炭基有机肥配施菌糠木醋液对污灌区土壤铬形态及玉米吸收的影响

为了给炭基有机肥与菌糠木醋液的有效使用及重金属污染土壤修复等提供参考,探讨炭基有机肥与菌糠木醋液配施在玉米不同生育时期对污灌区土壤中铬(Cr)形态和玉米吸收Cr的影响,采用盆栽试验(10 kg土),研究了不同用量炭基有机肥(100、200、300 g)及其配施菌糠木醋液(1 m L)在玉米不同生育期对土壤各个形态Cr的含量、玉米各部位Cr的含量及玉米对Cr的富集与转移能力的影响。结果表明:不同用量炭基有机肥与菌糠木醋液配施后,在玉米的抽穗期与成熟期,土壤pH值与CK相比显著升高;在成熟期,与CK相比,土壤可交换态、碳酸盐结合态与有机结合态Cr含量分别平均降低了46. 75%、38. 89%与17. 68%,铁锰氧化态与残渣态Cr含量分别平均增加了21. 99%与33. 38%,且配施菌糠木醋液后炭基有机肥对于降低土壤中碳酸盐结合态Cr含量的效果更好;与CK相比,玉米各部位对Cr的富集系数均有不同程度的降低,而茎与叶部对Cr的转移系数均有不同程度的增加,不同用量炭基有机肥及其配施菌糠木醋液处理均能促进玉米生长,减少玉米各部位对Cr的吸收。炭基有机肥配施菌糠木醋液可以作为土壤改良剂应用在农田土壤Cr污染修复方面。     

菌糠对污灌区不同作物种植土壤重金属铜和铬形态的影响

为了给菌糠改善土壤重金属污染提供理论参考,探究菌糠对污灌区种植不同作物的土壤中重金属铜和铬形态的影响,针对污灌区土壤,采用田间试验,对玉米、高粱、糯玉米3种作物基施菌糠后,在作物成熟期采集土壤样品,研究了重金属铜、铬总量及不同形态的分布变化。结果表明:菌糠的施用增加了污灌区土壤中铜、铬总量的降低幅度,与不施菌糠相比,3种作物种植后土壤中的铜、铬总量都呈现减少趋势。在不施用菌糠土壤中,Cu含量减少率在3.17%~16.20%,Cr含量减少率在5.00%~15.40%;在施用菌糠的土壤中,Cu含量减少率在6.17%~18.60%,Cr含量减少率在8.94%~20.60%;菌糠的施用提升了碳酸盐结合态、有机结合态、残渣态铜和铬的减少率,除可交换态铜含量呈增加趋势外,其余各形态铜和铬均呈减少趋势。3种土壤中,种植玉米的土壤中铜、铬各个形态的含量减少率显著高于种植其他两种作物的土壤,这与土壤中铜、铬全量的减少率规律一致。除种植玉米的土壤中铁锰氧化物结合态铜的含量外,种植其他两种作物的土壤施加菌糠后,铜、铬各个形态含量的减少率均高于不施用菌糠土壤,说明施用菌糠可以促进重金属铜和铬碳酸盐结合态、有机结合态、残渣态的减少,降低土壤中的重金属含量。     

不同生物质炭对污灌区土壤铜形态及玉米吸收转运富集的影响

【目的】研究菌糠生物质炭对污灌区土壤重金属铜形态及玉米吸收转运富集的影响,横向比较3种菌糠生物质炭和玉米秸秆生物质炭及水稻稻壳生物质炭对其效果的优劣。【方法】通过盆栽试验,对施用5种生物质炭的山西某污灌区土壤中重金属铜形态及玉米各部位重金属铜含量和玉米各部位对重金属铜元素转运及富集系数进行分析。【结果】5种不同生物质质炭处理土壤中可交换态铜含量均低于空白对照,其中灵芝菌糠生物质炭处理土壤中可交换态铜含量最低,为1.005 mg/kg,比空白对照降低31.4%;土壤中碳酸盐结合态铜含量比空白对照均为减少,猴头菇菌糠生物质炭处理土壤中碳酸盐结合态铜含量减少量最多,数值降到5.91 mg/kg,比空白对照降低40.65%;除了猴头菇菌糠生物质炭处理土壤中铁锰氧化物结合态铜含量比空白对照升高2.25%之外,其余4种处理土壤中铁锰氧化物结合态铜含量均有所下降;有机结合态铜含量变化不一致,残渣态铜含量比空白对照均有所上升,上升最多的是猴头菇菌糠生物质炭处理的土壤,含量为104.55 mg/kg,比空白对照增加15.76%;各处理之间玉米对铜元素的转运系数均小于1,不同处理玉米对铜的富集系数变化均不统一。【结论】5种不同生物质炭均可以增加土壤中非活性态重金属铜含量,并降低活性态铜含量,为有效利用生物质炭、降低重金属污染土壤中铜的有效性提供一定的科学依据。     

