镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中镉稳定性的影响

中国农田土壤镉等重金属污染问题突出,对其生产过程中产生的镉污染水稻秸秆进行无害化和资源化利用研究具有重要意义。该研究通过连续提取试验、风险评价指数法、吸附动力学/热力学、土柱试验,以及X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等手段,探究了不同热解温度下制备的镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中Cd的稳定特性。研究结果表明,镉污染水稻秸秆热解制备的生物炭可有效吸附土壤镉。热解温度显著影响生物炭对Cd的吸附能力（P<0.05）,高温生物炭对Cd吸附容量大,700 ℃下制备的生物炭对Cd的吸附容量可达72.57 mg/g。生物炭对Cd的吸附主要通过含氧官能团表面络合和碳酸盐共沉淀吸附,其吸附过程符合Langmuir方程和准二级动力学模型,吸附过程受化学速率控制。土柱试验表明,镉污染水稻秸秆生物炭能有效降低土壤Cd的下渗迁移能力,其作用机制主要是将土壤Cd从酸可提取态转化为残渣态,施入高温生物炭的土壤中Cd的残渣态比例最高。上述结果表明,热解可有效处理镉污染水稻秸秆,制备的生物炭可用于Cd等重金属污染土壤的稳定修复,有效解决镉污染水稻秸秆的潜在二次污染问题并实现其安全利用。     

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。     

稻壳基生物炭对生菜Cd吸收及土壤养分的影响

探讨稻壳基生物炭对Cd污染土壤上叶菜吸收Cd和土壤Cd形态的影响作用,明确稻壳基生物炭对土壤Cd污染的调控效应,可为合理利用稻壳基生物炭降低叶菜Cd含量提供参考。采用盆栽试验,研究了稻壳基生物炭在不同用量水平下对2茬生菜地上部Cd含量、土壤养分含量及Cd赋存形态的影响。结果表明,在5~25 g-kg-1用量范围内,稻壳基生物炭显著降低了2茬生菜地上部和根系Cd含量,且在最大用量25 g-kg-1时效果最好,地上部Cd含量分别比未施稻壳基生物炭的对照处理降低了19.6%和45.8%,根系Cd含量分别降低了36.8%和28.0%。在25 g-kg-1用量水平下,稻壳基生物炭对土壤p H、有效磷、速效钾及有机质含量提升效果明显,但显著降低了土壤碱解氮含量。施加稻壳基生物炭对土壤有效态Cd含量及Cd化学形态也有不同影响。随着稻壳基生物炭用量的增加,土壤NH4OAc提取态Cd含量和弱酸提取态Cd含量显著降低,在用量为25 g-kg-1时,分别比对照降低17.9%和10.4%,可还原态Cd含量无显著变化,可氧化态Cd含量呈减低趋势,残渣态Cd含量增加17.6%。因此推测,提升土壤p H、降低土壤有效态Cd含量、增加残渣态Cd含量可能是稻壳基生物炭降低生菜体内Cd含量的主要原因。稻壳基生物炭可以作为土壤改良剂,抑制Cd污染土壤上叶菜对Cd的吸收,改善土壤养分状况。     

零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭对土壤结构体分布和Cd形态的影响

为明确土壤结构体分布和Cd赋存形态对零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭的响应,以黄绵土为试验对象,枸杞枝条制备改性生物炭,以不添加改性生物炭土壤为对照,研究不同浓度CdCl2溶液污染条件下,1%～3%改性生物炭输入处理对土壤pH值、有机碳(SOC)、阳离子交换量(CEC)、水稳性团聚体及不同Cd形态含量的影响。结果表明:经过300 d沉化,相对于对照处理,添加改性生物炭后,土壤pH、CEC、SOC分别平均显著增加8.30%、17.23%、68.48%;土壤大颗粒团聚体(> 0.25 mm)含量增加7.69%,有效态Cd含量中弱酸提取态、可还原态和可氧化态各占比都有所减少,分别减少12.61%、5.52%和1.21%,无效态Cd含量(残渣态)增加19.34%。路径分析表明,土壤pH和SOC含量直接影响有效态Cd的含量且存在因果关系,SOC含量直接影响土壤小颗粒团聚体(< 0.25 mm)的形成,且土壤小颗粒团聚体形成和CEC与有效态Cd存在因果关系。从路径分析的结果来看,土壤CEC和土壤团聚体是土壤Cd有效性的关键作用因子。在本试验条件下,对于高浓度Cd污染土壤,零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭对Cd固定有较好的效果。     

