施用生物炭对重金属污染农田土壤改良及玉米生长的影响

为了解生物炭的农业环境效应,采用大田试验,研究了不同生物炭施用量(0、5、10、20、30 t·hm-2)对韶关仁化县矿区周边重金属污染农田土壤理化性质、玉米(粤甜9号)生长状况、产量及重金属累积等的影响。结果表明:与对照(CK)相比,生物炭显著提高土壤pH值和有机质质量分数,其提升幅度随施用量的增加而升高,而土壤阳离子交换量随施用量的增加先升高后降低;生物炭施加量达到30 t·hm-2时,土壤速效钾含量是CK处理的3.1倍,但不同生物炭施用量对土壤碱解氮含量的影响没有显著性差异;不同用量生物炭均能降低土壤Pb和Cd的含量,降低幅度分别为11.3%和23.9%。各处理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米叶和玉米秆中的累积。当施用量为20 t·hm-2时,玉米粒中Pb的含量降低幅度达49.4%,Cd的降低幅度达45.4%;生物炭对玉米的增产效果随施用量的增加而增加,分别为CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。综上所述,生物炭通过提高土壤pH值和有机质含量,实现了对南方酸性土壤的改良,对玉米产量具有促进作用,可降低污染土壤重金属的生物有效性。     

生物炭对土壤水肥利用效率与番茄生长影响研究

通过设置不同生物炭施用量的野外大田小区试验,研究不同处理砂壤土物理性质及水肥的变化规律。试验共设5个处理,3个重复:不施生物炭(CK),生物炭施用量分别为10 t·hm-2(T1)、20 t·hm-2(T2)、40t·hm-2(T3)、60t·hm-2(T4)。结果表明:施用生物炭能明显减小土壤容重,增大土壤孔隙度,增加土壤含水率,与对照(CK)相比,耕作层(0~20 cm)土壤容重T4减小最大,0~10 cm减小23%,0~20cm减小30%;孔隙度T4增加最大,0~10 cm增加14%,0~20cm增加19%。施用生物炭明显提高了土壤的水分与肥料利用效率,与对照(CK)相比,处理组的水分和肥料利用效率分别最少提高27.7%和87.4%,其中T3增幅最大。生物炭能促进作物生长发育,提高作物产量,本试验番茄产量T3增幅最大,增幅为56.1%。综上所述,生物炭能改变土壤的物理性质,提高水肥利用率,减少肥料淋失,其中T3在这些指标中增幅最为明显,因此40 t·hm-2生物炭用量是改良砂壤土最为合适的用量。     

生物炭不同添加量对旱作覆膜农田土壤团聚体特性及有机碳含量的影响

【目的】研究西北旱作区长期地膜覆盖农田添加不同量生物炭对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响,为旱作覆膜农田地力提升、作物的可持续生产提供科学依据。【方法】在连续多年双垄沟覆膜农田基础上,采用裂区设计,主区为全膜双垄沟覆盖种植和传统平作不覆膜种植2个处理,副区为生物炭添加水平,分别为不添加(N)、低量添加(L):3 t·hm^-2、中量添加(M):6 t·hm^-2和高量添加(H):9 t·hm^-2。测定生物炭不同添加量对覆膜农田不同粒级土壤团聚体含量、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量及玉米产量的影响。【结果】生物炭连续添加两年后,各覆膜处理能显著提高0—60 cm土层土壤大粒级(>0.25 mm)团聚体的机械稳定性(6.1%—8.7%)及水稳性团聚体的百分含量(15.9%—83.6%),玉米产量可显著(P<0.05)提高35.0%—41.8%。在覆膜条件下,添加生物炭能显著提高土壤大粒级团聚体百分含量及其稳定性,干筛>0.25 mm粒级团聚体含量(MR_0.25)和湿筛>0.25 m...     

