滴灌条件下毒死蜱在土层中迁移转化规律及其对土壤微生物特性的影响

为了解滴灌条件下毒死蜱在土壤中的迁移转化规律,采用土柱模拟试验,研究了滴灌条件下种植作物、代森锌消毒和不同土壤含水率对毒死蜱的分布及土壤酶活性和土壤微生物生物量碳的影响。结果表明：施用于表层的毒死蜱在施用初期主要残留在10 cm以上土层,随着时间的增加,而发生降解并向下迁移。土壤中3,5,6-三氯-2-吡啶酚（TCP,毒死蜱的主要代谢产物）含量在0.1~1.5 mg·kg^-1之间,施药30 d后,40 cm土层中毒死蜱和TCP均有检出。不同处理下,毒死蜱含量在10 cm以上土层存在较大差异,TCP含量在20 cm以上土层存在一定差异。消毒抑制毒死蜱的降解,作物根系促进土壤微生物繁殖,有利于毒死蜱的降解。土壤含水率对10 cm土层毒死蜱含量有较大影响,在未消毒和种植作物处理中,最强的毒死蜱降解分别发生在土壤含水率为80%和70%处理中。毒死蜱和TCP对微生物以抑制作用为主,不同处理的抑制程度不同。毒死蜱在低浓度时对过氧化氢酶和脲酶活性有激活作用,高浓度时存在抑制作用,作物的存在减弱了毒死蜱对两种酶活性的影响。毒死蜱的降解与土壤碱性磷酸酶活性有关,种植作物改变了毒死蜱和土壤碱性磷酸酶的分布。代森锌消毒对过氧化氢酶和脲酶活性有激活作用,对碱性磷酸酶活性有一定抑制作用。     

红壤性水稻土-上覆水系统毒死蜱消解的室内模拟实验

以我国南方红壤丘陵区稻田土壤为对象,通过60 d的室内模拟培养实验,研究了毒死蜱在水稻土-上覆水系统中的消解与转化规律。加药后,15、25℃和40℃条件下上覆水中毒死蜱均在前期快速消解,后期消解速率逐渐降低,符合一级动力学方程。3种温度处理下上覆水中毒死蜱的半衰期DT₅₀（0.70~1.01 d）和消解速率常数（0.688 8~0.985 2 d^-1）差异较小。毒死蜱投加之后,易转化成3,5,6-三氯-2-吡啶醇（TCP）,在上覆水中发生累积。转化受温度影响显著,经过60 d的培养,40℃时17.3%~25.5%的毒死蜱转化为TCP。表层（0~3 cm）土壤中毒死蜱的积累受温度影响显著,未灭菌处理在15、25℃和40℃下,表层土壤中毒死蜱的残留量分别为163.66、80.29 μmol·kg^-1和34.95 μmol·kg^-1,约为其初始投加含量的57.38%、28.15%和12.25%。总之,土壤-上覆水系统中,在第60 d时,投加的毒死蜱中仅0.39%~2.24%滞留在上覆水中,10.18%~58.32%迁移到土壤中,0.47%~25.53%降解为TCP存在于上覆水中。总体而言,毒死蜱在上覆水中的残留率较低,在土壤中残留率较高且主要为表层土壤所吸附,温度与微生物对毒死蜱的消解具有协同作用。     

