土壤砷形态与生物有效性及其影响因素

世界范围内许多地区地下水和土壤受到不同程度的砷(As)污染,这对生态环境、农产品质量以及人体健康构成了极大的威胁.在地质活动与人为活动驱动下,砷在环境中不断转化,使得不同形态的砷引发了不同的环境效应,从而表现出不同的稳定性、移动性和毒性.土壤环境中砷的形态变化与其生物有效性密切相关,同时也受诸多因素影响.因此,为进一步...     

外源磷对湿地底泥砷形态及土壤酶活性的影响

通过模拟湿地环境进行土培试验,设置4个砷污染处理（0、50、150、600 mg/kg）,4个外源磷输入处理（0、0.2、2、20 mg/L）,培养60 d后对底泥理化性质、总砷及砷形态、土壤磷酸酶、脱氢酶和脲酶进行检测,分析砷污染底泥环境下外源磷输入对底泥无机砷形态分布以土壤酶活性的影响。结果表明：外源磷对砷污染底泥pH、EC值、DO值和Eh值的影响显著;外源磷输入能显著降低底泥总砷的含量,并且底泥砷的生物有效性系数随着输入外源磷的增加而降低;砷对3种土壤酶的抑制程度为磷酸酶>脱氢酶>脲酶,外源磷对砷污染湿地底泥脱氢酶有显著的激活效应;脲酶对砷污染不敏感,600 mg/kg处理对脲酶活性有一定抑制作用,外源磷对脲酶活性有一定激活作用;磷酸酶活性与底泥砷浓度存在显著负相关关系,外源磷能提升底泥磷酸酶活性。外源磷能有效降低底泥总砷的含量,同时外源磷对底泥砷的土壤酶毒性有缓冲作用,对土壤酶活性具有保护效应。     

硫素对土壤砷生物有效性与水稻吸收的影响研究

为探讨硫素添加对土壤-水稻系统中砷迁移转化的影响,通过在添加砷的污染土壤中施加不同形态硫素,采集全生育期土壤溶液和成熟期水稻植株样品,分析硫素添加对砷移动性、生物有效性以及水稻砷吸收的影响。结果表明:微生物在影响土壤溶液中Fe(Ⅱ)和砷的移动性方面起到了重要作用,灭菌处理与不灭菌处理差异较大;硫素的添加降低了根际、非根际土壤溶液中砷的移动性,降低了As(Ⅲ)的浓度,从而降低了砷的毒性;硫素添加也降低了根际土壤中砷的生物有效性,相同硫含量的硫酸钠比单质硫的影响更显著。硫素添加促进了水稻的生长,促进了水稻根表铁膜的形成,一定程度降低了水稻地上部对砷的累积,但是过量硫素的施用可能会增加水稻米粒中砷的累积。     

磷肥施用对土壤中砷生物有效性的影响

通过盆栽试验.研究了钙镁磷肥和过磷酸钙对土壤砷的生物有效性的影响.结果表明,施用钙镁磷肥和过磷酸钙能显著促进小白菜的生长,与对照相比生物量分别提高了约149%和119%;施磷可显著提高土壤有效态砷含量,其中钙镁磷肥高、低施肥量处理分别比对照增加了52.2%和20.9%,过磷酸钙高、低量施肥处理比对照分别提高了15.0%和5.5%;在同一施磷水平下,钙镁磷肥处理的土壤中有效态砷含量明显高于过磷酸钙处理,施磷可导致小白菜对砷的吸收总量显著增加(P〈0.05).施用钙镁磷肥处理的小白菜砷吸收量的增加幅度较大.磷肥施用可在一定程度上提高土壤中砷的生物有效性,其中施用钙镁磷肥比过磷酸钙的效果更为明显.     

薄膜扩散梯度技术评价土壤砷生物有效性研究

【目的】探讨薄膜扩散梯度技术（Diffusive Gradients in Thin Films Technique, DGT）在表征土壤砷生物有效性方面的准确性与优势,为正确评价土壤砷污染风险提供新技术。【方法】采用盆栽试验研究DGT方法测定土壤砷有效浓度（CE）、土壤孔隙水中砷含量、NaHCO3提取态砷含量、NH4Cl提取态砷含量及土壤总砷含量与油菜体内吸收砷量之间的关系,并初步尝试利用DGT测定结果和DIFS（DGT Induced Fluxes in Sediments and Soils）模型对土壤中砷的迁移过程进行模拟。【结果】DGT测定土壤砷有效浓度（CE）与植物吸收砷量之间均存在极显著相关关系,决定系数（R2）为0.990,DIFS模型模拟结果表明砷生物有效性高的土壤,具有较高的解析速率（kb）和较短的特征响应时间（Tc）。【结论】 DGT能较准确地表征土壤砷生物有效性,并可根据DIFS模型计算出土壤中砷迁移动力学参数,有助于进一步阐释土壤中砷的生物有效性。     