生物质炭对旱作春玉米农田N2O排放的效应

通过田间试验,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法研究不同生物质炭添加量(0、10、20、30t·hm-2)对黄土旱塬旱作春玉米农田N2O排放的影响。结果表明:生物质炭添加降低了施氮农田春玉米生长季N2O排放通量峰值和排放总量,添加30、20、10 t·hm-2生物质炭的三个处理N2O排放总量比不添加生物质炭的处理分别降低19.24%、9.89%、3.40%,其中添加30 t·hm-2生物质炭处理降低显著(P0.05),但添加20 t·hm-2的生物质炭未对不施氮农田N2O排放通量和总量产生显著影响。无论添加生物质炭与否,生长季不施氮处理的N2O排放通量和总量均显著低于施氮处理。添加生物质炭不同程度提升了农田0 cm和10 cm土壤温度,减少了施氮处理0~20cm土壤NH+4-N和NO-3-N含量,但对农田0~20 cm土层土壤含水量影响不显著。相关分析表明,试验农田N2O的排放通量与0~20 cm土层土壤NO-3-N和NH+4-N含量、含水量均呈极显著正相关关系(P0.001),与0 cm与10 cm土壤温度呈负相关关系。添加生物质炭后矿质氮含量的减少可能是旱作春玉米农田N2O排放减少的主要原因。     

施用城市污泥堆肥对土壤和大豆器官重金属积累的影响

重金属在土壤中易积累造成污染,因此污泥中重金属含量成为其农用的限制因素,重金属在作物中的富集问题也备受关注。以东北黑土为供试土壤,大豆为供试作物,采用随机区组设计,通过施入不同水平的城市污泥堆肥的农田小区试验,研究污泥堆肥对土壤和大豆不同器官的重金属积累的影响,为污泥堆肥农用的安全性提供科学依据。试验结果表明,随着污泥堆肥施入量的增加,土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量及大豆不同器官中Cu、Zn、Cd的含量均逐渐增加,但在大豆各器官中均未检出Pb。Cu、Zn在大豆各器官的含量和富集系数大小顺序均为籽粒根豆荚茎,而Cd为茎根豆荚籽粒。在本试验污泥堆肥施入量的范围内,土壤和大豆籽粒中重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量均未超过国家相关标准。从富集系数看,除污泥堆肥施入量超过12 t·hm-2时大豆茎对Cd有富集作用外,其他均未达到富集程度;各处理的大豆干物重和产量的总体规律是污泥堆肥施用量24 t·hm-2施用量18 t·hm-2施用量30 t·hm-2施用量12 t·hm-2施用量6 t·hm-2CK,其中污泥堆肥施用量为24 t·hm-2增产效果最好,增产率为12.65%。     

施用生物炭对旱作农田土壤有机碳、氮及其组分的影响

通过安排田间试验,在旱作农田土壤中施用果树树干、枝条生物炭,分层分析不同用量(0、20、40、60、80 t·hm-2)生物炭对农田土壤有机碳、氮及其组分的影响。结果表明:在0~10 cm土层,土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)随生物炭施用量的增加而增加,微生物生物量碳(MBC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、硝态氮(NO-3-N)、微生物生物量氮(MBN)均在生物炭施用量为60 t·hm-2时达到最大,分别比对照(B0)显著增加87.22%、33.33%、18.76%、94.79%、178.80%;在10~20 cm土层,TOC、POC、TN、NO-3-N随生物炭施用量的增加而增加,EOC、MBC、AN均在生物炭用量为60 t·hm-2时达到最大,分别比B0显著增加78.05%、23.85%、31.07%,而MBN在40 t·hm-2时达到最大,比B0显著增加50.87%;在20~30 cm土层,并没有直接地施用生物炭,但因为上层生物炭的影响,除NO-3-N外,其余各指标含量多在60 t·hm-2或80 t·hm-2时显著高于B0;此外,随生物炭施用量的增加,土壤有机碳储量和氮储量在0~30 cm土层分别增加37.92%~108.31%和1.05%~14.94%,其中氮储量在生物炭用量为60 t·hm-2时达到最大。相关分析也表明,土壤TOC、EOC、POC、TN、AN、NO-3-N含量与生物炭施用量呈极显著的正相关(P<0.01)。因此,适量施用生物炭具有提高旱作农田土壤有机碳、氮含量,增加土壤碳截留,提升土壤养分供应的能力。推荐生物炭施用量为60 t·hm-2。     

