不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Ｃｄ Ｐｂ的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物(CaO、CaCO3、CaSO4)对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO(30.24gCa·kg-1)和CaSO(40.24gCa·kg-1)后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%(P0.05)和18.4%(P0.05)。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%(P0.05);当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙(0.24gCa·kg-1)条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对Cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

赤泥对Ｃｄ污染稻田水稻生长及吸收累积Ｃｄ的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

施用生物有机肥可降低糙米Cd含量 ——盆栽试验与田间试验比较

为探究生物有机肥对水稻糙米的降镉(Cd)效果,分别采用盆栽试验和田间试验研究了不同有机肥施用量对水稻土壤pH值、有机质含量、有效态Cd含量以及糙米中Cd含量的影响.盆栽试验结果表明,与对照相比,25～45 g/kg增施量处理的酸性土壤pH值显著提高0.97～1.12(P<0.05),有机质含量显著增加24.0％～32.4％,有效态Cd含量下降9.2％～36.8％,糙米中Cd含量显著减少67.7％～72.3％;随着有机肥施用量增加,土壤pH值、有机质含量以及糙米中Cd含量并无显著性差异.田间试验结果表明,与对照相比,25～45 t/hm2增施量处理的稻田土壤pH值提高了0.09～0.68,有机质含量增加4.7％～58.9％,有效态Cd含量显著降低26.6％～34.2％,糙米中Cd积累量显著减少30.6％～37.6％;施用量从25 t/hm2增加到35 t/hm2时,水稻成熟后土壤pH值和有机质含量显著增加,但有效态Cd含量和水稻糙米中Cd含量无明显差异;随着施用量继续增加,土壤pH值、有机质含量、有效态Cd含量和水稻糙米中Cd含量并无显著性变化.综上所述,相同水分管控条件下,盆栽试验中增施生物有机肥对提升土壤pH值和有机质含量、降低糙米中Cd含量的应用效果优于田间试验,但在一定施用量条件下均能显著提高酸性土壤的pH值和有机质含量,增强土壤酸碱缓冲能力,从而达到降低土壤中有效态Cd含量,显著减少水稻糙米中Cd积累量的目的.     

熟石灰对土壤Cd、Pb、As含量及水稻重金属累积的影响

【目的】探明施用熟石灰条件下稻田土壤重金属Cd、Pb和As含量及其水稻不同器官对重金属的富集能力,为熟石灰在重金属污染治理中的应用提供参考。【方法】通过田间试验,以不添加熟石灰处理为对照(CK),研究熟石灰不同添加量处理(低量1 500 kg/hm²、中低量3 000 kg/hm²、中量4 500 kg/hm²、中高量6 750 kg/hm²和高量9 750 kg/hm²)水稻产量及土壤性质的变化,并分析水稻不同生育期各器官Cd、Pb和As重金属的动态含量。【结果】熟石灰施用量在1 500～6 750 kg/hm²,随施用量增加土壤pH和有效磷含量不断提高,碱解氮和速效钾含量逐渐下降;熟石灰施用量≥6 750 kg/hm²时土壤有效态Cd和Pb含量的降低效果最为显著,同时有效态As含量最高。水稻根、茎秆、叶片及糙米对Cd、Pb和As的累积随熟石灰用量增加而逐渐降低,当熟石灰施用量≥4 500 kg/hm²时糙米C...     

生物有机肥对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响

[目的]探究不同生物有机肥施用量对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响.[方法]采用盆栽试验研究了不同有机肥增施量对水稻主要生育期内土壤pH、有机质和Cd赋存形态的动态变化以及糙米中Cd含量的影响.[结果]与对照相比,25～45 g/kg有机肥增施量条件下,水稻分蘖期土壤pH显著提高0.40～0.42,有机质含量显著增加1.74～3.1 mg/kg,有效态Cd下降15.7％～40.7％;孕穗期土壤pH显著提高1.08～1.14,有机质含量显著增加7.48～9.68 mg/kg,有效态Cd下降13.6％～38.8％;扬花期土壤pH显著提高1.30～1.53,有机质含量显著增加8.38～9.19 mg/kg,有效态Cd下降10.0％～36.7％;成熟期土壤pH显著提高0.97～1.13,有机质含量显著增加6.54～8.81 mg/kg,有效态Cd下降9.2％～36.8％;水稻成熟后的糙米中Cd含量显著下降67.7％～72.3％.随着有机肥施用量增加,土壤pH、有机质含量以及糙米中Cd含量并无明显的变化.[结论]水稻种植过程中增施生物有机肥能有效提高酸性土壤的pH,增强土壤的酸碱缓冲能力,并显著提升土壤中的有机质含量,促使土壤中Cd由生物活性较强的弱酸提取态向可还原态转化,从而达到抑制水稻对Cd的吸收,显著减少糙米中Cd积累的目的.     

羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响

为研究组配改良剂羟基磷灰石+沸石(简称HZ)对稻田土壤Pb和Cd生物有效性以及糙米中Pb和Cd累积的影响,在湘南两矿区附近污染稻田中施用不同添加量(0、0.45、0.9、1.8 kg·m~(-2))的组配改良剂HZ,进行了水稻种植的田间试验。结果表明:与对照相比,当施用量为1.8 kg·m~(-2)时,土壤A中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低69.6%和62.0%,TCLP提取态含量分别降低80.0%和41.8%,Mg Cl2提取态含量分别降低87.4%和19.4%;土壤B中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低73.8%和82.7%,TCLP提取态含量分别降低65.8%和65.1%,Mg Cl2提取态含量分别降低99.8%和94.5%。施用0.45~1.8 kg·m~(-2)的HZ能使土壤A水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低36.4%~48.5%和4.9%~17.0%;土壤B水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低5.0%~41.3%和16.7%~20.2%。分析土壤p H和糙米中重金属含量与3种重金属提取态含量的关系得知,土壤p H增加是HZ降低土壤中Pb和Cd生物有效性的关键因素之一;比较得知,DTPA提取方法更合适表达重金属生物有效性,可用于糙米重金属含量的风险评估。     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd 和Pb 污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤pH值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd 和Pb 的含量,且土壤pH 值与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd 和Pb 的含量,其中水稻糙米Cd 降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb 含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd 和Pb 的含量与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤pH 值、土壤养分含量、土壤有效态Cd 和Pb 的含量以及水稻Cd和Pb 的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd 和Pb 污染稻田土壤有较好的修复效果。     

不同pH值下巯基活化硅对土壤和水稻镉含量的影响

采用盆栽试验,研究了在pH值4.5、5.5、6.5条件下施用巯基活化硅对土壤Cd含量及水稻Cd累积的影响,以期为生产实践中施用巯基活化硅修复重金属污染土壤提供理论和技术依据。结果表明,在不同pH值条件下,随着巯基活化硅施用量的增加,土壤有效态Cd、水稻不同部位Cd含量均呈先减后增的趋势。施用巯基活化硅后可抑制水稻根系对土壤中Cd的富集,促进Cd从水稻根系向茎叶迁移转运,减少糙米对茎叶中Cd的积累。在pH值4.5条件下,巯基活化硅225 kg/hm~2处理土壤有效态Cd含量最低,较不施巯基活化硅处理(对照)显著降低26.0%,水稻糙米、茎叶和根系Cd含量分别显著降低45.0%、43.8%和66.8%。在pH值5.5和6.5条件下,施用巯基活化硅150 kg/hm~2处理降Cd效果最佳,土壤有效态Cd含量降低28.9%和20.9%,水稻糙米Cd含量降低29.3%和34.9%,茎叶Cd含量降低29.3%和39.4%,根系Cd含量降低60.0%和44.4%。综上,施用巯基活化硅可以有效降低土壤中有效态Cd含量,抑制水稻体内Cd向籽粒中转运,从而降低稻米Cd累积的风险。     

组配改良剂对重金属污染土壤理化性质及有效养分的影响

采用水稻盆栽实验,对施用组配改良剂(石灰石+海泡石)前后盆栽土壤的酸碱性、有机质含量和营养元素有效态含量,盆栽水稻糙米Pb、Cd含量进行分析和评价。结果显示:施用组配改良剂能够降低水稻糙米Pb、Cd含量,显著提高土壤pH值(从5.57到7.34)和土壤CEC(添加量达到16 g·kg-1时,比对照提高217%);但是施用组配改良剂对土壤有机质含量影响未达显著水平,其变化率在-2%到7%之间。另一方面,施用组配改良剂对土壤中营养元素(Ca、Mg)有效态含量有提高作用,最多比对照分别提高293%和22%;组配改良剂添加量与土壤中碱解N、有效P、速效K含量无显著相关性;施用组配改良剂会降低微量营养元素Fe有效态的含量,但添加量与有效态含量并无显著相关性。因此,本研究表明,施用这种组配改良剂到重金属污染土壤,能够有效改善土壤环境,提高保肥能力,降低糙米Pb和Cd的含量。     

