稳定化处理对底泥利用后土壤重金属形态及蔬菜重金属含量的影响

采用小区试验,研究了石灰+钙镁磷肥、海泡石+磷酸二氢钙以及钙镁磷肥3种不同稳定剂对底泥利用带来的重金属污染农田土壤的稳定化效果,以及对空心菜、苦瓜、柿子椒和长豆角4种蔬菜吸收重金属的影响。结果表明,3种稳定剂均能有效降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性,减少蔬菜对重金属的吸收。处理后土壤中的Cd、Pb、Cu、Ni、Zn的弱酸提取态含量均显著降低,最大减少率分别为40.95%、83.87%、67.22%、65.32%和71.61%,Cd稳定化效果最好的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),而综合所有元素稳定化效果最优的处理是MP(钙镁磷肥)。处理组蔬菜可食部分中重金属含量均低于《食品中污染物限量》的相关限值,重金属含量的最大减少率分别为85.69%(Cd)、100.00%(Pb)、77.91%(Cu)、64.97%(Ni)、70.93%(Zn),空心菜重金属含量减少最大的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),3种处理之间对减少苦瓜、柿子椒和长豆角重金属吸收的差异不显著。空心菜对重金属的平均富集系数大于苦瓜、柿子椒和长豆角。总体来讲,稳定剂可以有效修复底泥利用带来的土壤重金属轻度污染,确保种植蔬菜的食品安全性。重金属轻微污染或稳定化处理后的农田可以根据重金属种类、含量和有效性,种植不同富集能力的蔬菜,以保证其食品安全性。     

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。     

石灰对土壤中Cd和Zn形态及对水稻有效性的影响

为了明确石灰对土壤中Cd、Zn形态的影响,探讨Cd、Zn各形态含量与水稻糙米中Cd、Zn含量之间的关系,本研究采用盆栽试验,通过BCR法提取不同化学形态的Cd、Zn。结果表明,施用石灰明显提高了土壤的p H值,减少了土壤中弱酸提取态Cd、Zn含量,增加了土壤可还原态和残渣态Cd、Zn含量。土壤p H值与弱酸提取态Cd、Zn含量之间呈极显著性负相关,而与残渣态Cd、Zn含量呈极显著性正相关,表明石灰通过提高土壤p H值促使Cd、Zn从弱酸提取态向残渣态转化,从而降低土壤中Cd、Zn的有效性。弱酸提取态Cd、Zn含量与水稻糙米中Cd、Zn含量呈显著正相关,因此,通过施用石灰降低土壤弱酸提取态Cd、Zn含量,可减少土壤中Cd、Zn在糙米中的累积。石灰的施用也降低了根表铁膜中Cd、Zn的含量,但铁膜中Cd、Zn含量与土壤弱酸提取态Cd、Zn含量、根系中Cd、Zn含量之间的关系较复杂,表明了根表铁膜对水稻吸收Cd、Zn影响的复杂性。石灰对土壤中Cd有效性的抑制程度大于Zn。     

几种矿物材料对Cd污染土壤中Cd形态分布及植物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料不同添加量对Cd污染土壤p H、有效Cd、Cd形态分布及小白菜生物量、Cd含量的影响。结果表明:几种矿物材料均可显著提高土壤p H,并显著降低土壤有效态Cd含量,且降低幅度随添加量的增加而增大。与对照相比,添加矿物材料后土壤p H提高0.1~0.7个单位,有效Cd含量降低9.19%~18.92%。几种矿物材料对土壤Cd形态的影响均以酸提取态和残渣态的变化较为明显,酸提取态Cd比例降低3.27%~8.68%,残渣态Cd比例升高1.35%~4.75%,添加海泡石和钠基膨润土处理的变化更为突出。小白菜地上部和根部Cd含量随矿物材料用量的增加而降低,分别较对照降低16.03%~42.95%和20.69%~50.34%,海泡石、钠基膨润土和石灰的降低效果更好。值得注意的是,除海泡石和钙基膨润土外,施用钠基膨润土、汉白玉和石灰在降低小白菜Cd含量的同时亦可造成其地上部生物量的显著降低。     

不同钝化剂对水稻田镉污染的修复效应

通过大田试验,分析不同钝化剂对水稻田土壤镉(Cd)污染的修复效果及对水稻生长的影响。结果表明,石灰、生物炭、有机肥、钙镁磷肥处理均能显著增加土壤pH值,分别增加12.9%、5.7%、4.7%和5.5%。石灰、生物炭与钙镁磷肥处理能显著降低土壤有效态Cd含量,降低作用表现为石灰>生物炭>钙镁磷肥,分别降低50.0%、33.7%与15.1%。石灰、有机肥、钙镁磷肥处理能显著增加水稻产量,增幅分别达16.2%、20.1%和11.1%。石灰处理的水稻籽粒中Cd含量下降幅度最大,达41.3%。石灰对Cd污染水稻田土壤修复方面表现出高效的修复潜力,可为浙江省水稻田Cd污染土壤修复治理提供科学依据。     