运用“碳足迹”的方法评估小麦秸秆及其生物质炭添加对农田生态系统净碳汇的影响

为分析添加秸秆、生物质炭后小麦生产过程中碳足迹的动态、分布以及构成,研究了不同处理在小麦生长期的CO2、N_2O、CH4排放情况,以及不同处理的单位面积碳足迹构成与碳足迹总量,试验设置5个处理:对照(CK)、常规施肥(N)、施肥并添加4 t·hm-2秸秆(NS)、施肥并添加4 t·hm-2生物质炭(NBClow)、施肥并添加8 t·hm-2生物质炭(NBChigh)。结果表明,小麦生产中碳足迹的构成主要为农田生态系统净初级生产力(NPP)和氮肥生产过程中的能源消耗,与常规施肥相比:添加4 t·hm-2秸秆、4 t·hm-2生物质炭与8 t·hm-2生物质炭处理,小麦产量分别增加了30.9%、66.3%和36.6%;添加4 t·hm-2秸秆使土壤CO2的季节排放总量增加了68.7%,生态系统N_2O的季节排放总量降低了33.9%,添加4 t·hm-2和8 t·hm-2生物质炭生态系统N_2O的季节排放总量降低了23.8%和58.6%,但是土壤CO2的季节排放总量没有显著性的差异;添加4 t·hm-2秸秆使小麦生产过程中的碳足迹升高了26.0%,添加4 t·hm-2和8 t·hm-2生物质炭碳足迹分别降低了198.0%和112.9%。生物质炭的添加降低了小麦生产过程中的碳足迹。     

不同钝化剂对铅锌矿区周边农田镉铅污染钝化修复研究

采用大田试验和盆栽试验,研究了海泡石(S)、石灰(L)、腐植酸(H)、生物炭(B)和钙镁磷肥(P)对云南某铅锌矿区周边玉米农田的修复效果,并采用BCR形态分级试验研究土壤钝化前后重金属形态的变化。结果表明:石灰和海泡石可显著提高土壤pH。钝化处理可显著降低DTPA提取态Cd、Pb含量,盆栽试验中,生物炭45 t·hm~(-2)处理对Cd钝化效率可达45.3%,石灰2.25 t·hm~(-2)处理对Pb钝化效率可达60.6%;大田试验中,钙镁磷肥3 t·hm~(-2)处理对Cd最高钝化效率可达48.3%,石灰4.5 t·hm~(-2)处理对Pb钝化效率可达25.3%。石灰、海泡石和生物炭对重金属形态变化影响显著,可促进重金属由高活性形态向低活性形态转换。钝化处理可显著降低玉米籽粒中Cd、Pb含量,生物炭22.5 t·hm~(-2)处理下,Cd最大降幅85%,作物达到食品安全国家标准(GB 2762—2012,Cd≤0.1 mg·kg-1),石灰4.5 t·hm~(-2)处理下,Pb最大降幅59.6%,但未达到食品安全国家标准(GB 2762—2012,Pb≤0.2 mg·kg-1)。部分钝化剂可以起到增产的作用,腐植酸22.5 t·hm~(-2)处理下可增产29.1%。综合分析不同钝化剂及其施用量的效果可知,海泡石和石灰是对该矿区周边Cd、Pb污染农田修复效果最佳的钝化剂,最佳施用量分别为海泡石45 t·hm~(-2)和石灰2.25 t·hm~(-2)。     