菌糠与生物炭配施对玉米生理特性及Cu累积的影响

[目的]为了利用菌糠与生物炭修复石灰性土壤与植物中Cu污染并确定最佳配施比例以达到修复效果。[方法]通过盆栽试验,研究了生物炭(100g)与菌糠(单施与配施)对石灰性Cu污染土壤中玉米生理特性及Cu累积的影响。[结果]在幼苗期,生物炭与300g菌糠配施处理对提高玉米植株高度效果最好,较对照组提高26.7%。生物炭与300g菌糠配施处理时玉米中叶绿素含量最高,较对照提高71.16%。单独施用300g菌糠处理时,植物体内丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量最低,较对照降低57%;过氧化氢酶活性(Catalase,CAT)最高,较对照高出63%。在成熟期,生物炭与300g菌糠配施处理对提高玉米株高效果最好,比对照高出30.14%。生物炭与300g菌糠配施处理时MDA含量最低,较对照组降低62%;单独施用300g菌糠处理时,玉米体内CAT含量最高,高出对照164%;植物的根部是整株植物中Cu含量最高的部位,由高到低依次为根叶果实茎。生物炭与300g菌糠配施处理的富集系数、转移系数均最低,分别较对照降低33.9%、32.7%。[结论]施用生物炭及与菌糠不同处理均能提高玉米叶绿素含量,提高玉米CAT酶活性,降低逆境或衰老条件下玉米细胞膜所受损伤,并且可以减少玉米各部位Cu含量,缓解玉米所受的Cu胁迫,促进玉米植株的生长。     

菌糠木醋液对铜铬污染土壤玉米生理生化指标及重金属富集转运的影响

为了给菌糠木醋液在农业及土壤重金属污染修复方面的合理使用提供理论依据,探讨灌施不同用量、不同种类菌糠木醋液对污灌区铜(Cu)、铬(Cr)污染土壤中玉米的生长及玉米对重金属Cu、Cr富集、转运的影响,采用盆栽试验(10 kg土),以平菇、猴头菇、灵芝菌糠木醋液为试验材料,施用1、2、4 mL 3个梯度的菌糠木醋液,测定苗期及成熟期玉米的生理生化指标及成熟期玉米植株不同部位Cu含量、Cr含量、富集系数、转运系数。结果表明,添加菌糠木醋液处理玉米苗期和成熟期的株高、根长与对照相比均有不同程度的增加。添加菌糠木醋液处理均可提升玉米叶绿素含量,玉米成熟期,2 mL猴头菇菌糠木醋液提升效果较为明显,达55.2%。添加菌糠木醋液处理均可提高玉米过氧化氢酶活性,1 mL平菇菌糠木醋液在苗期和成熟期的提高效果均为最好,分别提高105.9%和83.8%。玉米成熟期,4 mL猴头菇菌糠木醋液降低丙二醛含量效果最为明显,降幅为55.7%,且不同菌糠木醋液均为4 mL用量降低丙二醛含量效果最佳。添加菌糠木醋液处理均可不同程度增加玉米根中Cu、Cr富集量,降低玉米雄花序中Cu富集量和玉米茎中Cr富集量,且3种木醋液均以4 mL用量对玉米根中Cr富集量促进作用最明显,与对照相比增加57.2%～122.8%。添加菌糠木醋液处理均会提高玉米根部Cu富集系数,1 mL猴头菇菌糠木醋液提高效果最明显。添加菌糠木醋液处理均会提高玉米根部Cr富集系数,4 mL灵芝菌糠木醋液提高效果最明显。添加菌糠木醋液处理均可降低玉米叶部、雄花序的Cu、Cr转运系数,并且能降低玉米茎部、果穗Cr转运系数,使Cr主要集中在玉米根部。     

