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.     

水分和有机物料对土壤锌-镉形态及化学性质的影响

为探求镉-锌复合污染土壤的有效治理途径,通过室内模拟培养试验,在不同水分条件下,运用连续提取法研究草炭和猪粪对土壤锌、镉形态及土壤化学性质的影响。结果表明,草炭和猪粪的施用明显降低了土壤中可交换态锌、镉的含量,增加了铁、锰氧化物结合态锌、镉的含量,随培养时间的增加,影响更显著。其中淹水的效果优于65%相对含水量,猪粪的效果优于草炭。有机结合态锌、镉的含量亦增加,但猪粪处理的增幅小于草炭。不同水分条件下,施用草炭和猪粪对土壤pH值的影响不同,与镉、锌各形态无显著相关性。施用草炭和猪粪增加了土壤无定形氧化铁的含量,其含量与铁锰氧化物结合态锌、镉的含量呈显著正相关关系。     

石灰对重金属污染土壤上镉形态及芥菜镉吸收的影响

通过盆栽试验研究石灰对镉污染土壤镉的形态和芥菜镉吸收的影响，结果表明，施用石灰后，土壤交换态和松结有机态镉的含量降低，碳酸盐结合态、紧结有机态和残留态镉的含量提高，交换态和松结有机态镉是土壤中活性镉和植株吸收镉的主要来源。施用石灰显著降低芥菜镉含量，提高芥菜产量。     

褐煤基材料对石灰性土壤铅镉生物有效性的影响

为了解褐煤基材料对石灰性土壤铅、镉形态及其对生菜吸收铅、镉的影响,通过盆栽试验,将8种褐煤基材料分别与铅(Pb)、镉(Cd)污染土混合培养并栽培生菜共120 d,测定土壤DTPA(二乙烯三胺五乙酸)可提取态和生菜中铅、镉的吸收积累情况。结果如下:褐煤基腐植酸、去矿化褐煤、荷钙褐煤和褐煤基活性炭显著降低土壤中DTPA提取态铅含量,其3个施用量分别降低4.67%~7.97%、5.92%~11.46%、5.90%~11.80%和11.69%~26.43%,并随着材料施用量的增加,土壤中DTPA提取态铅含量逐渐减少;腐植酸树脂和腐植酸接枝共聚显著提高DTPA提取态铅含量,分别提高了5.82%~32.12%和2.55%~24.76%;硝化褐煤、磺化褐煤也有提高土壤中DTPA提取态铅含量的趋势;改性后比未改性褐煤显著影响土壤DTPA提取态铅含量,以活性炭处理降低最多,以树脂和接枝处理增加最多。褐煤、腐植酸、去矿化、活性炭和接枝降低土壤中DTPA提取态镉含量,活性炭和接枝作用达显著水平,显著降低的幅度分别是5.41%~13.51%和5.18%~27.70%;硝化、磺化、树脂显著提高土壤中DTPA提取态镉,增幅分别是7.92%~20.13%、5.74%~21.05%和21.30%~44.63%。褐煤、腐植酸、去矿化、荷钙、活性炭和接枝均能提高生菜地上部生物量,硝化、磺化和树脂则降低生菜生物量;地上部生物量与土壤中DTPA提取态铅、镉含量呈负相关。因此,褐煤基材料可显著地改变石灰性土壤中DTPA提取态铅、镉含量,显著影响生菜的生长量,且褐煤基材料对DTPA提取态铅和镉的影响存在差别。     

不同改良剂对石灰性镉污染土壤的镉形态和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,分别在正常土壤(A)、低镉含量土壤(B)、高镉含量土壤(C)三种土壤上种植小白菜,研究4种改良剂(鸡粪、腐植酸、海泡石和生物炭)对小白菜生长、镉含量及土壤各形态含量的影响。结果表明,高施用量的鸡粪能显著提高小白菜的生物量,增加42.7%~79.8%。在B土壤中,除海泡石外,鸡粪、腐植酸和生物炭均增加小白菜地上部的镉含量;在C土壤中,4种改良剂对小白菜吸收镉均有促进作用。施入不同改良剂对土壤中镉形态的影响不同,在A土壤中镉主要以交换态和铁锰氧化态形式存在,在鸡粪和腐植酸处理下,土壤中镉主要以交换态和碳酸盐结合态形式存在,海泡石则增加了土壤中残渣态和有机态的比例。相关分析表明,小白菜镉含量与土壤中交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化态镉和有机态镉存在极显著正相关关系(P<0.01),与土壤总镉含量的相关性最好。     

