有机物料与石灰对土壤pH和镉有效性的影响

本文采用土壤培养实验,探讨了不同有机物料(猪粪、鸡粪、泥炭和活性炭)、石灰及其有机物料与石灰配合施用对镉(Cd)污染土壤的pH和Cd有效性的影响,旨在为土壤Cd污染治理提供有效的方法和技术。结果表明:不同处理对土壤pH和Cd的有效影响显著。土壤pH随猪粪或石灰用量增加而增加,随培养时间而逐渐降低,60 d后趋于稳定;石灰+有机物料在0~5 d对土壤pH的影响较大,15 d后趋于稳定。土壤有效Cd含量与不同处理引起的土壤pH变化呈负相关,也与猪粪或石灰用量呈显著负相关,即二者用量越高,对土壤Cd有效性效的抑制效果越好。与对照相比,活性炭和泥炭处理能显著降低土壤Cd的有效性。石灰与猪粪配施比单施石灰对降低土壤有效Cd的效果更优。所有处理的土壤有效Cd含量都随时间的增加而降低,特别是高量石灰处理,其次为高量猪粪和高量活性炭处理。培养60 d后,这3个处理的土壤有效Cd含量分别从0 d时的0.063、0.112和0.105mg/kg降至0.044、0.061和0.075 mg/kg。     

不同类型土壤淹水对pH、Eh、Fe及有效态Cd含量的影响

基于数据收集整理,分析了南方不同酸碱性土壤淹水后,土壤pH值、Eh值、Fe[Fe(Ⅱ)和无定型氧化铁]含量、有效态Cd含量和不同有机质土壤淹水后有效态Cd含量变化趋势,同时分析了pH、Eh、Fe变化趋势对有效态Cd含量的影响。结果表明:不同酸碱性土壤长时间淹水后,pH均趋于中性、Eh下降、Fe含量增加;有效态Cd含量在酸性和中性土壤中呈持续下降趋势,分别降低了42%和38%;在碱性土壤中降低了27%,其中淹水前15 d呈增加趋势,淹水15 d后逐渐减少。不同有机质含量土壤淹水后,有效态Cd含量在中高(≥20 g·kg~(-1))有机质土壤中降低78%,且为持续降低趋势;在中低(≤20 g·kg~(-1))有机质土壤中降低了52%,在淹水15~30 d增加,且淹水15 d有效态Cd含量要低于淹水60 d有效态Cd含量。土壤有效态Cd含量随着pH值增大而降低,且变化速率一致,即pH值增加速率大时,有效态Cd含量降低速率也大,反之亦然;土壤有效态Cd含量在淹水前15 d随Fe含量的增加而增加,淹水15 d后随着Fe含量增加而降低;整个淹水期间,土壤有效态Cd含量随着Eh值降低而降低。综上,酸性土壤和中高有机质土壤淹水后可有效降低土壤有效态Cd含量,碱性土壤淹水时间不低于30 d、中低有机质土壤淹水不超过15 d才能达到有效降低土壤有效态Cd含量之目的。     

硅藻土有机肥对Cd-Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响

通过室内土壤培养试验研究硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响。结果表明,添加硅藻土有机肥可提高Cd、Zn复合污染土壤的pH值,降低土壤有效态Cd、Zn的含量。硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤Cd、Zn形态有明显的影响,表现为明显降低土壤交换态、松结有机态Cd、Zn含量,提高紧结有机态和残渣态Cd、Zn含量。相关分析表明,土壤交换态、松结有机态Cd、Zn的含量与土壤有效态Cd、Zn的含量均呈极显著相关,氧化锰结合态Cd与土壤有效态Cd含量显著相关。硅藻土有机肥用量(土壤重量的5%和10%)对土壤有效态Cd、Zn和不同形态Cd、Zn含量无显著差异。     

