有机物料对土壤的外源铜和镉形态变化的不同影响

采用盆栽和连续提取法研究稻草和紫云英对土壤外源铜和镉形态分布的不同影响。研究结果表明，添加稻草和紫云英可促进潮土中外源铜逐步向生物有效性较低的紫有机质结合态铜和无定形铁结合态铜转化，降低铜的生物有效性，但添加有机物料对潮土中外源镉形态的影响完全不同，添加稻草和紫云英，在分蘖期可减少潮土交换态镉、提高紧有机质结合态和氧化锰结合态镉，但这种作用并不稳定。随着时间的推移，氧化锰和紧有机质吸附的镉将随着活性锰的还原和紧有机质的分解被释放出来，并向交换态镉转化，提高镉的生物有效性。铜和镉离子与土壤的固相不同的结合能力导致稳草和紫去英对潮土中外源铜、镉形态的再分配过程的影响不同。     

有机物料对稻作与非稻作土壤外源镉形态的影响研究

试验研究稻草、紫云英对稻作土壤和非稻作土壤中外源Cd形态及其变化的影响结果表明 ,稻草、紫云英显著降低培养 30d和培养 90d后非稻作土壤中交换态Cd含量。强烈还原条件下形成的硫化镉沉淀是稳定非稻作土壤交换态Cd含量的重要机制。稻草和紫云英对稻作土壤中外源Cd形态转化的影响不同 ,培养 30d后稻草和紫云英提高稻作土壤中氧化锰结合态和紧有机质结合态Cd含量 ,降低交换态Cd含量 ,其作用随时间的推移 ,氧化锰结合态Cd和紧有机质结合态Cd被释放出来并向交换态Cd转化 ,使交换态Cd含量提高。     

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。     

调理剂配合紫云英还田降低水稻土镉的生物有效性

  【目的】  研究紫云英(Astragalus sinicus L.)还田及配施石灰或生物炭等不同土壤调理剂,对镉(Cd)污染水稻土中Cd有效性及水稻吸收转运Cd的影响,以期为我国南方Cd污染稻田的修复和水稻的安全生产提供理论依据和技术支撑。  【方法】  盆栽试验在湖南省土壤肥料研究所科研实验基地进行,供试土壤为重度污染的水稻土 (总镉 1.27 mg/kg、有效镉0.15 mg/kg)。以水稻收获后冬闲为对照(CT),设冬季种植并翻压等量紫云英3个处理:紫云英单独还田(GM)、紫云英还田+石灰(GL)、紫云英还田+生物炭(GB)。在水稻分蘖期和成熟期,测定土壤主要理化性质和有效Cd含量,测定水稻各器官吸收和富集Cd量,并于成熟期测定水稻产量。  【结果】  1) GM处理提高了水稻分蘖期土壤有效Cd含量和水稻根部Cd富集系数,但GM处理降低了分蘖期水稻茎叶Cd含量,对稻米中Cd含量没有显著影响;GM处理对水稻成熟期土壤pH无显著影响,但提高土壤微生物量碳(MBC)的效果最好(P<0.05)。2) GL处理和GB处理均显著提高了土壤pH,降低了土壤Cd活化率和有效Cd含量,两处理分别平均降低了分蘖期水稻根部Cd累积量55.4%和57.8%。与紫云英单独还田(GM)相比,紫云英配施石灰还田(GL)减少了稻米中Cd的累积量,而紫云英配施生物炭还田(GB)提高了成熟期水稻根部Cd富集系数和茎叶–籽粒的Cd转运系数,导致水稻籽粒中Cd含量(0.08 mg/kg)显著高于对照(低于国家稻米Cd含量标准)。3)冗余分析(RDA)和随机森林模型预测结果显示,土壤pH、可溶性有机碳(DOC)和土壤有效磷(AP)是决定土壤Cd生物有效性的最重要的环境因子。  【结论】  紫云英还田提高了水稻产量,配施石灰或生物炭还田可通过提高土壤pH而有效降低土壤有效Cd含量。紫云英配施石灰可减少稻米中的Cd含量,而紫云英配施高量生物炭则会增加稻米Cd污染的风险。     