生物炭与沸石混施对土壤Cd形态转化的影响

通过实验室模拟污染土壤添加生物炭和沸石,探究其对酸性污染土壤中Cd的形态转化的影响。结果表明,以土壤重量的0.2%,1%,5%的量分别单个施入生物炭和沸石以及生物炭、沸石1∶1以0.4%,2%,10%的土壤重量混合施入土壤对土壤pH均有影响,培养60d后,生物炭、沸石添加量为0.2%的处理以及混合施入量为0.4%的处理并没有提高土壤的pH,其他处理土壤pH均有升高,生物炭、沸石添加量为5%的处理以及添加量为10%的混合处理效果明显,土壤pH提升9.89%,3.59%,11.41%。培养60d后,生物炭添加量为1%,5%,沸石添加量为5%,混合施入添加量为2%,10%共5个处理同对照CK相比土壤有效态Cd含量相应降低18.30%,43.87%,21.77%,20.40%,41.89%。生物炭各处理土壤交换态Cd含量差异显著依次降低32.01%,32.57%,34.50%,添加量为0.2%和1%的处理残渣态Cd含量所占比例为14.71%,11.99%。沸石添加量为5%的处理交换态Cd含量差异显著降低26.50%。混合施入生物炭和沸石的各处理添加量为10%的处理交换态Cd含量差异显著减少31.76%,残渣态Cd含量所占比例为7.32%。     

干湿交替下生物炭对复合污染土壤中镉砷有效性的影响

为了明确活性炭工业的副产品——杏壳生物炭和水分管理模式对石灰性土壤重金属有效性的钝化效果,采用重度Cd、As复合污染的农田土壤,通过土壤培养方法探索了干湿交替水分管理模式下,添加不同用量生物炭对土壤中Cd、As有效性的影响。结果表明:从土壤溶液中Cd、As浓度的变化来看,干湿交替培养条件下,添加2%~10%生物炭处理的土壤溶液中Cd浓度均显著低于对照(P<0.05),降幅为33.1%~62.2%,说明干湿交替模式下添加生物炭显著促进了Cd由土壤液相向土壤固相的转移,而添加生物炭对土壤溶液中砷浓度的影响不稳定,其主要受土壤水分管理模式的影响;从土壤固相Cd、As提取态的变化来看,添加生物炭(6%,8%,10%)处理与CK相比,可显著降低土壤中DTPA提取态Cd和NH4H2PO4提取态As的含量(P<0.05),降幅分别为8.7%~16.8%,5.1%~7.9%,表明干湿交替下添加生物炭显著降低了土壤Cd、As有效性;土壤连续分级提取的结果显示,施用生物炭促进了土壤Cd由酸可提取态和可氧化态向残渣态转化,土壤As由专性吸附态和无定形—弱结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态向残渣态转化,显著降低了污染土壤Cd、As活性。因此,在重度Cd、As复合污染的石灰性土壤区,施用6%生物炭并保持干湿交替的水分管理模式能显著降低土壤镉砷的有效性。     

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。     

蚕沙和赤泥用于铅镉污染土壤改良的研究

研究了蚕沙和赤泥对铅镉污染土壤的理化性质和重金属形态分布的影响,并考察了蚕沙和赤泥对小白菜生长情况及吸收重金属的影响。结果表明,蚕沙能大幅提高土壤有机质含量,赤泥使土壤p H值升高,两者都能明显改善土壤理化性质。蚕沙和赤泥不仅能促进土壤中的Pb、Cd由高植物有效性的弱酸提取态向低植物有效性的残渣态转化,还能增加小白菜的植株高度和干生物量并减少小白菜对Pb、Cd的吸收。土壤p H值、有机质含量都与土壤弱酸提取态重金属、小白菜生长情况及重金属的含量具有良好的相关关系。对重金属的钝化修复效率由高到低依次为蚕沙+赤泥复合处理单施蚕沙单施赤泥,最佳钝化处理为3%蚕沙+1%赤泥。     

长期定位试验点土壤镉的吸附解吸及形态分配

以中国生态系统研究网络和国家土壤肥力和肥料效应长期定位监测网络5个农业生态实验站的表层土壤为材料,研究了不同区域农田土壤对Cd的吸附解吸特性;同时,在研究长期定量施肥对封丘潮土和祁阳红壤Cd积累及其有效性影响的基础上,对不同施肥处理进行了土壤Cd形态分级。结果表明,5种农田土壤中,中厚黑土的吸附量较大,旱地红壤的吸附量较小,土壤的最大吸附量与土壤有机碳含量、土壤CEC及土壤pH有关;长期施用化肥对封丘黄潮土和祁阳红壤Cd积累的作用不明显,长期施用有机肥可增加土壤Cd的积累,但内源性有机肥(秸秆)使黄潮土Cd含量增加的幅度远低于外源性有机肥(猪粪)使红壤Cd含量增加的幅度,长期施用有机肥对土壤Cd有"活化"作用。黄潮土和红壤中Cd的形态分配顺序均为:残渣态弱酸提取态可还原态可氧化态,但黄潮土中残渣态Cd的比例显著高于红壤中残渣态Cd的比例。化肥和有机肥均可影响Cd在黄潮土和红壤中的形态分配。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