钝化剂对土壤镉铅有效性和微生物群落多样性影响

为研究海泡石和生物炭两种钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果及微生物群落功能多样性的影响,以南京某蔬菜地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究海泡石和生物炭单施及配施条件下,土壤理化性质、土壤微生物群落功能多样性、土壤Cd、Pb有效态含量的变化以及萝卜和小白菜两种作物对Cd、Pb富集的影响。结果表明:海泡石和生物炭单施、混施均显著促进土壤Cd、Pb由酸溶态向残渣态转化,降低Cd、Pb生物有效性。其中,2.5%海泡石处理Cd、Pb有效态含量降幅最大,与对照相比,种植萝卜和小白菜的土壤Cd、Pb含量分别降低71.88%～75.44%和81.21%～84.52%。生物炭对土壤微生物活性影响显著,2.5%生物炭处理微生物对碳源利用能力最强,但微生物群落功能多样性未显著增加。添加海泡石和生物炭均减轻了萝卜和小白菜可食部位对Cd、Pb的富集,2.5%海泡石和1.25%海泡石与1.25%生物炭配施处理,萝卜可食部位Cd和Pb含量均满足《食品安全国家标准》(GB 2762—2017),但小白菜可食部位Pb含量超出安全标准。研究表明,从土壤环境质量和作物安全角度考虑,一般采取海泡石和生物炭配施进行重金属Cd-Pb复合污染土壤的修复,而且在中度Cd-Pb污染的菜地土壤中优先考虑种植萝卜类蔬菜。     

棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田氨挥发的影响

土壤氨挥发是干旱区农田氮肥损失的重要途径之一,通过田间试验研究了施用棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田土壤无机氮含量及氨挥发的影响。试验设对照、施用棉花秸秆(12 t·hm-2)和等碳量生物炭(4.5t·hm-2)三个处理,每个处理设置不施氮肥和施氮450 kg N·hm-2两种条件。试验结果表明,施用棉花秸秆和生物炭可显著降低土壤NH+4-N含量,分别较对照降低8.01%~19.88%和5.49%~9.90%。棉花秸秆及其生物炭处理土壤NO-3-N含量和脲酶活性在不施氮肥条件下显著降低,而在施氮肥条件下显著增加。不施氮肥条件下,棉花秸秆和生物炭处理土壤氨挥发较对照分别降低22.06%和21.27%;而在施氮450 kg N·hm-2条件下,分别降低30.58%和40.59%。因此,棉花秸秆及其生物炭还田都可以减少滴灌棉田氨挥发,其中生物炭还田效果更显著,是一种更好的秸秆利用方式。     

生物炭对施用沼液稻田土壤重金属生物有效性的影响

为探讨施用沼液条件下,添加生物炭对农田土壤重金属生物有效性的影响,以滨海盐土农区稻田为研究对象,设置0、250、500、750 m³·hm^-2四个沼液施用水平（折合施氮量分别为0、205、410、615 kg·hm^-2）以及0、15 t·hm^-2两个生物炭用量,对0~20cm土层土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Cd）生物有效性进行研究。结果表明：低沼液用量（250 m³·hm^-2）下,无论是否添加生物炭,土壤中四种重金属的弱酸提取态质量分数均无显著变化。中、高沼液用量（500~750 m³·hm^-2）下,添加生物炭前,与不施用沼液相比,Cu、Zn、Pb和Cd弱酸提取态质量分数显著提升;添加生物炭后,Cu和Pb弱酸提取态质量分数较添加前显著下降（P<0.05）。添加生物炭前,施用沼液使水稻籽粒中Cu含量增加了44.0%~116.5%,Pb、Cd含量无显著变化。添加生物炭后,中、高沼液用量下籽粒中Zn、Pb和Cd含量无显著变化,但Cu含量降低了21.8%~37.5%（四种重金属含量均低于GB 2762—2017限值）。研究表明,对施用沼液稻田而言,添加生物炭能显著降低土壤中Cu和Pb的生物有效性,是降低水稻籽粒中Cu含量的有效措施。     