干旱区绿洲土壤Cd／Pb复合污染下重金属形态转化与生物有效性

采用盆栽试验及连续浸提形态分级方法,研究了Cd和Pb在土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性的影响。结果表明,当土壤受外源Cd/Pb污染后,重金属的形态分布特征发生了变化,以可交换态（EXC）响应最大,Cd、Pb的赋存形态分别以碳酸盐结合态（CAB）、铁锰氧化态（FMO）和碳酸盐结合态（CAB）为主;一定浓度范围内的Cd/Pb复合胁迫能促进油菜的生长,油菜根系和茎叶的Cd、Pb含量均随着Cd/Pb复合胁迫水平的升高而持续增加。茎叶中的Cd含量远远高于根系,Pb含量反之。油菜可将更多的Cd从根系转移至茎叶,而将更多的Pb滞留在根系中;对油菜根系吸收Cd最重要的形态为可交换态（EXC）和碳酸盐结合态（CAB）,而对茎叶吸收Cd以及油菜吸收Pb贡献最大的则为碳酸盐结合态（CAB）。     

施用有机物料对土壤镉形态的影响

采用室内培养试验,研究作物新鲜秸秆和腐熟猪粪对模拟镉（Cd）污染的土壤中Cd形态转化的动态影响。结果表明,各处理土壤交换态Cd含量随培养时间均逐渐降低。碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cd含量先增加后降低, 而有机质结合态和残渣态Cd含量则逐渐增加。添加秸秆可增加土壤交换态Cd含量,但随时间延长,增幅逐渐降低, 猪粪则可降低土壤交换态Cd含量。添加有机物后土壤交换态Cd含量的变化主要是由有机质结合态或残渣态Cd含量的变化而引起。秸秆和猪粪对土壤Cd形态的转化与土壤胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的变化有关。秸秆对能活化土壤Cd的FA增加幅度大于对能钝化土壤Cd的HA增加幅度,降低HA/FA比,但降幅随时间逐渐减少; 猪粪在整个培养阶段对HA增加幅度均大于FA的增加幅度,增加HA/FA比。秸秆和猪粪均可降低潮土pH而提高红壤pH,但只有猪粪可通过提高红壤pH降低Cd向交换态转化。添加秸秆和猪粪后,Cd由低活性态向交换态转化与HA/FA呈显著负相关。     

氮肥对油菜根-土界面镉迁移及镉组分变化特征的影响

利用盆栽试验研究了不同形态氮肥对镉污染土壤油菜根土-界面pH、油菜生长、镉迁移及镉组分变化特征的影响.结果表明,不同形态的氮对油菜地上部Cd积累有显著的影响,施用铵态氮肥可以显著提高油菜地上部Cd含量,而施用硝态氮肥则对地上部Cd含量没有明显的影响.铵态氮肥能显著降低油菜根际pH,使得油菜根际残渣态、碳酸盐态和铁锰结合态Cd强烈活化,促使这三种形态Cd向交换态转换,从而增加了Cd的生物有效性.     

有机物料对土壤中外源铜形态及土壤化学性质的影响

在室内培养条件下,运用连续提取法研究了稻草,紫云英,猪粪对红壤,潮土中外源铜的形态及土壤化学性质的影响。结果表明,经过１个月培养后,两种土壤中外源铜主要以有机结合态铜为主,交换态铜的消长主要取决于有机结合态铜。在潮土中添加稻草和紫云英经在红壤中添加稻草和紫云英更有效地降低交换态铜的含量。     

