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。     

石灰与生物炭对矿山废水污染农田土壤的改良效应

为研究石灰、生物炭单施和配施对酸性矿山废水污染农田土壤理化性质及作物生长的影响,在云南某酸性矿山废水污染农田,开展石灰（0、1 500、4 500 kg·hm^-2）、生物炭（0、15 000、45 000 kg·hm^-2）单施与配施的大田试验。结果表明：双因素分析表明,石灰和生物炭对土壤pH、速效养分含量、有效态Cd含量、养分含量、产量存在显著的影响,并且二者之间存在显著的交互作用。与不添加石灰和生物炭处理相比,石灰单施升高酸性磷酸酶活性,增加细菌和放线菌数量,降低脲酶活性和碱解N含量;生物炭单施增加真菌和放线菌数量,减少碱解N含量,降低酸性磷酸酶和脲酶活性;石灰、生物炭配施增加微生物数量和碱解N含量,升高脲酶活性,降低酸性磷酸酶活性;石灰、生物炭单施和配施均显著提高土壤pH和速效K含量,增加CEC,显著降低土壤速效P、有效态Cd和玉米植株Cd含量,同时增加玉米生物量、养分含量和产量。相关分析表明,土壤pH值与有效态Cd含量呈极显著负相关;玉米产量与土壤有效态Cd含量呈显著负相关。研究表明,石灰、生物炭单施和配施均能改善酸性矿山废水污染农田土壤理化性质,降低土壤Cd有效性和玉米Cd含量,提高玉米产量,具有明显的土壤改良效应。石灰与生物炭配合施用更佳,其中4 500 kg·hm^-2石灰+45 000 kg·hm^-2生物炭处理效果最好。     

不同改良剂对Cd污染土壤及水稻Cd吸收转运的影响

本研究以位于浙江省金华市某村农田重金属Cd轻度污染土壤为研究对象,以不添加改良剂为对照(CK),比较石灰类调理剂、甲壳素、生物炭等3种改良剂对水稻安全生产的影响。结果显示,不同改良剂处理提高了土壤pH值和有机质含量,但无显著变化;且均降低土壤中有效态Cd含量,其中生物炭和石灰类调理剂处理有效态Cd下降最显著,与对照相比分别降低了10.32%和8.29%。石灰类调理剂处理对水稻体内各部位的富集系数及转运系数均表现出最低。石灰类调理剂及生物炭用量在1 200 kg·hm^-2和2 250 kg·hm^-2下,可使稻谷籽粒(糙米)中的Cd含量控制在食品安全国家标准的限量以内。综上所述,石灰类调理剂处理对Cd污染农田土壤治理效果最好。     

混合改良剂对土壤和水稻糙米镉积累的影响

混合改良剂(RM)由石灰、沸石、过磷酸钙和生物质炭按71:23:5:1质量比配制而成。为研究该混合改良剂的施用效果,按4个添加量水平(0、0.1%、0.2%和0.5%)在杭州市富阳区和桐庐县镉污染稻田分别进行田间试验。结果表明,与对照比较,富阳和桐庐试验点产量分别增加3.0%~16.3%和2.3%~10.6%,产量增加最大为RM2(0.2%)处理;富阳和桐庐试验点各处理在水稻生长期明显降低了土壤有效态镉含量,其中,在成熟期土壤有效态镉含量分别降低了9.0%~30.3%和7.1%~29.4%,同时,对改良土壤pH值有一定的实效性;各混合改良剂处理水稻糙米镉含量降低至GB 2762—2017《食品中污染物限量》0.2 mg·kg^-1标准值以下,其中,水稻品种秀水11低吸收镉特征优于甬优5550。此混合改良剂对治理酸性稻田土壤重金属镉污染有明显效果。     

秸秆还田配施无机改良剂对稻田土壤镉赋存形态及生物有效性的影响

以成都平原德阳市旌阳区Cd污染稻田土为研究对象,通过大田试验研究了秸秆还田下配施无机改良剂对污染稻田土壤Cd形态分布特征及水稻生物有效性的影响。结果表明,秸秆(油菜秆、小麦秆)配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用均显著降低水稻糙米Cd含量,其中油菜秸秆配合海泡石效果较优,降低幅度为36.75%;油菜秸秆配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用提升了茎秆Cd含量(31.46%~140.73%),可能会影响秸秆还田利用。对土壤可交换态Cd含量影响表现为:水稻分蘖期,小麦秸秆配合石灰处理降低50.47%,效果较佳;水稻成熟期,小麦秸秆配合钙镁磷肥处理降低58%,效果较优。回归分析结果表明,土壤Cd形态由有效性较高的形态(可交换态)向有效性较低的形态(铁锰氧化物结合态、有机结合态等)转化,有助于减少水稻根系对Cd的吸收,降低糙米Cd的累积。综上,在抑制土壤活性态Cd,降低水稻Cd积累方面,油菜秸秆还田配合海泡石和小麦秸秆还田配合石灰效果均较优。     