生物炭调节盐化水稻土磷素形态及释放风险研究

为探明生物炭施用对盐化水稻土磷素形态及释放风险的影响,以滨海草甸盐化水稻土为基础,结合室内分析,研究了不同用量生物炭还田方式(CK:0 t·hm~(-2);B1:20 t·hm~(-2);B2:40 t·hm~(-2))条件下土壤磷含量、组分特征及磷素释放风险。结果表明:生物炭能提高土壤全磷、有效磷、总有机磷和总无机磷含量,提高幅度分别为:11.40%～35.70%、28.96%～46.63%、11.30%～29.19%和10.54%～25.98%。生物炭提高了土壤NaHCO_3浸提态磷(Ca_2-P)、NH_4AC浸提态磷(Ca_8-P)和NH_4F浸提态磷(Al-P)含量,随着施炭量的增加而增大,且各处理间差异显著;当施炭量为20 t·hm~(-2)时,土壤NaOH-Na_2CO_3浸提态磷(Fe-P)和闭蓄态磷(O-P)含量显著高于其他处理;施用生物炭对H_2SO_4浸提态磷(Ca_(10)-P)无显著影响。生物炭显著提高了土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量,但显著降低了土壤中等稳定性有机磷(MROP)含量,当施炭量为40 t·hm~(-2)时,土壤高等稳定性有机磷(HROP)含量最小,且显著低于其他处理。本试验中土壤的活性Al[Al(ox)]和活性Fe[Fe(ox)]均处于较高水平;施用生物炭显著提高了土壤磷吸持指数(PSI),增加了土壤固磷能力;土壤磷吸持饱和度(DPSS)为6.81%～8.34%,土壤磷释放风险指数(ERI)为54.55%～61.67%。综上所述,在本文试验条件下,施用生物炭可以改善盐化水稻土磷素状况,且不会增大土壤磷素释放的风险。     

减肥条件下生物炭施用方式对土壤肥力及酶活性的影响

为研究生物炭逐年施加和一次性施入4年后对土壤肥力和酶活性的影响，采用定位试验设置100%（F1）、80%（F2）和60%（F3）推荐施肥量的三种施肥水平×四种施炭量（CK：0 t·hm^-2，B1：2.6 t·hm^-2·a^-1，B2：13 t·hm^-2，B3：26 t·hm^-2）共12个处理，分析土壤氮磷钾养分含量和酶活性指标的变化，其中B1处理逐年施加，B2和B3处理一次性施加。结果表明生物炭对土壤氮素提高效果显著，其中全氮含量较对照处理提高23.08%~52.25%，硝态氮含量是对照的1.80~2.46倍，并随施炭量提高而增加，提升效果优于铵态氮。60%推荐施肥条件下，施加13 t·hm^-2和26 t·hm^-2生物炭土壤速效磷含量分别高于不施炭对照84.99%和159.23%。土壤全钾含量未因生物炭加入发生显著变化，但是速效钾含量较对照提高了18.99%~61.24%。土壤酶活性主要受生物炭施加方式的影响：逐年施加生物炭（B1）显著提高了酸性磷酸酶活性，但降低了土壤脲酶和过氧化氢酶活性，而一次性施炭可提高土壤脲酶活性。研究表明，生物炭对土壤氮磷肥力和速效钾肥力均有一定的提升效果，其中对氮素的提高效果最理想，可弥补减肥40%引起的土壤氮素降低。逐年施炭对土壤酶活性影响显著，新鲜生物炭中所含物质是影响酶活性的主要因素。     

施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化

通过2年4季的田间小区试验,研究了添加0~80 t·hm~(-2)果树枝条生物炭后,土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、p H、土壤活性有机碳(AOC)、土壤中活性有机碳(MAOC)、土壤高活性有机碳(HAOC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、碳库管理指数(CPMI)的变化及各指标之间的相关性。结果表明:在第四季作物收获后,随生物炭施用量的增加,TOC增加59.80%~180.52%、TN增加13.22%~20.92%、p H增加0.76%~1.28%;HAOC和CPMI均在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,分别较对照增加70.36%和52.43%;AOC前两季在生物炭用量为40 t·hm~(-2)时达到最大,后两季在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,而整个试验期内各施炭处理分别比对照增加18.46%~73.42%;WSOC在前三季随生物炭用量的增加而降低,且各施炭处理分别比对照低8.00%~42.77%。相关性分析表明,除MAOC外,上述各指标均与生物炭用量呈显著相关关系(P0.05)。研究认为,施用生物炭能提高土壤总有机碳、全氮含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为农田土壤可持续利用和生物炭作为土壤改良剂的应用提供科学依据和参考价值。     