模拟酸雨条件下铁硅材料和生物炭对土壤镉砷形态及生物有效性的影响

采用温室盆栽实验,研究了模拟酸雨条件下铁硅材料、鸡粪及其高温裂解生物炭单施或复配对土壤Cd、As形态及生物有效性的影响。结果表明:酸雨导致土壤p H值显著降低,并提高土壤有效态Cd、As含量,几种钝化剂的添加能提高土壤p H值0.41~1.34个单位,铁硅材料与生物炭组合能显著降低土壤Cd、As有效态含量。酸雨对蔬菜的生长有显著抑制作用,并促进重金属在蔬菜体内积累,且显著增加铁硅材料和生物炭单一处理蔬菜对Cd、As的吸收,而铁硅材料与生物炭复合处理可以有效抵御酸雨的不良影响。土壤重金属的化学形态分析显示,酸雨处理显著提高土壤中水溶交换态Cd(1 mol·L-1Mg Cl2提取)比例,降低有机硫化物态和残渣态Cd比例。铁硅材料与生物炭复合处理(IS+BC700)土壤中水溶交换态Cd显著降低,土壤中Cd形态主要向铁-锰氧化物结合态和有机硫化物结合态转化且土壤中残渣态Cd比例升高,从而显著降低其生物有效性。IS+BC350组合处理显著降低土壤中非专性吸附态As比例。本研究表明铁硅材料与生物炭的组合可以有效缓解酸化条件下镉砷复合污染农田土壤重金属对作物的毒害作用。     

酸化方式对土壤中铜的形态及生物有效性的影响

为了探明不同土壤酸化方式对土壤中Cu的形态及生物有效性的影响,采集了湖北黄棕壤和山东寿光潮土两种不同程度Cu污染土壤,采用直接酸化(硫酸、T1)、模拟施肥(硫酸铵酸化、T2)和模拟人工酸雨(T3)三种土壤酸化措施,研究不同酸化方式对土壤中Cu的形态变化及芥蓝对Cu吸收、转化的影响。试验结果表明:在两种土壤中,随着土壤酸化程度的加剧,芥蓝生物量均显著降低(P0.05),而茎叶中Cu含量显著增加;在潮土中芥蓝植株Cu浓度最大值是最小值的1.43倍,黄棕壤中则为1.50倍。随土壤酸化程度增加,土壤中0.1 mol-Mg Cl2可交换态Cu的含量显著增加:潮土中,随着p H降低,交换态铜含量最大增加10.7%,比对照增加了451.5%;黄棕壤中,随着p H降低,土壤中可交换态Cu含量从2.33%增加到12.07%,比对照增加了418.0%。芥蓝茎叶中Cu含量与土壤交换态Cu间呈极显著的正相关关系,相关系数达0.763以上;在两种土壤中,不同酸化措施的土壤中Cu有效态含量与土壤p H呈显著的线性负相关[lg(EXC)=-alg(p H)+b],线性方程的斜率在-0.314~-0.352之间,基于方程斜率可知,在降低相同p H值条件下,各酸化措施对土壤中Cu的活化顺序为T3T2T1,由此可以推断,降低相同p H值条件下,由酸雨导致的土壤中重金属的活化程度大于施肥和工业废水的酸化作用。     

氮肥施用量对豫东黄潮土区不同肥力土壤大蒜产量的影响

以头薹兼用型品种宋城大蒜为供试材料,研究了氮肥施用量对豫东黄潮土区不同肥力土壤大蒜产量的影响。结果表明:在磷、钾肥适宜水平下,高、中、低产田氮肥施用量与蒜头产量均呈二次曲线函数关系。高产田在施磷(P2O5)180.0 kg/hm2、钾(K2O)300.0 kg/hm2的条件下,最佳施氮量354.0 kg/hm2,最佳经济产量为22 209.0 kg/hm2;中产田在施磷(P2O5)135.0 kg/hm2、钾(K2O)240.0 kg/hm2的条件下,最佳施氮量288.0 kg/hm2,最佳经济产量为17 041.5 kg/hm2;低产田在施磷(P2O5)90.0 kg/hm2、钾(K2O)180.0 kg/hm2的条件下,最佳施氮量264.0 kg/hm2,最佳经济产量为12 511.5 kg/hm2。     