硅钙镁土壤调理剂对酸性镉污染土壤及稻米的降镉效果

为探讨硅钙镁土壤调理剂对稻田土壤及稻米的降镉(Cd)效果,采用田间小区试验,研究了硅钙镁土壤调理剂对酸性Cd污染稻田的土壤Cd形态、pH值、糙米Cd含量等的影响。结果表明:施用调理剂可以显著改善水稻的经济性状,提高水稻产量,与CK(未施用调理剂)相比,增产率在10.03%~13.13%;当调理剂施用量为2 250 kg/hm~2时,土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量较CK分别显著增加了17.30、2.00、37.93 mg/kg,土壤pH值显著提高了0.31;调理剂能显著降低土壤和植物体内Cd含量,与CK相比,调理剂施用量1 500、2 250、3 000 kg/hm~2的土壤有效Cd含量分别降低了10.64%、40.43%、44.68%,糙米Cd含量分别降低了13.85%、36.92%、40.00%。表明,硅钙镁土壤调理剂改良酸性Cd污染稻田的最佳施用量应在2 250~3 000 kg/hm~2。     

赤泥和有机肥对镉、铅在水稻中吸收分布的影响

通过大田正交试验,研究添加赤泥和有机肥对Cd、Pb在土壤-水稻系统中分布规律的影响。结果表明,添加赤泥或有机肥后,水稻根际土壤pH值升高0.36～1.90个单位,根际土壤中Cd、Pb含量分别降低2.73%～26.25%和7.15%～34.26%,糙米中Cd和Pb含量分别降低23.24%～55.90%和11.76%～29.41%,其中单施赤泥效果最好,其次是配施,单施有机肥最差。添加赤泥和有机肥后,水稻各器官中Cd和Pb含量显著降低,不同生育期Cd和Pb的贡献率明显改变,且添加量及施肥方式（单施、配施）也有显著影响。与CK相比,降Cd效果最好的是单施赤泥4 000 kg·hm^-2,降幅为55.90%;降Pb效果最好的是赤泥（4 000 kg·hm^-2）与有机肥（1 000 kg·hm^-2）配施,降幅为29.41%。由于土壤中Cd（超标65倍）、Pb（超标7倍）污染程度较高,糙米中Cd、Pb含量仍超过食品污染物限量（GB 2762-2012）。因此,在重金属污染程度较高的稻田,仅通过添加土壤调理剂不能达到安全生产的目的。     

水稻不同生育期施用生石灰对稻米镉含量的影响

为了深入探究镉污染稻田土壤施用生石灰降低稻米镉含量的过程机理,采用盆栽试验,分别在水稻插秧前、分蘖期、孕穗期、灌浆期进行生石灰施加处理,水稻成熟后采集植株样品和土壤样品进行相关指标测定。试验结果显示,在水稻不同生育期施加生石灰均可显著提高土壤pH值,降低土壤有效态镉及根系镉含量,同时显著降低糙米镉含量(P0.05)。分蘖期施加生石灰对糙米镉含量的降低程度最大,其含量比空白对照下降55.2%,显著低于其他处理。在分蘖期施加生石灰后发现,水稻茎秆中的钙含量最高,显著高于其他处理(P0.05),而其茎秆中的镉含量反而最低,显著低于其他处理(P0.05)。多变量主成分分析显示,茎秆钙含量与镉含量显著负相关(P0.05)。综上认为,在水稻分蘖期施用生石灰不仅可以降低土壤有效态镉含量,减少根系对镉的吸收积累,还可以提高水稻茎秆中的钙含量,进而抑制镉由根系向茎秆的转移,表明这两个过程的叠加效应可能是水稻分蘖期施用生石灰降低糙米镉含量的关键因素。     

模拟酸雨对灰潮土中铅、镉的浸出特性研究

为了研究酸雨作用下灰潮土铅、镉的释放规律。通过对采自田河村(S1)及河口大桥(S2)灰潮土样品进行模拟酸雨淋溶试验,研究了湖北省孝感地区灰潮土中铅、镉的浸出特性。720 ml的模拟酸雨淋洗后,pH值4.5的模拟酸雨使供试灰潮土镉累积浸出比正常降水增加19.5%(S1)和60.9%(S2),使铅的浸出增加87.7%(S1)和12.9%(S2);pH值3.5的模拟酸雨使灰潮土镉累积浸出比正常降水增加45.6%(S1)和80.3%(S2),使铅的浸出增加183.7%(S1)和424.7%(S2);土样S2的总镉和总铅的含量都要比S1土样高,pH值3.5下呈现出镉和铅累积浸出量也较大。镉的浸出随着淋洗液pH值降低淋出量逐渐增加,铅的浸出则在pH值3.5时出现显著增加。镉与铅都随着酸度增加和淋溶量的增加而逐渐浸出。     