硅对镉锌复合污染下玉米植株体内镉、锌含量及重金属形态的影响

【目的】探讨硅对外源镉、锌复合污染条件下玉米植株体内镉、锌含量及土壤中不同形态锌、镉含量的影响。【方法】以玉米为供试作物,采用盆栽试验在土壤中施用不同水平硅、锌、镉,其中硅的施用水平分别为0,4mg/kg,锌施用水平分别为0,300,700mg/kg,镉施用水平分别为0,3,10mg/kg,进行完全组合试验设计,共计18个处理,每处理重复3次,于玉米种植后60d时取样,测定镉锌复合污染条件下玉米根、茎叶中镉、锌含量以及土壤中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态锌、镉含量。【结果】在单一镉处理条件下,随着镉含量的增加,玉米根和茎叶中镉含量显著增加,加入硅能显著降低玉米幼苗体内镉含量。在镉锌复合污染条件下,镉含量及硅含量均相同的处理,玉米根和茎叶中镉含量随锌含量的增加而降低,且施入锌的量越大,玉米体内镉含量越低。在镉锌复合污染条件下,镉含量及锌含量均相同的处理,玉米根和茎叶中镉含量随硅的加入而降低,差异达显著或极显著水平。在单一锌污染条件下,随着锌施入量的增加,玉米根、茎叶中锌含量增大,但加入硅会显著降低玉米根、茎叶中的锌含量。在镉锌复合污染条件下,当锌含量相同时,玉米根、茎叶中锌的含量随着镉或硅含量的增加而降低。在镉、锌复合污染条件下,加硅或锌,都能降低土壤中交换态和有机态镉含量,而增加铁锰氧化态、碳酸盐结合态以及残渣态镉含量;加硅或镉,均能降低土壤中交换态和有机态锌含量,而增大铁锰氧化态、碳酸盐结合态以及残渣态锌含量。【结论】硅能显著降低玉米体内重金属含量,减少重金属向玉米植株地上部的迁移。     

硅素物质对土壤-水稻系统中镉行为的影响

通过盆栽试验,研究在镉污染水稻土上施用硅素物质对水稻植株不同部位镉含量及土壤中镉形态的影响.结果表明:加入硅素物质降低了水稻各部位镉含量.随着硅肥施入量的增加,水稻各部位的镉含量呈现降低趋势,土壤pH值升高,土壤中可交换态、碳酸盐结合态镉含量呈现降低趋势,铁锰氧化物态、有机结合态镉含量呈现增加趋势.     

风干和冻干对稻田土壤镉形态分析的影响

稻田土壤样品自然风干和冷冻干燥处理,是目前稻田土壤中镉形态分析过程中广泛采用的两种前处理方法,然而,风干和冻干处理对不同施肥稻田土壤镉形态分析的影响规律及机制的影响尚不明确。本研究以长期不同施肥稻田土壤为研究对象,通过对比自然风干和冷冻干燥稻田土壤样品,探讨了两种干燥方式对稻田土壤镉形态变化和化学提取有效镉含量的影响规律及机制。结果表明:不同施肥稻田土壤冷冻干燥样品中化学提取有效态镉含量均明显低于自然风干样品,长期施用化肥和高量有机肥稻田土壤有效态镉提取量差异分别达到56.5%~69.2%和50.8%~66.3%;而长期施用常量有机肥的稻田土壤有效态镉提取量差异为16.9%~22.3%。与自然风干样品相比,冷冻干燥处理的长期施用化肥和高量有机肥稻田土壤可交换态、有机结合态和铁锰氧化物结合态镉含量变化明显,而长期施用常量有机肥稻田土壤中可交换态和碳酸盐结合态镉含量变化较明显。两种干燥方式下土壤颗粒大小分布差异对土壤有效态镉提取影响较小。相关分析表明,风干和冻干过程中土壤pH、有机质、交换态铁和水铁矿性质变化对有效态镉提取的影响较大。干燥方式可显著影响长期不同施肥稻田土壤镉的形态及化学提取有效态镉的数量,在分析稻田土壤有效态镉含量时应注意干燥方式对不同土壤和提取剂提取效果的影响。     