镉污染稻田水分调控与石灰耦合的季节性休耕修复效应

以镉(Cd)污染稻田为对象,研究休耕期间采用水分管理和施用石灰组合措施对土壤理化性状,及复耕后水稻产量和稻米Cd含量的影响。结果表明:与干旱处理相比,休耕淹水处理的土壤pH值下降,土壤有机质和阳离子交换量分布提高,并降低了土壤有效态镉和稻米镉含量;干旱或淹水休耕,水稻产量均增加;施用石灰显著降低了稻米镉含量,其作用效果随石灰用量的增加呈线性增加趋势,每施用石灰1 000kg/hm~2,土壤pH值提高0.24个单位、土壤有效态Cd含量降低0.007 5 mg/kg;干旱休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为5120 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.12 mg/kg;淹水休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为4 636 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.10 mg/kg。总体结果表明,镉污染稻田采取淹水+石灰的休耕模式更有利于降低复耕后稻米Cd含量。     

不同水分状况下红壤水稻土中有机物料分解及酶活性的变化

[目的]为阐明红壤区土壤中有机物料的分解速率及酶活性的变化提供参数。[方法]设置好气、淹水、干湿交替3种处理进行室内培育试验,研究不同水分状况下红壤水稻土中有机物料分解和土壤酶活性的变化。[结果]3种处理有机物料玉米叶、根茬的分解速率均表现为好气>淹水>干湿交替,且玉米叶的分解速率高于玉米根茬。培养90 d时好气处理下玉米叶、根茬的分解速率分别比淹水处理高19.9%和92.3%。好气处理的土壤脲酶、酸性磷酸酶、转化酶活性较高。好气处理下,添加有机物料可提高土壤脲酶活性,但在淹水和干湿交替处理下,添加有机物料却抑制土壤脲酶的活性。[结论]不同水分状况处理下,添加有机物料均可提高土壤酸性磷酸酶和转化酶活性。     

石灰对重金属污染土壤上镉形态及芥菜镉吸收的影响

通过盆栽试验研究石灰对镉污染土壤镉的形态和芥菜镉吸收的影响，结果表明，施用石灰后，土壤交换态和松结有机态镉的含量降低，碳酸盐结合态、紧结有机态和残留态镉的含量提高，交换态和松结有机态镉是土壤中活性镉和植株吸收镉的主要来源。施用石灰显著降低芥菜镉含量，提高芥菜产量。     

水稻秸秆生物炭对3种土壤水溶态Cd动态变化的影响

【目的】探讨淹水环境下生物炭对不同类型土壤中镉(Cd)的钝化效果,为生物炭修复镉污染稻田土壤提供科学依据。【方法】将外源Cd添加到黄壤、红壤性水稻土和棕壤中,分别设置对照和添加5%(W/W)生物炭处理,通过室内模拟试验探讨淹水条件下生物炭对不同土壤中Cd钝化效果的影响。【结果】淹水初期(1 d),与对照相比生物炭处理显著降低3种土壤溶液的pH值和土壤氧化还原电位值(Eh),但提高了土壤电导率值。随淹水时间增加,对照处理的3种土壤Eh值均逐渐降低,生物炭处理可使土壤氧化还原反应减缓。在淹水初期,对照处理下的3种土壤水溶态Cd含量由高到低依次为:黄壤(272.5μg·L~(-1))红壤性水稻土(23.48μg·L~(-1))棕壤(1.44μg·L~(-1)),生物炭处理的3种土壤水溶态Cd含量分别降低31.66%、75.04%和66.67%。随淹水时间增加,对照处理下黄壤和红壤性水稻土的水溶态Cd含量均逐渐降低,到淹水30 d时的降幅分别为89.34%和76.53%;而生物炭处理的水溶态Cd含量降低幅度较小,分别为85.41%和37.03%。淹水30 d之后,与对照处理相比,生物炭处理的黄壤、红壤性水稻土和棕壤有效态Cd含量分别降低17.3%、56.3%和12.4%。【结论】5%生物炭处理可显著降低3种土壤的水溶态Cd含量。但随淹水时间增加,3种土壤的对照处理与生物炭处理之间的水溶态Cd含量差值均缩小。淹水30 d后,与对照处理相比,生物炭对水稻土有效态Cd含量的降幅大于棕壤和黄壤。     