赤泥施用量对镉污染稻田水稻生长和镉形态转化的影响

通过盆栽试验,研究了不同赤泥施用量对水稻产量、土壤中镉生物有效性及其形态和糙米镉含量的影响。结果表明,适宜的赤泥施用量能提高水稻有效穗数和促进水稻生长,实现水稻增产,与不施赤泥处理相比,0.75%（W/W）赤泥处理（RM-3处理）的水稻株高、有效穗数和产量分别提高了5.02%、1.12%和6.93%。随着赤泥施用量的增加,土壤pH值增加,土壤交换态Cd含量逐渐减少,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd含量逐渐增加,但对有机结合态Cd含量的影响不明显,相比不施赤泥处理,1.25%（W/W）赤泥处理（RM-5处理）的土壤交换态Cd含量下降了31.6%（P＜0.01）,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd含量分别增加了16.3%、22.5%和8.7%（P＜0.01）。水稻糙米中Cd的含量随赤泥施用量的增加而降低,当赤泥施用量达到或高于0.5%（W/W）时,糙米Cd含量达到国家粮食卫生标准,综合考虑水稻产量、土壤修复效应和糙米品质,本试验Cd污染程度的稻田土壤上赤泥的适宜施用量为0.75%（W/W）。     

长期秸秆还田对德阳地区稻田土壤镉赋存形态的影响

明确长期秸秆还田对稻田土壤Cd污染阻控或促进效应,有利于制定针对性的农田Cd污染治理措施,对保障粮食安全生产具有重要意义。以四川省德阳市旌阳区Cd污染稻田为研究对象,通过田间实地调查与采样分析,探讨了秸秆还田不同年限(0 a、1 a、4 a、8 a)对农田土壤Cd赋存形态及其生物有效性的影响。结果表明,研究区稻田土壤Cd形态含量分布为:残渣态铁锰氧化物结合态有机结合态碳酸盐结合态可交换态;秸秆还田(4 a以上)显著增加了土壤有机质含量,进而促进了稻田耕作层(0~20 cm)土壤有机结合态Cd含量水平显著上升(以秸秆还田4 a,其含量增加了45%为最高),对土壤可交换态Cd含量略有增加效应;土壤p H则随秸秆还田年限的延长呈先升高后缓慢下降趋势,主要影响土壤碳酸盐结合态Cd含量水平的变化。从土壤Cd形态的生物利用性角度评价,随秸秆还田年限延长(1~4 a),能减轻稻田耕作层(0~20 cm)土壤有效态Cd的分配,促进其向潜在态Cd转移;而对犁底层(20~40 cm)土壤Cd形态的生物有效利用性的影响未达显著水平。总体来看,秸秆还田(1~4 a)提高了土壤有机质含量,显著增加了耕作层(0~20 cm)土壤有机结合态Cd含量水平,促进了耕作层(0~20 cm)稻田土壤Cd由有效态向潜在态转化,降低稻田土壤Cd污染状况;持续长期的秸秆还田(连续秸秆还田8 a以上),则可能因土壤p H下降而促进土壤Cd由潜在态向有效态转化,增加稻田土壤Cd的生物吸收累积效率。     

Distribution and Accumulation of Copper and Cadmium in Soil–Rice System as Affected by Soil Amendments

The effects of seven amendments on the distribution and accumulation of copper and cadmium in a soil–rice system were investigated using a pot experiment. Results showed that application of limestone, calcium magnesium phosphate (Ca–Mg–P fertilizer), calcium silicate (silicon fertilizer), Chinese milk vetch, pig manure, and peat significantly decreased the concentrations of Cu and Cd in rice roots by 24.8–75.3% and 9.7–49.9%, respectively. However, no significant difference was observed between zinc sulfate (zinc fertilizer) and the control treatment. The concentrations of Cu and Cd in different parts of rice followed the order: root > straw > grain, and all amendments restrained the transfer of Cu and Cd from rice root to stem. Copper and Cd concentrations in rice stems at the tillering stage were the highest, and then decreased from the tillering stage to the heading stage. However, they increased again at the ripening stage. The results also showed that application of amendments changed Cu and Cd solubility in soil and decreased their bioavailability, which resulted in the reduction of Cu and Cd uptake by rice. Significant correlations between the concentrations of Cu and Cd in soil solutions and in rice stems were found. The result demonstrated that limestone has the best efficiency among all the amendments used in reducing Cu and Cd contamination to rice production.     