油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及牛物有效性的影响.结果表明:(1)在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量.施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性.(2)在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著.     

毕节岩溶区坡耕地烟草镉安全评价研究

以贵州省毕节地区岩溶环境烟水配套工程为例,通过实地调查和采样,对烟草地土壤-烟草系统镉进行评价.结果表明,烟草地土壤镉含量0.12～0.67mg·kg-1,平均0.40 mg·kg-1,已遭轻度-中度污染.水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐植酸态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态镉分别为0.024、0.100、0.033、0.067、0.096、0.019mg·kg-1和0.016mg·kg-1,其中离子交换态、铁锰结合态和腐植酸态占66%.全镉与水溶态、离子交换态和铁锰结合态,水溶态与离子交换态和碳酸盐结合态,离子交换态与铁锰氧化物结合态显著正相关,揭示了镉形态间的转化关系及其对烟草的潜在影响.烟株上部烟叶镉含量1.04～1.59 mg·kg-1,茎、根中镉残留量为0.2～1.4mg·kg-1,可能与源自K326的主推和示范品种对镉的提取效率高有关.因此,建议采用吸收镉低的烟草品种和合理的差异性水肥管理措施,固定土壤中活性态镉,降低土壤镉向烟株的转移,以保障烟叶品质,同时妥善处理这些农业废弃物以保护环境.     

生物炭施用对棕壤重金属镉赋存形态及油菜吸收镉的影响

以受镉(Cd)单一污染的棕壤为供试土壤,分别添加不同用量(0、1%、3%和5%)的稻壳生物炭进行土壤培养试验,通过测定不同形态重金属Cd含量及土壤pH的变化,研究生物炭施用对棕壤中Cd赋存形态的影响;将培养后的土壤继续进行盆栽油菜的种植,测定不同时期油菜地上部及地下部的Cd含量,并计算其根富集系数及地上部转运系数,旨在探明生物炭的施用对油菜吸收Cd的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加,活性较强的交换态Cd的含量显著降低,而活性较弱的有机结合态和残渣态Cd的含量显著增加(P0.05);3%、5%的生物炭施用量提高了土壤pH,可交换态Cd与土壤pH存在极显著负相关关系(P0.01),有机结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd与土壤pH存在显著正相关关系(P0.05)。与对照相比,不同生物炭施用量(1%、3%和5%)处理的油菜地上部Cd含量分别降低了18.86%、64.22%、68.40%,地下部Cd含量分别降低了11.03%、57.93%、60.62%;油菜全生育期根富集系数减小值在0.01~1.26范围内,地上部转运系数减小值在0.22~0.32范围内,其中以生物炭施加量为5%的处理效果最佳。     