生物炭耦合水分管理对稻田土壤As-Cd生物有效性及稻米累积的影响

选取湖南某矿区重金属Cd、As复合污染稻田土,以泰优390号为材料,通过盆栽试验研究湿润灌溉(CK)、农艺措施淹水(WF)、竹炭(ZC)、竹炭结合淹水措施(ZF)、稻壳炭(GC)、稻壳炭结合淹水措施(GF),对土壤中As、Cd生物有效性及水稻糙米中As、Cd累积效应的影响。结果表明,6种处理土壤pH值上升幅度为0.12~0.72个单位,均呈现先升高再下降,最后趋于中性的规律。相比对照,水稻全生育期5种处理Eh值均呈现下降趋势,而单一添加生物炭ZC、GC 2种处理乳熟期Eh显著高于同一生育期配施生物炭的WF、ZF、GF 3种淹水处理,并始终处于弱还原状态。各处理均能显著降低成熟期土壤Cd的有效态、酸可提取态和TCLP提取态含量,而As的有效态和TCLP提取态含量显著升高。WF、ZF、GF淹水配施生物炭处理糙米中Cd含量降低51.46%~57.28%,其中GF抑制效果最佳,与ZF呈现显著性差异;而籽粒中As的含量分别达到0.29、0.32、0.30 mg·kg-1,较CK组升高了39.74%~53.58%,三者并无显著性差异。2种仅添加生物炭的ZC、GC处理与对照相比,糙米中Cd含量降低16.50%、39.81%,糙米中As含量增加了27.24%、12.23%,但GC与CK处理并无显著性差异。因此,WF、ZF、GF及ZC处理可减少土壤中Cd的生物有效性,对重金属Cd污染稻田土壤修复具有重要意义,但会增加土壤中As溶出的风险及其生物有效性。而单一添加生物炭的GC处理可用于Cd-As复合污染农田,为稻田土壤Cd-As复合污染粮食安全生产提供理论依据。     

不同改良剂及其组合对土壤镉形态和理化性质的影响

生物炭和石灰作为土壤钝化剂施用能够有效地降低土壤中重金属的生物有效性,而聚丙烯酰胺(PAM)在改善土壤理化性质方面效果显著。本研究在模拟镉(Cd)污染土壤中单独施加不同改良剂以及其不同组合,比较不同处理对土壤理化性质、Cd的有效性及形态变化的影响。结果表明,石灰、生物炭可以有效钝化土壤中的重金属,土壤有效Cd含量比对照组分别降低了43.69%~57.00%、8.42%~11.83%;石灰与生物炭的组合效果在复配处理中最为显著,使土壤有效Cd的含量降低45.38%~62.22%;但是石灰会使土壤p H增加29.05%~50.90%,对土壤理化性质有一定的负面影响。PAM虽没有显著影响Cd的有效态及形态变化,但却提高了土壤团粒体含量。三者共施能够使土壤中有效态Cd含量降低46.13%~62.48%,并改善土壤结构;从形态分布来看,则明显减弱了弱酸提取态和可还原态Cd比例,难利用态Cd比例显著增加。本研究结果表明,PAM+生物炭+石灰三者共同施用可以在不对土壤性质造成较大负面影响的前提下,有效降低土壤中可利用态Cd含量,这对于重金属污染土壤的钝化修复具有一定的参考价值。     

12种钝化剂在镉污染稻田上的应用效果对比

在轻度Cd污染稻田上开展12种钝化剂(硅钙镁钾肥、钙镁磷肥、过磷酸钙、海泡石、膨润土、沸石粉、木质生物质炭、果壳生物质炭、腐殖酸、商品土壤调理剂、复合改良剂1号和复合改良剂2号)的田间效果对比试验。结果表明,与不施用钝化剂的对照(CK)相比,12种钝化剂处理后,水稻糙米Cd含量降低了14%~71%,其中以钙镁磷肥和硅钙镁钾肥的效果最明显,其次为膨润土、果壳生物质炭、木质生物质炭、过磷酸钙、商品土壤调理剂、腐殖酸和复合改良剂1号,其余钝化剂的效果不明显。钝化剂主要通过降低土壤中的有效态Cd以阻控水稻吸收,过磷酸钙和硅钙镁钾肥处理的土壤有效态Cd含量较CK下降50%以上。根据12种钝化剂对水稻产量、有效态Cd含量和糙米Cd含量的综合影响,硅钙镁钾肥和钙镁磷肥能有效降低土壤中Cd的生物有效性,增加水稻产量,且稻米安全达标,在本试验条件下,在轻中度镉污染稻田上具有良好的应用效果。     

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.     

不同土壤钝化剂对农田土壤中镉的钝化效果研究

[目的]农田土壤镉(Cd)污染影响着生态环境质量、农产品安全及人体健康,如何有效降低糙米镉含量是当前研究热点,研究不同类型土壤钝化剂对土壤-水稻系统重金属镉含量的影响,拟为镉污染土壤治理提供科学依据.[方法]在江西省典型稻田开展田间小区试验,比较了12种土壤钝化剂对土壤pH、有机质、阳离子交换量、土壤镉含量、水稻产量及稻米中镉含量的影响,并计算了糙米富集系数.[结果]与对照相比,施用钝化剂使土壤pH上升0.11～1.33,其增幅为2.91％～25.92％,有机质和阳离子交换量分别增加了1.02％～10.93％和0.05％～32.08％.土壤有效态Cd含量降低了19.97％～30.74％,其中麦饭石、森美思和石灰处理显著低于CK;水稻糙米中Cd含量降低了7.82％～69.44％,其中特贝钙、森美思、天象和石灰处理显著低于CK;糙米富集系数范围为0.22～0.74;稻谷产量增加1.28％～15.22％.相关性表明糙米Cd含量与土壤pH、阳离子交换量和总Cd呈显著负相关,而与土壤有效态Cd呈显著正相关.[结论]施用钝化材料对Cd在土壤-水稻系统的具有较好的阻控作用,且具有增产作用,较好的保障实现水稻安全生产的潜力,本试验条件下以特贝钙、森美思、天象和石灰处理修复效果最佳,其次为维地康、麦饭石、修复龙和颐和原壤.