长期施用有机肥对潮土土壤肥力及硝态氮运移规律的影响

以连续不同年限定位施用有机肥的小麦-玉米轮作农田为研究对象,设置4个处理:连续施用化肥(长期施用化肥,未施用有机肥);3年连续施用有机肥(不施化肥);5年连续施用有机肥(不施化肥);20年连续施用有机肥(不施化肥),探索不同年限连续有机施肥下土壤肥力、小麦产量和土体硝态氮累积量分布的变化。结果表明,连续施用有机肥可显著降低土壤容重、增加土壤中速效养分含量,且年限越长,效果越明显。化肥处理的小麦产量显著高于有机肥处理,有机肥处理中小麦产量随施肥年限的增加而降低,但无显著性差异。不同土壤深度硝态氮累积量表现为有机肥处理大于无机肥处理,小麦季大于玉米季;随着土壤深度增加土壤硝态氮累积量呈现先降低后增加的趋势,且各土层硝态氮累积量随施用有机肥年限增加而增加;通过分析80~100 cm土层硝态氮累积量发现,20年连续施用有机肥处理在此层的累积量最大达240 kg·hm~(-2)。由此可见,连续施用有机肥可降低小麦产量,连续20年施用有机肥土壤硝态氮总累积量和土体下层累积量均达到最大,具有一定的硝态氮淋失风险。因此,需采取一定的措施来增加作物产量,减少硝态氮累积,防止地下水硝态氮污染。     

内蒙古农田耕层土壤地膜残留现状及发展趋势

为评估内蒙古农田地膜残留污染现状,本研究于2021年4月选择内蒙古覆膜年限为1~40 a的10个旗县的30个农田地膜残留监测点为研究对象,对各监测点农田耕层土壤地膜残留量分布特征及影响因素进行调查研究。结果表明：内蒙古耕地耕层（0~30 cm）土壤平均地膜残留量已高于我国农田残留量限值,且3个区域残留量差异明显,表现为北方高原山地区>东北湿润平原地区>西北干旱半干旱平原区;农户的回收意识更加影响农田残膜量;土壤残膜主要集中在0~10 cm土层中,且表现为随覆膜年限增加,0~10 cm土层中的残膜含量比例减少,10~30 cm的土层残膜含量比例随覆膜年限增加而增加;随着种植年限的增加,小面积残膜量（<4 cm²）在深层土壤不断增加。研究表明,内蒙古农田残膜污染较为严重,10 cm以下土层中的残膜量和碎片化呈加重趋势,应加强地膜回收、生物降解膜替代等措施,以缓解区域作物种植体系中残膜污染问题。     

青岛市农田土壤残膜污染现状及其治理对策

地膜覆盖技术应用带动了我国农业生产力的显著提高和生产方式的改变,对保障我国农产品安全供给做出了重大贡献,但随着地膜应用量和使用年限的不断增加,大量残留地膜造成的“白色污染”严重影响了农业生产的进行,对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁。本文在青岛市 5 个农业主产区选择了 27 个代表性作物种植片区,对常年覆膜农田土壤地膜残留现状进行了调查。结果表明：青岛市农田土壤中地膜残留量在 10.7~69.3 kg·hm^-2 之间,平均残留量为 32.3±15.7 kg·hm^-2,中位值 27.3 kg·hm^-2,其中有 7 个作物种植片区的残膜量均值超过 40 kg·hm^-2,最高残留量均值达到 69.3 kg·hm^-2,具有一定的残膜污染作物损害风险。青岛市农田土壤中地膜残留量与种植模式、覆膜年限之间没有明显相关性,而与当季残膜回收率有关。农田土壤中残膜大小以大于100 cm² 的最多,且 90%以上残膜分布在 0~20 cm 耕作层。为控制农田土壤地膜残留污染,提出 3 点建议：一是建立和完善地膜残留污染综合治理机制;二是强化超薄型聚乙烯（PE）地膜的质量提升与达标地膜的应用;三是积极研发推广生物可降解地膜,从源头解决 PE 地膜残留污染问题。     