全生育期淹水联合钝化材料对重度Cd污染下水稻生长和镉富集的影响

为解决中重度污染农田利用问题,本研究采集Cd含量为3.41 mg·kg~(-1)的污染土壤,应用盆栽试验方法,研究了全生育期淹水条件下,赤泥、海泡石、凹凸棒石和腐植酸四种钝化材料16个单一及复合配方对水稻产量、净光合速率、精米和米糠中Cd含量、铁膜Fe和Mn含量、土壤pH值和土壤有效态Cd含量的影响,以期为联合调控的效果提供数据支持。结果表明,四种钝化材料单施及复配均能不同程度增加稻米的产量和叶片的净光合速率,稻米产量与净光合速率呈显著正相关。所有钝化处理均显著降低了精米和米糠中Cd含量,0.5%赤泥、1.0%赤泥、1.0%海泡石、0.5%海泡石+0.5%赤泥、1.0%海泡石+1.0%赤泥、1.0%凹凸棒石+1%赤泥、0.5%海泡石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸、1.0%海泡石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸等9个处理均能使精米中Cd含量达食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)(0.2 mg·kg~(-1)),其中0.5%海泡石+0.5%赤泥处理不仅对稻米Cd含量的降幅最大,而且投入量和经济成本较低。除单施腐植酸外,其他14个钝化处理均提高了土壤的pH值,显著降低了土壤有效态Cd的含量。土壤有效态Cd含量与土壤pH呈显著负相关。精米Cd含量与土壤pH呈负相关,与土壤有效态Cd含量呈正相关。所有钝化材料显著降低了水稻根系铁膜上Fe、Mn和Cd的含量,且精米Cd含量与铁膜Fe、Mn和Cd含量呈正相关,铁膜Cd含量与Fe含量呈显著正相关。这说明,16种钝化处理均能促进水稻的光合作用,进而增加水稻的产量;均能通过提高pH,降低土壤Cd有效态含量来减少水稻籽粒对Cd的富集(除单施腐植酸外);均能通过减少铁膜上Fe和Mn的含量,阻止铁膜对Cd的吸收,进而减少水稻对Cd的吸收和富集。0.5%海泡石+0.5%赤泥处理最佳。     

施用有机物料对土壤中Cu、Cd形态及小麦吸收的影响:田间微区试验

采用田间微区试验研究秸秆与无机肥配施(SM),猪粪与无机肥配施(PM)和无机肥(F)3种不同施肥处理下小麦地不同土层土壤中交换性Cu、Cd的分布状况,以及在小麦不同生长阶段Cu、Cd的动态变化和小麦对重金属Cu、Cd的吸收情况.结果表明,土壤交换性Cu、Cd含量以耕作层(0～20 cm)最高,且随着土层深度的增加含量逐渐降低.随小麦生长,各处理耕层土壤交换性Cu含量均呈下降的趋势,而交换性Cd含量则明显上升.与施无机肥相比,施用有机肥后耕层土壤中交换性Cu、Cd含量明显增加,SM处理交换性Cu、Cd含量平均比F处理高16.7%和43.2%;PM处理Cu、Cd含量分别比F处理高10.6%和17.3% .此外,有机物料的施用还增加了小麦对重金属Cu、Cd的吸收,促进了Cu、Cd在小麦植株内的积累,威胁到食品安全.因此,施用有机物料改良重金属Cu、Cd污染土壤应谨慎.     

蔬菜中Cd的积累与土壤环境的相关性分析

以四川某地为研究区,配套采集了31套蔬菜及其根系土样本,分析测试了蔬菜中Cd的含量和根系土中重金属元素Cd不同形态的分量以及有机质、pH值等环境指标的含量,将蔬菜按照根、茎、叶类蔬菜进行分类,对Cd元素在蔬菜中的积累与土壤环境进行了相关性分析,结果表明:不同类型蔬菜中Cd的含量与土壤环境中Cd的赋存相态密切相关——土壤中水溶态、交换态Cd更易在根类蔬菜中积累,可能通过渗滤交换进入植物体内积累,造成危害;茎类、叶类蔬菜中Cd的积累与土壤中碳酸盐结合态Cd、铁锰结合态Cd和腐殖酸结合态Cd关系更为密切;酸性环境中,有机质含量丰富对蔬菜吸收Cd有抑制作用;中性和碱性环境中,有机质含量增加对植物吸收Cd有明显的促进作用;以萝卜、莴笋和大白菜为例,对不同蔬菜中Cd的富集能力进行探讨,表明Cd的富集能力从强到弱排序依次为:莴笋叶子部位,莴笋茎部位,大白菜,萝卜.     