添加生物质炭改良剂对土壤-烟草中重金属含量的影响

以贵州省遵义市务川县涪洋镇前进村科技园和湄潭县茅坪镇烤烟区土壤、烟叶为研究对象,选择生物质炭和生物质炭基肥作为改良剂,探究其对不同部位烟叶及对应土壤中As、Cd、Cr、Pb的削减效果。试验设置生物质炭（6000 kg·hm^-2）和生物质炭基肥处理（6000 kg·hm^-2）,以常规施肥处理为对照,分析添加生物质炭和生物质炭基肥对植烟土壤中重金属含量的影响。结果表明,与对照处理相比,生物质炭处理显著降低两试验点烟地土壤中As（务川：15.21%~31.71%;湄潭：13.9%~25.3%）和Pb（务川：15.37%~33.33%;湄潭：9.83%~20.7%）含量（P<0.05）,而对务川土壤中Cd含量及湄潭土壤中Cr含量无显著削减效果;同时显著降低两试验点烟叶中As（务川：中部和上部叶未检出;湄潭：中部和上部叶未检出）、Cd（务川：32.5%~41.2%;湄潭：64.0%~73.2%）、Cr（务川：8.33%~50.4%;湄潭：25.6%~62.5%）和Pb（务川：10.1%~69.8%;湄潭：19.6%~83.5%）含量（P<0.05）。生物质炭基肥处理显著降低务川试验点烟地土壤中As（11.5%~24.2%）、Cd（10.0%~33.3%）、Cr（11.0%~26.4%）和Pb（4.21%~26.1%）含量（P<0.05）,但对湄潭试验点烟地土壤中Cd含量影响并不显著;对务川试验点烟叶中Cd和Cr含量以及湄潭试验点烟叶中Pb含量无显著影响。各重金属元素主要累积在下部叶中,而上部叶累积较少。综上所述,添加生物质炭和生物质炭基肥能够显著降低两试验点土壤中As和Pb含量;生物质炭处理同时能够显著降低两试验点对应烟叶中As、Cd、Cr和Pb含量,且效果优于生物质炭基肥。     

施用玉米秸秆生物质炭对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

为探究不同施加量生物质炭对黑土中腐殖质组成和胡敏酸(Humic acid,HA)结构的影响,进行了盆栽试验研究,设置4个处理,分别为空白,生物质炭施加量为6、12、24 t·hm~(-2)。结果表明:施加生物质炭3年能明显提高土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量,SOC随施加生物质炭量增加而提高,不同处理SOC含量较空白分别上升3.61%、13.40%和30.64%;不同处理水溶性物质(Water-soluble substances,WSS)中有机碳含量较空白分别上升30.88%、86.29%和116.18%;不同处理胡敏素(Humin,Hu)中有机碳含量较空白分别上升5.44%、19.46%和51.16%;不同处理HA中有机碳含量较空白分别上升7.89%、13.60%和25%;不同处理富里酸(Fulvic acid,FA)中有机碳含量较空白降低13.11%、24.60%和45.90%。施加生物质炭3年,能使HA分子结构发生变化。相较于空白,不同处理H/C摩尔比值分别降低0.01%、0.03%和0.05%;相对于空白,不同处理O/C摩尔比值分别降低0.05%、0.11%和0.17%,不同处理在2920 cm~(-1)处相对强度分别提高0.38%、0.41%和0.49%,在1620 cm~(-1)处相对强度分别提高0.94%、0.24%和0.39%。施用生物质炭能提高HA缩合度,降低HA的氧化度,增加HA的脂族性和芳香性,使HA结构复杂化。     