有机物料和钝化剂对低环境容量土壤黑麦草吸收积累Cd及其平衡的影响

采用田间小区试验,研究有机物料、钝化剂及其配施对南方典型酸性低环境容量土壤黑麦草生长与吸收积累Cd的影响。结果表明,施用有机肥处理比施化肥处理增产35.76%(p0.05),其他处理间产量无显著差异;增施石灰处理使土壤pH值比单施化肥处理提高0.79,土壤有效态Cd含量降低19.34%;增施赤泥可提高土壤pH值,改良土壤酸性,施用有机肥则可缓解土壤酸化进程;有机肥和钝化剂都可降低Cd的生物有效性,降低黑麦草植株Cd含量;有机肥处理黑麦草植株Cd含量比化肥处理低42.71%(p0.05)。采用有机-中性化技术可实现饲草安全生产与土壤酸性改良的双重目的,但应控制有机物料的Cd含量(0.2mg/kg)、或者减少有机物料的施用量,以确保饲草质量安全与土壤的可持续利用。     

石灰性物质连续培养及添加镁对土壤pH及镉有效性的影响

石灰是常用的酸性土改良剂,也是钝化土壤镉有效性和抑制植物吸收镉的有效措施之一。通过培养试验,第1年研究了3种石灰性物质[Ca(OH)_2,Mg(OH)_2和CaCO_3]不同用量对土壤pH及镉有效性的影响,第2年在评估第1年试验结果的基础上研究了连续施用不同用量Ca(OH)_2或与硫酸镁配施对土壤pH及镉有效性的影响。第1年的培养试验结果表明,3种石灰性物质对调节土壤pH的碱性强度顺序是Ca(OH)_2Mg(OH)_2CaCO_3。氢氧化镁对降低土壤有效Cd的效果最好,其次是石灰,石灰石粉几乎没有效果。在第2年为期60 d的淹水培养试验过程中,连续施用石灰处理的土壤pH随石灰用量的增加而增加,土壤有效Cd含量变化则呈相反趋势。从连续施用石灰对降低土壤Cd有效性的效果来看,连续施用低量石灰既经济,对土壤Cd有效性的抑制效果又较好,可以在生产中采用。在施用石灰的基础上添加硫酸镁对土壤pH和有效Cd浓度有微小降低作用。而连续施用石灰和连续施用石灰+镁处理的土壤pH变化趋势基本一致,对应的土壤有效Cd浓度变化趋势也一致。因此,石灰是提高土壤pH和降低土壤有效Cd的有效物质,以连续施用低量石灰的效果更佳,增加硫酸镁可以稍微降低土壤有效Cd的浓度,对消除Cd的毒性起到增效作用。     

水分与磷肥对土壤重金属有效态的影响研究

通过室内培养试验,研究了不同水分(淹水与非淹水)和不同磷肥(磷酸二氢钙-CDP、磷酸氢二铵-DHP)共同作用对土壤中有效态Pb、Cd、Zn和As含量的影响。结果表明:淹水能使酸性土壤p H值趋于中性,降低土壤Eh值,在非淹水处理(T0)中,较淹水条件下,土壤有效态Pb、Cd、Zn的含量分别降低了11%、13%和41%。无论淹水还是非淹水条件下,施用CDP、DHP均降低了土壤有效态Pb、Cd、Zn的含量,但是只有施用较高CDP(0.30 g·kg-1P2O5)的处理(T3)土壤中有效态Pb、Cd、Zn含量显著降低;在淹水和非淹水条件下,与对照(T1)相比,T3处理土壤有效态Pb含量分别降低了14%和13%,有效态Cd分别降低了15%和9%,有效态Zn含量分别降低了10%和9%。但是,淹水与磷肥均增加了土壤有效态As的含量,其中不施用任何肥料情况下,较非淹水,淹水使土壤有效态As含量增加46%;施用DHP对土壤有效态As含量影响较施用CDP大,并且施用量增加,土壤有效态As含量也增加。相关分析表明,土壤有效态Pb、Cd、Zn含量与土壤p H值、Eh值相关明显,而土壤有效态As含量主要受到土壤速效P含量的影响。     