不同配施菌糠肥料对污灌区玉米 Cu、Pb、Cr 吸收及转移的影响

采用盆栽试验,研究不同配施菌糠肥料对污灌区土壤种植玉米生长发育及不同部位(根、茎、叶、穗)中重金属元素(Cu、Pb、Cr)吸收与转移的影响。结果表明:(1)与未配施菌糠处理相比,施用不同配施菌糠肥料后,玉米各部位干重及株高均有所增加。(2)玉米地下部Cu、Pb含量平均增加11.20%、17.12%,Cr含量平均减少24.13%;地上部Cu、Pb含量减少;叶片Cr含量增加。(3)玉米对Cu的转移系数、富集系数降低,且均小于1;对Pb的转移系数、富集系数降低,其中对Pb的转移系数大于1;对Cr的转移系数、富集系数整体呈增加趋势,且转移系数大于1。说明施用不同配施菌糠肥料可有效降低玉米对Cu、Pb、Cr3种重金属的吸收,同时降低Cu、Pb元素向地上部的转移率,将由地下部转移到地上部的Cr元素固定在玉米叶中,降低其他部位的Cr元素含量。     

土壤外源铜形态的动态变化：5年定位试验

土壤铜污染的危害性不仅取决于总量,还与其在土壤中的形态有关。选用未受污染的粘质壤土,设置对照(32mg·kg-1)、200、400mg·kg-1铜处理模拟土壤铜污染,进行持续5年(2006—2010年)的稻/麦轮作土培试验。参照Tessier的方法测定小麦和水稻成熟期土壤中不同形态铜含量,研究耕作层土壤中各种形态铜含量的动态变化。结果表明:(1)试验期内清洁土壤中总铜以及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铜含量变化均很小,铜处理使上述参数均大幅增加。(2)污染土壤各形态铜含量随时间推移而变化,其中可交换态浓度持续下降最为显著,5年分别累计下降66%(200mg·kg-1)、67%(400mg·kg-1)。(3)土壤处于旱作条件有利于碳酸盐结合态和有机物结合态铜向铁锰氧化物结合态转化,淹水条件下转化方向相反。(4)铜处理改变了土壤中铜元素的形态分布,清洁土壤主要以残渣态存在(平均占57%),污染土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜所占的比例明显增加(合计平均占58%)。本研究表明,外源铜进入土壤后,易被植物吸收利用的可交换态浓度持续大幅降低,其他形态则因不同年度和不同耕作方式而相互转化。     