氮肥施用量对甘薯生长、含氮量及产量的影响

以兼用型甘薯品种郑红22为试验材料,探讨不同氮肥施用量对甘薯生长、含氮量及产量的影响。结果表明,甘薯地上部鲜质量随施氮量的增加及生长时间的延长均不断增加;地下部鲜质量随生长时间的延长而不断增加,随施氮量的增加先升高后降低;地上部鲜质量与地下部鲜质量的比值随生长时间的延长而不断降低,随氮肥施用量的增加先降低后升高。甘薯地上部干物质含氮量和地下部干物质含氮量均随生长时间的延长而不断降低,随施氮量的增加先升高后降低;地上部干物质含氮量与地下部干物质含氮量的比值随生长时间的延长不断升高,总体上随施氮量的增加而增加。鲜薯产量随施氮量增加先升高后降低,以施氮量75 kg/hm2处理最高,为43 819.44 kg/hm2。相关性分析结果显示,地上部鲜质量与地上部干物质含氮量呈显著正相关,地下部鲜质量及地下部干物质含氮量均与鲜薯产量呈显著正相关,地上部鲜质量与地下部鲜质量的比值与地下部干物质含氮量呈显著负相关。     

氮肥施用量对菜豆前期产量和土壤碱解氮的影响

通过田间小区试验,研究了氮肥不同用量对露地菜豆前期产量、经济效益以及土壤碱解氮的影响。试验结果表明：随着氮肥用量的增加,菜豆的前期产量和经济效益以纯氮用量为178kg／hm^2时达到最高,分别为8690．48kg／hm^2和32222．00元／hm^2,各处理间差异显著。氮肥用量增加,土壤碱解氮含量增加,二者呈正相关,相关系数为0．8565。过量施用氮肥会降低菜豆的前期产量和效益,菜豆露地栽培的最适宜施氮量是178kg／hm^2。     

控释氮肥对洋葱-棉花套作体系产量及土壤氮含量的影响

2012—2013年在济宁市鱼台县,通过大田试验研究了速效氮肥和控释氮肥在0、100、200、300 kg·hm-2 4个氮素水平下对洋葱-棉花套作体系产量及土壤氮素含量变化的影响。结果表明:氮素用量200、300 kg·hm-2时,速效氮肥和控释氮肥处理棉花产量显著高于氮素用量100 kg·hm-2处理;氮素用量100、200 kg·hm-2时,控释氮肥棉花产量较速效氮肥处理分别显著增加17.3%和7.7%;施氮200 kg·hm-2的控释氮肥处理较氮素用量100 kg·hm-2的控释氮肥处理的籽棉显著增产14.5%,但与施氮300 kg·hm-2的控释氮肥处理相比差异不显著。控释氮肥较速效氮肥更能提高0~20 cm土层NO-3-N的含量,但对土壤中NH+4-N含量无显著影响。施用控释氮肥能够提高洋葱和棉花产量,施氮量为200 kg·hm-2的控释氮肥处理为本试验条件下的最优施肥处理。     

稳定氮肥用量和施用方式对水稻产量和氮肥效率的影响

通过田间小区试验,研究了稳定氮肥用量及施用方式对水稻产量、氮素累积量、氮肥利用效率、经济效益及土壤养分含量的影响。结果表明,与不施稳定氮肥相比,100%稳定氮肥一次施用、100%稳定氮肥分次施用、85%稳定氮肥一次施用和70%稳定氮肥一次施用分别增产53.1%、61.6%、39.7%和36.7%,植株地上部氮素总累积量分别增加64.0%、80.9%、36.0%和32.3%,经济效益分别增加50.4%、59.5%、37.4%和34.5%。与农民习惯等氮施肥相比,稳定氮肥一次施用和分次施用分别增产5.7%和11.6%,植株地上部氮素总累积量分别增加9.9%和21.2%,经济效益分别增加5.8%和12.2%。等氮施用稳定氮肥较农民习惯施肥促进水稻对氮素的吸收累积,提高了产量,分次施用达到显著性差异。稳定氮肥一次施用和分次施用氮肥表观利用率和农学效率高于农民习惯施氮,且分次施用达到显著性差异,生理效率和偏生产力3处理无显著性差异。施用稳定氮肥能够提高土壤碱解氮含量,且随着施用量增加而增大。稳定氮肥施氮量在240 kg N·hm^-2且基肥与分蘖肥6:4分次施用时,能较好地协调水稻高产与稳定氮肥合理利用的统一。     