骨粉和沸石对污染土壤中铅和镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉、铅污染的土壤中添加不同量的骨粉和沸石后种植菜心,在菜心收获期分别测定菜心生物量、镉和铅吸收量、土壤有效态镉和铅的含量、土壤pH值,分析不同用量的骨粉和沸石对污染土壤镉和铅生物有效性的影响。结果表明,添加骨粉处理均显著提高了土壤pH、EC及有效磷含量,显著降低了土壤中铅和镉的生物有效性和菜心中铅和镉的吸收量,以添加1%的骨粉处理效果最佳。     

纳米羟基磷灰石钝化修复重金属污染土壤的稳定性研究

为评估纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite,NAP)钝化修复重金属污染土壤的稳定性,采用一次性添加不同用量(0.5%、1%、2%,W/W)的NAP进行水稻盆栽试验,研究了一年和三年后土壤性质、有效态重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)含量和水稻体内重金属含量的变化。结果表明:不同NAP施用量下土壤p H值在第一年和第三年分别显著提高了0.71~1.24和0.60~1.16,年际间p H提高幅度的差异较小,表现出较好的稳定性;第三年土壤中有效态Cd、Cu和Zn含量与对照相比降幅(62.7%~96.5%)要显著低于第一年(66.6%~98.4%),而有效态Pb含量的降幅(百分比)则略有提高,表明随着时间的延长,NAP固定土壤Cd、Cu和Zn含量的能力有所减弱,而对Pb的固定能力有所增强。添加NAP显著降低了水稻根中的重金属含量和糙米中Cd含量,糙米中的Pb、Cu和Zn含量也有所降低。糙米中重金属含量与土壤中有效态重金属含量呈正相关关系,表明NAP通过降低土壤有效态重金属来降低重金属在水稻籽粒中的累积。     

种植制度对水稻籽粒铅、镉含量的影响

为比较不同种植制度对水稻籽粒铅、镉含量及变化的影响,从2016年开始,在衡阳和岳阳地区实施为期3 a的大田定位试验,探究稻-稻-紫云英、稻-稻-冬闲和稻-稻-油菜3种不同种植制度下,水稻籽粒中铅和镉含量的高低及其变化趋势。结果表明,各种植制度的水稻籽粒铅、镉含量变化呈现出先升高后降低的趋势。实施种植制度3 a后,相比于稻-稻-冬闲,稻-稻-油菜种植制度显著降低了早稻和晚稻籽粒镉含量,平均降低幅度分别为23.90%和47.30%,稻-稻-紫云英和稻-稻-冬闲之间没有显著差异;相比于其他种植制度,稻-稻-紫云英种植制度会显著提高早稻和晚稻籽粒中铅含量,平均提高幅度分别为50.42%和80.49%,稻-稻-冬闲和稻-稻-油菜之间没有显著差异。研究发现,与种植第一年相比,3 a后稻-稻-油菜种植制度能够显著提高衡阳和岳阳的土壤pH(增幅分别为8.60%和10.33%),并显著降低土壤有效态铅含量(衡阳地区除外)和有效态镉含量,稻-稻-紫云英种植制度会增加土壤的有效态铅含量(增幅分别为17.51%和13.32%)。从季别来看,湖南地区水稻品种早39在晚稻季收获的籽粒镉含量要显著高于早稻季118.93%～429.11%,而在早稻季收获的籽粒铅含量要显著高于晚稻季10.71%～59.20%。综合考虑,在南方重金属污染的多熟制地区,应选择稻-稻-油菜种植制度作为主流的种植制度。     

不同土壤调理剂对黔中地区水稻Cd积累转运和产量的影响

为验证土壤调理剂在黔中酸性Cd污染稻田上的应用效果,通过田间小区试验,分析不同土壤调理剂对土壤pH值、总Cd、有效Cd、水稻各部位Cd积累量和水稻产量的影响。结果表明:相对于空白对照,施用石灰和11种调理剂使土壤pH值显著(P<0.05)提高0.25~1.02个单位,土壤有效态Cd含量显著(P<0.05)降低8.90%~22.14%。施用石灰和11种调理剂均可有效降低水稻各部位Cd含量和Cd富集系数,其中,糙米中的Cd含量显著(P<0.05)降低19.09%~85.45%,根、茎、叶、糙米中的Cd富集系数分别显著(P<0.05)降低16.62%~69.90%、18.40%~94.18%、25.82%~78.02%、18.02%~85.46%。石灰和11种调理剂均能显著(P<0.05)降低Cd从叶到穗轴和从稻壳到糙米的转运。应用11种调理剂的经济成本均高于石灰,其中,特贝钙土壤调理剂的经济成本最低,为7 200元·hm^-2。综合分析降Cd效果和成本因素,试验条件下,以特贝钙土壤调理剂的效果最佳,可在黔中地区推荐使用。