土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤Cd形态与水稻Cd积累的影响

【目的】镉(Cd)是一种有毒重金属，稻田Cd污染和稻米中Cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤Cd化学形态变化及水稻吸收积累Cd的影响，为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象，通过大田原位修复试验，在等量氮磷钾养分投入条件下，研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、Cd形态含量变化以及水稻各部位Cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比，添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量，增幅为13.19%，而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC，同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态Cd含量和土壤酸可提取态Cd含量，其中AF和CMF处理土壤酸可提取态Cd含量显著降低了8.84%和8.37%，促进了土壤Cd由活性强的形态向稳定态转化；通过BCR法分析土壤中Cd的4种化学形态发现，各处理土壤化学形态Cd含量大小均表现为残渣态>...     

Cd污染对3种类型土壤酶活性及Cd形态分布的影响

【目的】认识3种类型土壤酶活性对Cd污染的响应特征,以及Cd形态分布受土壤类型的影响。【方法】采用室内培养的方法,向紫色土、冲积土和黄壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模拟不同程度镉污染,测定土壤关键酶活性及Cd的形态分布特征;【结果】Cd污染均抑制了3种土壤的蔗糖酶活性,伴随污染的加剧,抑制作用更显著,尤其是冲积土;Cd污染对冲积土脲酶活性有显著的激活作用;3种土壤的酸性磷酸酶对Cd污染的响应表现出"低促高抑的效应";随土壤中Cd2+浓度的增大,冲积土的碱性磷酸酶活性降低,其余两种土壤的碱性磷酸酶没有显著变化。Cd污染处理下,紫色土中Cd的形态分布均表现为:可还原态残渣态可氧化态弱酸提取态。黄壤和冲积土在1 mg/kg时,Cd的各形态分布为:弱酸提取态残渣态可氧化态可还原态;随着Cd含量的增加,冲积土和黄壤中弱酸提取态Cd和可还原态Cd的比例有较大幅度的增加,残渣态Cd的比例下降。【结论】紫色土和黄壤中的土壤酶活性受到Cd污染影响较小,冲积土的酶活性受到的影响较大;冲积土和黄壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收,生态安全存在更大的隐患。     

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。     

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。     

磷强化米饭残渣生物炭对土壤中Cd的稳定化

为探讨磷强化生物炭材料的环境应用,将餐厨米饭残渣掺杂磷酸二氢钙后在600℃下进行缺氧热解制成磷强化餐厨米饭残渣生物炭（EFB）,同时制备未强化生物炭（FB）,并对其进行表征;此后,将两种生物炭分别按0（对照CK）、1%和3%的比例施于Cd污染土壤（总Cd含量14.47 mg·kg^-1）中,进行30 d的培养试验和30 d的小芥菜盆栽试验,以探究FB和EFB对污染土壤中Cd稳定化的影响。结果表明：相比于FB,EFB具有较高含量的磷和较多的焦磷酸钙、三斜磷钙石和羟基磷灰石等磷酸盐矿物,且这些磷酸盐矿物能通过表面沉淀的方式降低Cd的迁移能力。相比于CK,添加FB和EFB能提升土壤pH和电导率,降低土壤有效态Cd含量,促使Cd从弱酸提取态和可交换态向可氧化态和残渣态转化,促进土壤磷素供给和小芥菜生长,并以3% EFB处理效果最为显著。盆栽实验中,与CK处理相比,1% FB、3% FB、1% EFB和3% EFB处理使小芥菜茎叶干质量分别提高了44.28%、136.53%、91.88%和189.67%,小芥菜茎叶部位的Cd含量分别降低了38.17%、81.74%、74.59%和91.08%。研究表明,将餐厨米饭残渣制备为生物炭材料FB和EFB,均可促进污染土壤Cd的稳定化,且EFB的应用效果更为显著。     

钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响,通过盆栽试验,将6种复配钝化剂[石海剂(LS)、石磷剂(LP)、石殖酸(LH)、海磷剂(SP)、海殖酸(SH)、磷殖酸(PH)]施用在Cd污染土壤中后种植玉米,间作超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行研究。结果表明,玉米与伴矿景天间作与单作相比较,玉米单株生物量显著上升了12.2%～52.4%,玉米植株Cd含量显著降低了10.0%～38.9%,玉米Cd转运系数显著降低,伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%～73.4%;两种种植模式中,石海剂处理下的玉米单株生物量最大,玉米茎叶中Cd含量最低,符合国家饲料卫生标准,玉米Cd累积量较对照显著降低;间作模式中,石海剂和石殖酸处理下,伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。     