不同生育期水稻对Cd、Pb的吸收累积特征及品种差异

在盆栽条件下研究了污染土壤水稻不同生育期对Cd、Pb的吸收累积特征及品种差异,结果表明,8个供试品种各器官Cd、Pb含量均表现为分蘖期>成熟期>抽穗期。抽穗期根系和茎叶Cd平均含量分别较分蘖期降低了12.7%和21.6%,较成熟期降低了5.5%和9.5%;抽穗期根系和茎叶Pb平均含量分别较分蘖期降低了24.2%和39.8%,较成熟期降低了11.6%和16.7%。水稻不同生育期Cd、Pb含量的相关性及Cd、Pb在不同器官中迁移的难易程度均与品种密切相关。综合分析认为,分蘖和成熟期为水稻吸收累积Cd、Pb的两个关键时期,针对该时期采取有效措施控制土壤中重金属活性对于降低水稻籽粒Cd、Pb的累积具有重要意义。     

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%。     

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.     

紫云英与有机物料连续还田在黄泥田水稻稳产提质增效中的作用

为明确紫云英与不同有机物料还田在黄泥田改土培肥与水稻化肥减量增效中的作用，基于连续11a定位试验，研究了不施肥(T₀,CK)、单施化肥(T₁)、仅翻压紫云英(T₂)、紫云英与水稻秸秆联合还田(T₃)、紫云英与牛粪配施还田(T₄)，以及紫云英与水稻秸秆联合还田+40%化肥(T₅)处理对水稻产量、籽粒营养品质及稻田肥力的影响。结果表明，与CK相比，各施肥处理籽粒历年平均产量增幅11.4%～21.0%，秸秆平均产量增幅17.1%～40.2%，差异均显著；其中以T5提升尤为明显，其籽粒产量与秸秆产量较T1分别提高3.4%和6.6%；有效穗是产量差异的重要性状因子。各施肥处理成熟期植株地上部氮、磷、钾吸收量较CK分别增幅14.3%～30.6%、8.9%～32.7%、2.9%～47.2%，其中氮、磷吸收量以T₄最高，钾吸收量以T₅最高。与CK相比，第10年施肥处理籽粒氨基酸总量增幅11.5%～20.6%，必需氨基酸增幅11....     