小麦秸秆生物质炭对旱地土壤铅镉有效性及小麦、玉米吸收的影响

采用高(40 t·hm~(-2))、低(20 t·hm~(-2))两个不同施用量将小麦秸秆生物质炭施用到小麦-玉米轮作模式下的碱性旱地土壤,分析生物质炭对Pb、Cd污染土壤中小麦、玉米籽粒Pb、Cd的富集以及土壤Pb、Cd的生物有效性的影响。结果表明:旱地土壤中,小麦秸秆生物质炭在小麦、玉米两季均能有效提高土壤有机碳含量,两季最高增加量分别是对照的2.4倍和2.8倍;同时显著降低土壤Ca Cl2-Pb和Ca Cl2-Cd的含量,最大降幅分别达到53%和50%,进一步表现为小麦籽粒Pb、Cd含量的显著降低,降幅最高分别为43%和21%,但小麦籽粒Pb、Cd含量仍高于现行国家标准(Cd0.1 mg·kg~(-1),Pb0.2 mg·kg~(-1)),而对玉米籽粒Pb、Cd含量无显著影响。在对污染水平及施炭量的多因素方差分析中发现,20 t·hm~(-2)的施炭量可在短期内达到修复目的,而40 t·hm~(-2)施炭量的治理效果可至少维持两个生长季。因此,小麦秸秆生物质炭对碱性旱地土壤Pb、Cd污染的修复,主要是通过提高土壤有机碳含量以及生物质炭丰富的官能团对土壤Pb、Cd的吸附螯合及络合作用来降低土壤Pb、Cd的生物有效性,从而降低小麦籽粒的Pb、Cd富集,并且其持效性在一定生物质炭施用范围内随施用量的增加而延长。     

无害化污泥与钼尾矿配施对沙化潮土土壤质量的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙化潮土为研究对象,通过2012—2015年3年5季田间定位试验,选用经过无害化处理且符合国家相关标准的商业化污泥和钼尾矿产品,研究无害化污泥与钼尾矿施用对我国典型沙化潮土土壤质量指标的影响,为无害化污泥与钼尾矿资源化利用提供理论和技术依据。结果表明:45 t·hm~(-2)污泥(W3)与钼尾矿配施对沙化潮土有机质(SOM)的提升效果最明显,SOM在玉米季W3+75 t·hm~(-2)(M1)处理显著增加了165.10%,在小麦季W3+M2处理显著增加了106.10%(P0.05);相比单施同一水平污泥,污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施下土壤0.25 mm水稳性团聚体(WR0.25)含量,平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著升高了38.04%~60.24%,28.45%~45.27%和41.34%~67.77%(P0.05),对促进土壤形成水稳性团聚体以及提高水稳性团聚体稳定性的作用更为突出;45 t·hm~(-2)污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施对沙化潮土微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)提升效果最明显,在玉米季分别显著提高了235.52%和156.79%(P0.05),在小麦季分别显著提高了249.24%和128.32%(P0.05);单施污泥和污泥配施75 t·hm~(-2)钼尾矿处理土壤微生物量熵(q MB)在玉米季和小麦季分别显著提高了21.95%~46.25%和36.38%~71.17%(P0.05)。但污泥与高量钼尾矿配施,SMBC、SMBN和q MB较单施同一水平污泥和与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施的处理在玉米季分别下降了3.89%~19.85%、4.31%~17.86%和6.95%~33.47%,在小麦季分别下降了5.34%~23.24%、4.33%~28.08%和3.09%~32.33%,表明钼尾矿高量施用时会降低微生物活性。由灰色关联度分析方法得出,45 t·hm~(-2)无害化污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施(W3+M1)能显著提高沙化潮土SOM、SMBC、SMBN和q MB,并提高土壤平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),有效改善沙化潮土质量,在3年5季试验期间也未发现土壤和作物籽粒受到重金属污染。同时,W3+M1处理显著提升了土壤肥力等级至Ⅰ级,在此基础上,可以酌情不再施用污泥和钼尾矿。