不同粒径腐殖酸颗粒对土壤有效态镉的影响

为探究腐殖酸对土壤有效态镉的影响及其作用机制,利用不同研磨条件下获得的腐殖酸的可溶成分与残渣成分,以吸附试验、电镜扫描、红外光谱分析等手段开展其对土壤Cd吸附,以及土壤pH、有机质含量的影响。结果表明,腐殖酸和滤渣对Cd的吸附曲线可用朗缪尔(Langmuir)吸附模型拟合。相对于腐殖酸,腐殖酸滤渣显著(P<0.05)降低了土壤pH和有效态Cd含量,而相应的腐殖酸溶液活化了土壤Cd。研磨处理后,腐殖酸残渣的比表面积和羧基基团含量增加,而腐殖酸溶液中酚羟基基团含量增加。经研磨处理,减小腐殖酸粒径,可提高腐殖酸溶解率,从而可分别强化腐殖酸可溶性组分和残渣组分对土壤Cd的活化和钝化作用。     

不同土壤改良剂对菜地系统铅镉累积的调控作用

[目的]研究不同土壤改良剂对菜地系统中重金属的调控效果,为污染菜地的治理提供依据。[方法]以青菜和萝卜为材料,以有机肥、栏肥、腐殖酸和石灰作为土壤改良剂,采用大棚小区试验研究不同土壤改良剂对菜地系统重金属的改良作用。[结果]4种土壤改良剂对镉和铅在土壤-作物中的迁移均有一定的抑制作用,在土壤-青菜系统中对镉的改良效果为:腐殖酸>石灰>有机肥>栏肥;在土壤-萝卜系统中镉的改良效果为:石灰>栏肥>腐殖酸>有机肥;在土壤-青菜系统和土壤-萝卜系统中,铅的改良效果均为:有机肥>腐殖酸>石灰>栏肥。[结论]试验所选的4种土壤改良剂中,腐殖酸和石灰对镉和铅在土壤-作物系统中的迁移具有较好的抑制效果。     

铜和镉及铅在玉米根际土壤中的形态变化

通过根际栽培试验,对玉米根际土壤中铜、镉、铅的形态变化进行了研究.结果表明:1)可交换态铜随时间的延长显著上升,20d左右达到最大(0.97mg/kg),然后逐渐回落,40d恢复到起始水平,之后继续下降.可交换态镉的变化趋势与可交换态铜大至相似,同样经历了先升后降的过程,25d达到最大值(0.43mg/kg),其后维持此含量,50d后逐渐下降.可交换态铅的含量均低于检出下限.2)碳酸盐结合态铜含量在试验初始阶段没有明显变化,约40d后略有升高,随后下降,在整个试验过程的变化仅±1mg/kg.碳酸盐结合态镉和铅的含量在试验期间持续上升,有机结合态镉和铜含量在试验期间呈总体下降趋势.3)铁锰氧化物结合态铜、镉和铅与土壤固相结合比较紧密,变化规律不太明显,但变化幅度较大.4)有机结合态铜在试验初期急剧下降,而后上升,最后维持在与初始含量大致相当的水平.有机结合态镉和铅在试验期间整体呈下降趋势.     

不同有机物料对土壤硒形态及小麦硒吸收的影响

【目的】研究活化富硒土壤的有机硒,提高其有效性。【方法】采用田间小区试验,研究不同有机物料(生化腐殖酸,矿源腐殖酸和鸡粪有机肥)对土壤硒形态转化及小麦硒吸收的影响。【结果】施用生化腐殖酸与矿源腐殖酸均显著降低土壤pH值。随着施用时间的延长,鸡粪有机肥和矿源腐殖酸处理土壤中可溶态硒与可交换态硒含量较未添加处理均显著增加;施用生化腐殖酸处理较未添加处理可显著提高可交换态硒含量,而土壤可溶态硒含量无显著差异。施用鸡粪有机肥、矿源腐殖酸均显著提高小麦籽粒硒的富集系数,而生化腐殖酸主要提高小麦根富集系数。施用鸡粪有机肥和矿源腐殖酸小麦籽粒硒含量,较未添加处理分别提高34.48%、27.59%。【结论】施用鸡粪有机肥和矿源腐殖酸,可提高石灰性富硒土壤中可溶态硒与可交换态硒含量,提高小麦籽粒硒含量。