淤地坝坝体体积的计算

对于已确定的淤地坝坝址,坝体的纵断面（即沟道横断面）是一定的。根据实测的沟造横断面,以沟底最低点为坐标原点,沟道一侧的岸壁曲线可用幂函数形式表示之。利用这种幂函数关系,对于坝坡均一的坝体．在设定坝顶宽、坝高和上下游边坡之后,作者推导出沟道一侧坝体体积的计算公式;沟道两侧的坝体体积即为坝体总体积。对于非均一坝坡、设有马道的坝和坝体加高的体积,可将坝体横断面分割为由几个均一坝坡组成的坝体断面,分别计算其体积。这种计算方法的精度,取决于坝址横断面岸壁曲线回归方程与实际岸壁的符合程度。     

Heterogeneity of Organic Matter of Aggregates of Protocalcic Chernozems

Eurasian Soil Science - Layers were step-by-step removed from macroaggregates (2–1 mm in diameter) of Protocalcic Chernozems via successive abrasion in a revolving rotator during 5, 10, 15,...     

食用仙人掌萎蔫气象条件分析

塑料大棚内种植的食用仙人掌在土壤墒情较好时也有萎蔫现象发生，通过试验观测和对仙人掌生理习性的分析，发现阴雨过后天气突然放晴温度急剧上升易使仙人掌发生萎蔫现象，并提出了田间管理的应对措施。     

姬松茸多糖提取工艺的优化

对姬松茸子实体多糖提取的工艺条件中的多糖提取温度、提取时间、浸提液pH值3因子的最优化组合问题进行了定量研究,建立了具有良好预测性能的姬松茸多糖提取条件的模型,并利用回归模型对工艺条件的最优化组合,对各单因子要素的多糖得率及其交互作用进行了探讨。试验表明,当浸提温度为100℃、浸提时间为3h、浸提液pH值为6.3时多糖得率处于较高水平     

青海省耕地资源开发利用分析及对策研究

分析论述了青海省耕地资源开发利用的现状、特点和问题。在此基础上,提出了对青海省耕地资源进行研究的框架体系和思路,同时基于GIS/RS技术设计了相关的技术路线。最后依据所做设计对青海省耕地资源开发利用做了初步分析,并进行了相关的对策研究分析。     

济南山丘区土壤侵蚀潜在危险度景观格局分析

土壤侵蚀潜在危险度景观格局的形成及其变化是自然的和人为的多种因素相互作用的结果 ,运用景观生态学原理 ,通过分析景观斑块的类型、数量、面积大小和空间组合状况 ,揭示出济南市山丘区的土壤侵蚀潜在危险度分布特征及空间变异规律     

Physical Properties of the Soils of Sibay City of the Republic of Bashkortostan

Eurasian Soil Science - The results of the study of the properties of urban soils of the city of Sibay located in the mining region of the Republic of Bashkortostan are presented. A specific...     

Simulation of the dynamics of different forms of radiocesium in soils of terrestrial ecosystems

A refined imitational model of the seasonal dynamics of radiocesium in soils of forest ecosystems is suggested. This model has been used to predict the dynamics of biologically available and unavailable forms of radiocesium in an artificially contaminated sandy soddy-podzolic soil of an oak ecosystem for a period of 50 years.     

沪蓉西高速公路弃土场渣体侵蚀特征——以宜(昌)至长(阳)段为例

随着我国高速公路的迅速发展，由此形成的水土流失已成为突出的环境问题。为探讨高速公路建设期间弃土场渣体侵蚀规律，在沪蓉西高速公路宜长段Ⅰ标区弃土场布设观测小区进行定位观测和分析研究。结果表明：（1）降雨量与弃土场渣体侵蚀量呈显著的正相关关系。在不考虑影响坡面渣体侵蚀其它因素前提下，随降雨量的增大，渣体侵蚀量逐渐加大。（2）研究区堆渣体沟蚀发生严重，局部坡面渣体侵蚀量高达92848t／km^2。调查发现沟深下切深度基本在40cm以内，受坡面汇水面积影响，从坡上到坡脚，堆渣侵蚀量逐渐加大。