生物炭基复合材料对酸性污染土壤汞钝化的初探

【目的】探究不同生物炭与聚丙烯酰胺（PAM）复合对汞污染土壤的钝化修复效果。【方法】以贵州万山汞矿区中度汞污染酸性土壤为研究对象,将玉米秸秆生物炭、牛粪生物炭、药渣生物炭分别与聚丙烯酰胺按7∶3质量比混合处理,得到了玉米秸秆生物炭基复合材料、牛粪生物炭基复合材料、药渣生物炭基复合材料,通过土培盆栽试验,以不施用生物炭基复合材料为对照（CK）,研究了3个施用比例（1%,3%,5%）生物炭基复合材料对土壤有机碳含量、pH、汞形态、有效态汞含量和小白菜各部位汞含量及土壤酶活性的影响。【结果】与单一生物炭相比,生物炭基复合材料比表面积和孔径明显增加。施用生物炭基复合材料可有效提高土壤有机碳含量和pH值,且以施用比例为5%药渣生物炭基复合材料处理最佳,此时土壤有机碳含量和pH分别较对照提高426.36%和20.95%。不同种类生物炭基复合材料及其施用比例处理土壤中不同形态汞的比例存在差异,3种生物炭基复合材料处理的水溶态汞、可交换态汞所占比例分别较对照降低60.35%～87.03%,40.54%～75.58%,强有机结合态汞和残渣态汞分别较对照增加41.99%～125.96%,25.77%～34.18%,其中药渣生物炭基复合材料处理更有利于促进土壤水溶态汞、可交换态汞向残渣态和强有机结合态汞转化。与对照相比,不同种类生物炭基复合材料处理土壤有效态汞含量均显著降低了41.33%～74.67%,且土壤有效态汞含量随着生物炭基复合材料施用比例的增加而下降;施用生物炭基复合材料显著降低了小白菜地下根部及茎叶部的汞含量,且当施用比例为5%时,药渣生物炭基复合材料处理小白菜根部汞含量和茎叶汞含量分别较其他2种生物炭基复合材料下降幅度大。相关性分析结果表明,小白菜根部及茎叶部汞含量与土壤有效态汞含量均呈极显著正相关关系,而与土壤pH、有机碳含量呈显著或极显著负相关关系。与对照相比,施用生物炭基复合材料均可显著提高土壤酶活性,且随着施用比例的增加,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈现先增后减的趋势,而土壤脲酶活性则表现为逐渐增加的趋势。【结论】生物炭基复合材料对中度汞污染酸性土壤具有明显的钝化修复效果,其中以施用比例为5%的药渣生物炭基复合材料的修复效果较优。     

长期不同施肥措施对土壤铜、锌、镉形态及生物有效性的影响

为研究长期不同施肥措施对典型土壤中铜、锌、镉形态分布特征及生物有效性的影响,采用BCR连续提取法测定了黑土、潮土和红壤在20多年不同施肥措施(不施肥、施化肥、化肥有机肥配施)下土壤中Cu、Zn、Cd形态的含量。结果表明,黑土施用磷肥提高了Cu、Zn的酸提取态和氧化物结合态比例,施用有机肥增加了土壤Cu、Zn的酸提取态和有机结合态比例,降低了Cd的有机结合态比例;潮土单施化肥或配施有机肥均能提高酸提取态、氧化物结合态和有机结合态Zn比例;红壤施磷肥提高了Zn的酸提取态和有机结合态比例,施有机肥提高了Cu、Zn氧化物结合态和有机结合态比例。对作物籽粒和秸秆Cu、Zn、Cd浓度与其在土壤中各形态含量作逐步回归分析表明,黑土中Cu、Zn、Cd的生物有效态以酸提取态为主;潮土中Zn、Cd的生物有效态以氧化物结合态和有机结合态为主;红壤中土壤酸提取态、氧化物结合态和有机物结合态Cu、Zn、Cd都具有一定的生物有效性。Cu、Zn、Cd总量和EDTA-可提取态是黑土和红壤重金属形态的主要影响因子。     

长期不同施肥塿土对外源Cr（Ⅲ）形态转化的影响

以23年长期不同施肥处理(不施肥CK,施氮磷钾化肥NPK,有机肥配合化肥MNPK)土壤为材料,外源添加浓度为500mg·kg-1Cr,经过90 d的室内培养,研究了土壤pH、有效态Cr及各个形态Cr含量随培养时间的变化。结果表明:外源添加Cr导致土壤pH下降了0.4~0.6个单位;施肥显著降低了土壤有效Cr含量,在培养结束后,NPK处理土壤有效态Cr较CK下降了约34%,MNPK处理土壤有效态Cr的含量几乎为零。长期施用NPK处理土壤铁锰氧化物结合态Cr和有机结合态Cr含量分别较CK提高了12%和38%,而可交换态Cr含量却较CK下降了约27%,但碳酸盐结合态和残渣态Cr含量与CK相比无显著差异;长期施用MNPK土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态Cr含量分别较NPK处理降低了100%、44%和29%,而有机结合态和残渣态Cr含量却分别提高了72%和17%。研究表明长期合理施肥,尤其是化肥配合有机肥施用可以显著提高塿土恢复力,降低塿土重金属Cr污染的危害。