翻压紫云英对双季稻产量、镉吸收及转运的影响

  【目的】  探讨紫云英在水稻生产中的增产降镉（Cd）效应以及降Cd的生理机制。  【方法】  5年田间微区定位试验设4个处理:不施任何肥料(CK)、翻压紫云英(GM)、单施化肥(F)和紫云英翻压配施化肥(F+GM),翻压紫云英的处理冬闲田种植紫云英,作为绿肥在早稻插秧前翻压还田。在双季稻分蘖期、灌浆期和成熟期采集水稻植株样品,分为根、茎叶、籽粒3个部分,测定其Cd含量。  【结果】  1)与CK相比,F+GM与F处理5年水稻产量显著增加,GM处理从2017年起增产显著;与F处理相比,F+GM处理5年水稻均增产,其中2016与2020年显著增产。2）翻压紫云英对水稻同一部位在不同时期的降Cd效应不同。早稻GM处理根Cd含量在分蘖期、灌浆期和成熟期均显著低于CK,晚稻则无显著差异;早稻的GM处理茎叶Cd含量在灌浆期显著低于CK,晚稻的无显著差异;早稻的GM处理籽粒Cd含量在灌浆期和成熟期均显著低于CK（分别降低85.7%和57.6%）,晚稻的无显著差异。早稻的F+GM处理根Cd含量在分蘖期、灌浆期和成熟期均显著低于F处理,晚稻的则无显著差异;早稻的F+GM处理茎叶Cd含量在分蘖期显著低于F处理,晚稻的无显著差异。3）翻压紫云英下水稻不同时期Cd转运有差异。早稻分蘖期F+GM处理的根–茎叶Cd转运系数显著高于CK与F处理,成熟期GM处理的茎叶–籽粒Cd转运系数显著低于CK,降幅为52.2%;晚稻则无显著差异。4）F+GM和GM处理根与籽粒Cd累积量均较低,其根部累积量显著低于F处理;GM处理早稻籽粒Cd累积量显著低于F处理;而F+GM晚稻茎叶Cd累积量则显著高于CK。F+GM与GM处理籽粒Cd分配比例低于CK与F处理,F+GM处理的茎叶Cd分配比例高于F处理,GM处理的茎叶Cd分配比例高于CK。5）早稻各处理的土壤总Cd含量差异不显著,晚稻则表现为GM处理显著低于CK。早稻的GM与F+GM处理土壤有效Cd含量显著低于CK,晚稻的则无显著差异。  【结论】  翻压紫云英可增加水稻产量,同时具有较好的降Cd效应。翻压紫云英的降Cd生理机制为:一是可降低土壤有效Cd含量,从而降低水稻Cd含量;二是可降低茎叶–籽粒间的Cd转运系数,减弱向籽粒的转运能力,降低水稻籽粒中Cd的累积,进而生产出Cd含量低于国家安全限量的稻米。     

不同有机物添加方式下水稻对干旱胁迫的响应

采用室内土培试验,研究了在不同有机质(半腐解水稻秸秆和腐熟猪粪)表施和混施添加模式下,水稻生长和主要抗旱生理生化指标对干旱胁迫的响应.结果表明:①干旱胁迫下水稻株高降低、分蘖数减少,根系则表现出主根伸长、支根增多、根表面积和根体积增加;秸秆表施和猪粪混施可明显改善水稻的生长和根系形态,而秸秆混施和猪粪表施的改善作用不显著;②干旱胁迫下叶片叶绿素含量显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性均显著下降,秸秆表施和猪粪混施能够在一定程度上抑制这种下降幅度.     

土壤活性有机碳周年变化对紫云英翻压量的响应

为了探索紫云英替代化肥的生态效应和适宜翻压量,以11年(2008—2018年)长期定位试验为对象,研究了紫云英不同翻压量下土壤活性有机碳(AOC)的季节变化。在稻–稻–紫云英轮作体系典型时期(紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期)采集土壤样品,分析土壤总有机碳(TOC)、AOC及其组分微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)等的变化。结果表明:与对照处理相比,减量40%化肥下紫云英各翻压量处理提高了土壤TOC含量;与常规施肥处理相比,减量化肥配合不同量紫云英翻压处理不同程度地提高了土壤AOC、MBC及DOC含量,且均随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势,AOC含量以翻压紫云英30.0t/hm2时最高,MBC和DOC含量以翻压紫云英22.5t/hm2时最高;取样时期对土壤MBC、DOC含量及MBC/TOC、DOC/TOC比值有较大的影响,其随取样时期进展呈先降低后升高再降低的变化趋势;在土壤性质相对稳定的晚稻成熟期,AOC/TOC、MBC/TOC、DOC/TOC比值在一定范围随紫云英翻压量的增加而增加,超过一定量时,AOC/TOC、MBC/TOC比值无明显变化,DOC/TOC比值则显著下降(P0.05)。因此,在本试验减施化肥条件下长期翻压紫云英有利于提高土壤AOC含量及比例,以紫云英翻压22.5～30.0 t/hm2效果最好。