氮肥配施秸秆和厩肥对土壤易矿化氮和微生物态氮的影响

[目的]通过田间试验研究氮肥配施秸秆和厩肥对冬小麦季土壤易矿化态氮和微生物态氮的影响。[方法]试验设7个处理：不施秸秆、氮肥和厩肥;单施氮肥;麦秸＋氮肥;麦秸加倍＋氮肥;麦秸＋氮肥＋厩肥;玉米秸秆＋麦秸＋氮肥;玉米秸秆＋麦秸＋氮肥＋厩肥,以此来研究氮肥配施秸秆和厩肥对冬小麦季土壤易矿化态氮和微生物态氮的影响。[结果]在氮肥配施秸秆和厩肥下,冬小麦季土壤易矿化态氮和土壤微生物态氮数量均以冬前数量为最高,追施氮肥配施秸秆与厩肥对土壤易矿化态氮和土壤微生物态氮数量虽有增加,但增加幅度不大。[结论]通过氮肥配施秸秆和厩肥能够增加冬前土壤矿化态氮和微生物态氮的含量,对补充冬小麦返青后土壤无机态氮的不足,提高氮肥利用率具有重要意义。     

氮钾肥配合施用对小麦养分吸收及土壤肥力的影响

1996～1997年在豫西褐土区进行了氮钾肥不同用量试验,探讨了高产条件下小麦的吸肥规律和施肥对土壤养分所产生的影响。结果表明,施肥量与小麦吸收养分的数量及土壤养分含量三者之间存在着显著的正相关关系;小麦吸收养分的高峰期是拔节期—开花期,一生吸收氮、磷、钾养分的数量分别为每公顷215．4kg、66．4kg和218．8kg,三者之比为3．10∶1∶3．14。     

不同氮肥用量及施用模式对直播油菜产量的影响

开展5个氮肥施用水平、3种不同施用模式的油菜直播田间试验,结果表明:在相同氮肥用量情况下,尿素分次施用在油菜不同部位生物量和氮素积累量以及氮肥利用率高于尿素一次性施用处理;氮肥用量在中高氮量下,油菜专用缓控释氮肥的地上部总积累量及氮肥利用率大于施用尿素处理;氮肥在氮肥用量达到180 kg/hm~2时油菜不同部位生物量和氮素积累量以及氮肥利用率达到最大。     

不同种类氮肥对日光温室土壤环境及土壤肥力的影响

等量施氮条件下,对日光温室生菜施以不同种类氮肥,探讨其对温室土壤环境及土壤肥力的影响。结果表明,温室土壤可溶性盐含量、EC、p H均随温室生产过程而增大,不同种类氮肥影响土壤环境及土壤肥力的变化进程;化学肥料显著提高土壤可溶性盐、EC,硝酸钙、尿素显著提高土壤p H,加速了土壤环境恶化,施用有机肥或有机肥尿素配施则有效减缓土壤可溶性盐、EC、p H的变化,减缓土壤环境恶化;施用有机肥、有机肥和尿素配施能显著提高土壤有机质含量和碱解氮含量,一定程度提高土壤速效P、速效K含量,提高土壤肥力水平。     

不同追肥浓度对生菜生长、氮素利用及土壤环境的影响

以生菜为研究对象,在基肥氮素用量相同的条件下,研究了两种复合肥的追肥浓度对生菜生长、氮素利用及土壤环境的影响。结果表明,(1)在发芽期和幼苗期,施用基肥可以明显促进生菜植株生长;发棵期,在低追肥浓度5%时,复合肥料1、2获得的最大干物质积累量分别为4.02 g和3.18 g;产品器官形成期,在中追肥浓度10%时,复合肥料1、2获得的最大干物质积累量分别为16.24 g和13.72 g。复合肥料1、2在低追肥浓度5%时产量最高,分别比次高产增产22.05%和30.85%。(2)植株全氮含量和肥料氮素利用率随着追肥浓度的增加呈现先升高后降低的趋势。复合肥料1,植株全氮含量和肥料氮素利用率均在低追肥浓度5%时取得最大值,分别为3.97 g/kg和38.08%;复合肥料2,肥料氮素利用率在低追肥浓度5%时取得最大值48.17%,植株全氮含量则在中追肥浓度10%时取得最大值4.02 g/kg,但两追肥浓度下植株的全氮含量差异不大。(3)不同追肥处理,复合肥料1在中追肥浓度10%时土壤的全氮含量最低,为0.95 g/kg;复合肥料2在低追肥浓度5%时土壤的全氮含量最低,为0.87 g/kg,但两追肥浓度下土壤的全氮含量均比对照组高;不同追肥浓度对10~20 cm中层次的土壤致酸作用较明显,此外施肥也在一定程度上增加了土壤有机质含量。综合以上指标的测定,为实现生菜的优质高产,建议追肥浓度以5%~10%为宜,产品器官形成期可以适当增加追肥浓度。