赤泥、石灰对Cd污染稻田改制玉米吸收积累Cd的影响

利用Cd污染稻田改制玉米的大田试验,研究了施用赤泥、石灰对玉米吸收积累Cd的影响。结果表明,施用赤泥、石灰对春玉米、秋玉米产量无显著影响,但与施用石灰相比,施用赤泥能显著增加玉米产量和生物量;施用赤泥、石灰皆显著提高了土壤pH值、显著降低了土壤有效态Cd含量,减少了玉米对Cd的吸收积累;春玉米、秋玉米施用赤泥后其籽粒Cd含量分别比对照降低了27.5%和21.1%,施用石灰后则分别降低了26.4%和31.1%;施用赤泥、石灰皆抑制了玉米对Cd的富集和转运,且赤泥抑制玉米茎、叶、籽粒富集Cd的能力优于石灰,但石灰阻控玉米由茎向籽粒及叶片中转运Cd的能力优于赤泥。大田试验结果还表明,稻田改制玉米结合赤泥、石灰等钝化剂的施用可能是一条实现Cd污染农田安全可持续利用的有效途径,也利于保障国家粮食安全和农产品质量安全。     

虾壳生物炭对Cd-As复合污染土壤修复效应及土壤可溶性有机碳含量的影响

为探究虾壳生物炭对Cd、As复合污染土壤的修复效果和作用机制,将小龙虾壳厌氧热解制备成生物炭,通过土壤静态培养实验,在广东酸性和新疆碱性Cd、As复合污染土壤中添加不同剂量的虾壳生物炭(质量比为0.5%、1%和3%),研究虾壳生物炭对土壤理化性质、Cd-As有效性和形态分布特征的影响,同时分析其对土壤可溶性有机碳的影响。结果表明:施加虾壳生物炭可显著提高土壤pH、有机碳、碱解氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷含量(P0.05),增幅随生物炭添加量的增加而增大。与不加生物炭的对照相比,添加0.5%～3%虾壳生物炭可使酸性土壤有效态Cd含量显著降低15.76%～26.50%,却使有效态As含量增加11.64%～24.53%;而生物炭添加可显著降低碱性土壤中有效态As、Cd含量(P0.05),降幅分别为3.51%～8.12%和4.43%～28.90%。在土壤As、Cd形态分布上,添加虾壳生物炭增加了土壤中钙结合态As的比例,促进了土壤Cd由可交换态向残渣态转化。此外,添加虾壳生物炭显著提高了土壤可溶性有机碳含量,且土壤可溶性有机物的紫外光区吸收强度和芳香化程度有所增强。研究表明,虾壳生物炭可降低碱性土壤中Cd、As有效性,同时提高土壤养分含量,是一种绿色可持续的土壤钝化修复材料,具备碱性土壤Cd、As复合污染修复的潜在应用价值。     

施用生石灰对镉污染酸性土壤中水稻镉积累的影响

通过两年的田间小区试验,研究了生石灰基施和追施两种方式,以及375、750和1 125 kg/hm~2的施用量对镉污染酸性土壤中水稻生长和糙米镉含量的影响。结果表明:施用生石灰可使稻谷产量提高20~760 kg/hm~2;显著提高土壤pH值,最大提高幅度达到0.3个单位;并能有效降低糙米中镉的含量,且追施方式的降镉效果优于基施方式,其中追施1 125 kg/hm~2生石灰处理在两年试验中可使糙米镉含量均降低至国家食品卫生标准限值(0.2 mg/kg)以内。因此,在水稻孕穗末期追施1125 kg/hm~2可推荐为镉污染酸性稻田改良措施。     