3种改良剂对不同土壤-水稻系统中Cd行为的影响

通过水稻盆栽试验,研究了钙镁磷肥、石灰和硅肥作为土壤改良剂对几种中度污染水稻土中Cd的赋存形态以及对水稻生长的影响和改善糙米品质安全性的作用。结果表明,由于各种改良剂的性质和改良机理上存在差异,改良效果各不相同,其中硅肥的改良效果最好,其次是钙镁磷肥,然后是石灰。虽然3种改良剂均能降低土壤中有效态Cd以及糙米和秸秆中Cd的含量,使稻米质量符合国家食品卫生安全标准,但土壤性质的不同会影响改良剂的效果。同一改良剂施用在红壤上的效果最为明显,其次是黄泥土,而呈碱性的潮黄土由于土壤有效态Cd的含量明显低于前两种土壤,施用改良剂后糙米和秸秆中的Cd含量虽有所降低,但改善效果不太明显。     

施用钝化剂对镉污染稻田土壤微生物学特征的影响

以镉污染稻田土壤为研究对象,以土壤的微生物生物量、主要酶活性及土壤真菌和细菌的种群结构为指标,采用熏蒸提取法、常规酶学分析和末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等方法,研究石灰(L)、钙镁磷肥(P)、海泡石(S)和腐植酸矿粉(H)4种钝化剂储备性施用对土壤微生物的影响。结果表明,镉污染稻田储备性施用钝化剂对土壤的微生物生物量碳(Cmi)c及磷酸酶和脲酶的活性均无显著影响,但施用石灰和海泡石可使土壤微生物生物量氮(Nmi)c分别降低33.0%和33.8%,施用钙镁磷肥使Nmic增加44.9%;施用钝化剂对土壤酶活性的影响有限,仅海泡石处理的过氧化氢酶活性显著提高(增幅达19.0%)。T-RFLP的结果表明,施用海泡石和腐植酸矿粉可使土壤真菌多样性显著降低,且4种钝化剂处理均可不同程度的导致原有T-RF片段缺失和新的T-RF片段产生,表明施用钝化剂在镉污染土壤修复过程中使土壤微生物的种群结构发生变化。     

海泡石及钙镁磷肥对烟草主要农艺性状及吸收镉的影响

采用田间小区试验,研究海泡石和钙镁磷肥在400、800 g/m2处理水平下对烟田土壤有效态Cd含量、土壤pH值、烟草Cd含量及主要农艺性状的影响。结果表明,在本试验条件下,海泡石和钙镁磷肥均能有效降低烟田土壤中有效态Cd含量,减少土壤Cd向烟草各组织的迁移转运,2种材料的效果差异不显著;施用海泡石和钙镁磷肥均能小幅度提高土壤pH值,但不能过量施用;400 g/m2钙镁磷肥处理能提高烟叶鲜重,800 g/m2钙镁磷肥和海泡石处理对烟叶鲜重、株高、有效叶数均无显著影响。     

不同改良剂对镉污染土壤的改良效果和对水稻光合特性的影响

采用盆栽试验,研究赤泥、石灰和海泡石对Cd污染土壤的改良效果和水稻光合特性的影响。结果表明:施赤泥、石灰和海泡石均能有效促进土壤交换态Cd的稳定,有利于Cd的固定,其中以赤泥对Cd的钝化效果最佳;与对照相比,赤泥处理的水稻增产幅度较大,为11.41%,海泡石处理的水稻产量略有提高,石灰处理的水稻产量略有下降;不同改良剂均能增加水稻剑叶的叶绿素含量(SPAD值)、气孔导度、净光合速率、胞间CO2浓度及蒸腾速率,其中以施赤泥处理效果最好,分别比对照提高6.63%、8.59%、6.93%、11.95%、5.42%;不同改良剂处理水稻剑叶面积均有不同程度的上升,添加赤泥更能缓解Cd污染对水稻生长的影响。     

不同土壤调理剂对酸性土壤的改良效果

[目的]模索施用不同土壤调理剂对酸性土壤的改良效果。[方法]供试品种早造为盐两优888,晚造为金稻优998,共设4个处理,研究钙镁磷肥、石灰、硅钙肥等土壤调理剂对酸性土壤的改良效果。[结果]在中潜底酸性稻田施用钙镁磷肥、石灰、硅钙肥等土壤调理剂,可提高土壤有机质、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁和p H,以施用钙镁磷肥加土壤调理剂效果最佳,早、晚造的有机质和全氮含量比对照分别高出1.50、0.17和1.70、0.10 g/kg,早、晚造的速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量比对照分别高出0.20、4.00、16.60、1.60和0.19、5.00、18.50、1.70 mg/kg。同时,钙镁磷肥加土壤调理剂能提高水稻产量,早、晚造分别比对高出499.5、598.5 kg/hm~2,增幅达7.38%、12.20%,经方差分析均达极显著差异水平。[结论]施用土壤调理剂有利于水稻的生长发育,以施用钙镁磷肥加土壤调理剂对土壤的改良效果最好。