nitrogen (N_t) and organic matter in sewage irrigation areas obviously increased (P < 0.05). Therefore, it is demonstrated that long-term sewage irrigation had influenced soil microorganisms and soil quality in the studied soils. As a result, it is important to monitor the changes in agricultural soils. Furthermore, our results also confirmed that the methods of Biolog and FAME are effective tools for the assessment of soil microbial structure/function and soil health.     

珠江三角洲污灌区土壤中重金属含量特征

通过现场采样及室内测试方法,分析了珠江三角洲污灌区土壤中9种重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Mn、Ni、As、Cr、Se的含量分布特征。结果表明,污灌区土壤9种重金属的全量平均含量均已超出广东省土壤背景值,其中Cd的污染程度最重,Se的污染程度最轻;污灌区土壤以Cd元素的有效系数最高,Ni元素的有效系数最低。Zn、Pb、Cu以及Cd元素随采样深度的增加其全量逐渐减少,Cr、Ni、As以及Se元素随采样深度的增加其全量呈上下波动状态或几乎不变,而Mn元素则是随采样深度的增加其全量先略有减少而后骤升。Cu、Cd、Zn等3种元素全量与有效态含量以及这3种元素全量间均呈显著或极显著的正相关关系。