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。     

应用灰色关联法分析石灰配施有机肥对镉污染土壤-植物系统的影响

为缓解长期单施石灰对土壤的破坏,本研究以石灰配施有机肥为修复手段,采用盆栽试验,以无处理（CK）、单施有机肥（OF：3 000 kg·hm^-2）及单施石灰（FT：1 500 kg·hm^-2）为对照,设置3个石灰+有机肥配施处理（SO1：1 500 kg·hm^-2+3 000 kg·hm^-2、SO2：2 250 kg·hm^-2+3 000 kg·hm^-2、SO3：3 000 kg·hm^-2+3 000 kg·hm^-2）,探究不同有机肥及石灰配施量对镉（Cd）污染土壤的修复效果,并采用灰色关联法（Grey relational analysis,GRA）对其修复效益进行综合性评价。结果表明：石灰和有机肥均能有效提高土壤pH,且土壤pH随着石灰配施量的增加而增加,其中SO3处理下pH较CK提高了14.9%。与CK相比,各处理中土壤残渣态镉含量增加,可交换态镉含量降低;且随着石灰施用量的增加,残渣态镉含量呈递增趋势,可交换态镉含量呈递减趋势。SO3处理下小白菜地上部生物量最高,与CK相比提高了87.9%。与CK相比,石灰与有机肥均能降低小白菜中镉的含量,降低效果为SO3>SO2>SO1>FT>OF。基于灰色关联法对土壤-植物系统综合效益进行分析可知：石灰和有机肥配施量均为3 000 kg·hm^-2的SO3处理的灰色关联度最大,土壤修复效果最佳。     

基于灰色关联分析法的Cd污染土壤-植物系统安全生产评价

为探究施用石灰对土壤-植物系统的影响,实现耕地重金属污染修复和粮食安全生产,本研究以水稻-小麦轮作为研究对象,连续3年施加不同量石灰(T0、T1、T2、T3、T4:0、750、1500、2250、3000 kg·hm-2),分析不同石灰用量对中轻度Cd污染农田的改良效果,并采用灰色关联法(Grey relational analysis, GRA)评估土壤-植物系统,以筛选最佳石灰用量。结果表明:施用石灰后稻麦籽粒Cd积累量变化趋势为T0T1T2T3T4;与空白(T0)相比,施用石灰使土壤pH从5.33提高到8.36,pH越高土壤Cd可交换态向残渣态的转化越明显。T4处理下土壤pH最高,与T0相比土壤可交换态Cd减少12.45%;与试验前土相比,3年连施石灰对土壤肥力无显著影响,且处理间土壤肥力无明显差异;GRA分析可知,石灰用量为2250 kg·hm~(-2)更适合中轻度Cd污染土壤-植物系统的改良。     

石灰和硅肥对非污染土壤Cd有效性和花生Cd含量的影响

本文研究了花生盆栽过程中,不同用量石灰及石灰、硅肥配施对非污染土壤有效态Cd和花生籽仁Cd含量的影响。结果表明:(1)在常规施肥条件下,施用石灰及石灰、硅肥配施均能显著提高土壤pH值,同时使得花生叶片细胞膜透性具有降低的趋势;石灰施用量为0.67g·kg-1土时的土壤有效态Cd含量降低了12.6%(显著低于CK),而石灰、硅肥配施组合对降低土壤有效Cd含量的作用不显著,可能与硅肥中Cd含量较高有关。(2)不同石灰施用量均有降低花生籽仁中Cd含量的趋势,其中石灰施用量为0.67g·kg-1土时花生籽仁Cd含量比CK降低26.1%;但石灰、硅肥配施对降低花生籽仁Cd含量的作用不显著。(3)花生籽仁Cd含量与土壤有效态Cd含量达正相关显著水平,表明土壤Cd有效性是影响花生籽仁Cd含量的主要原因。     

石灰与有机物料配施对作物镉铅吸收的控制效果研究

通过采用石灰(L)、泥炭(P)、猪粪(M)、石灰 泥炭(LP）、石灰 猪粪(LM)等处理对福建省龙岩市新罗区特钢厂附近污染田进行改良的田问定位试验。表明大部分处理能提高土壤的pH值、有机质含量。处理石灰、石灰 泥炭和石灰 猪粪对提高作物产量均有显著效果。大部分处理能抑制水稻、花生对Cd、Pb的吸收，糙米中Pb的含量在食品卫生标准范围内。说明通过调节土壤pH值，改变土壤重金属活性是有机—中性化改良技术的主要机理。