混剂中毒死蜱在水稻及稻田中的残留消解动态研究

为探讨25%异丙威·毒死蜱乳油中毒死蜱在水稻及稻田中的残留消解动态,采用气相色谱-氮磷检测器(GC-NPD)法对水稻及稻田中的毒死蜱残留量进行测定,旨在为该药在水稻上的合理使用提供科学依据。结果表明:毒死蜱在稻田水、土壤和植株中的残留消解动态规律均符合一级动力学方程,消解半衰期分别为1.45~3.48 d、3.16~6.36 d和2.05~2.98 d。毒死蜱在稻田土壤、糙米、谷壳和植株中的最终残留量随施药剂量、次数的增加而增加,随采样时间延长而降低。按推荐剂量1 800 g/hm~2和1.5倍推荐剂量2 700 g/hm~2各施25%异丙威·毒死蜱乳油3~4次,距末次施药33 d,土壤中毒死蜱的最大残留量分别为0.044 7 mg/kg和0.081 2 mg/kg,植株中毒死蜱的最大残留量分别为0.047 9 mg/kg和0.063 2 mg/kg,收获的糙米中毒死蜱的最大残留量分别为0.045 4 mg/kg和0.076 5 mg/kg,谷壳中毒死蜱的最大残留量分别为0.084 3 mg/kg和0.093 6 mg/kg,均低于我国规定的毒死蜱在稻谷中的最大残留限量(0.5 mg/kg),此时收获的稻谷食用安全。     

平度市金矿区农田土壤-玉米系统重金属污染风险评价

本研究以平度市典型金矿区农田土壤-玉米系统为研究对象,采用地累积指数法和内梅罗指数法评价农田土壤重金属污染生态风险,采用靶标危害系数法评价重金属人体健康风险。结果表明,研究区农田土壤中4种重金属潜在风险程度为： Cd > Zn > Pb > Cr,均表现出中等及以上污染风险,其中Cd呈极严重污染风险;采样点的农田土壤重金属综合污染均处于轻度以上污染程度,其中一半以上处于中等以上污染等级。矿区居民经玉米途径摄入的单一重金属元素对健康的损害风险不大;4种重金属叠加的总危害指数分别是2.99×10^-3（成人）和7.13×10^-3（儿童）,摄食玉米后,矿区居民可能遭受一定的健康风险危害,其中Cd贡献率最高（60.30%）,且对儿童造成的健康风险明显高于成年人。     

不同耕作和轮作方式下作物生育期内土壤酶活性的动态变化特征

采用大田试验研究了在秸秆还田的基础上免耕(5 cm)、旋耕(15 cm)、浅耕(22 cm)、深耕(32 cm)4种耕作方式以及在免耕基础上小麦-玉米、小麦-大豆、小麦-花生3种不同轮作方式对河南省褐潮土区作物主要生育时期土壤硝酸还原酶、脲酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶和酸性磷酸酶活性的动态变化特征.结果表明,作物主要生育时期内,不同耕作方式和轮作方式下的土壤酶活性变化趋势与作物的生长及需肥规律基本一致;不同耕作方式对土壤硝酸还原酶活性影响较大,免耕的酶活性最高;对土壤脲酶活性的影响在小麦生长前期不明显,在小麦灌浆期脲酶活性依次为:免耕>旋耕>浅耕>深耕:对磷酸酶活性影响不明显.不同作物对土壤酶活性影响不同,小麦-玉米的硝酸还原酶和脲酶活性较花生和大豆高,而3种磷酸酶在小麦-花生处理中更活跃.     

红壤性水稻田土壤-水-植物系统中毒死蜱的迁移转化和分布特征

为了探究毒死蜱在红壤性水稻田土壤、水、植物系统中的迁移转化和分布特征，通过室内批量平衡吸附实验、野外喷施试验与动态观测，研究了持续淹水和间歇淹水条件下红壤性水稻土-水-水稻系统中毒死蜱的迁移转化和分布特征。结果表明：毒死蜱在呈酸性的红壤性水稻土中易于淋失迁移至深层土壤（可达50 cm）；白昼的高温导致表层土壤孔隙水中毒死蜱及其主要降解产物3，5，6-三氯-2-吡啶醇（TCP）的浓度显著上升，而降雨事件促进两者向深层土壤迁移；水稻收获时土壤中毒死蜱残留量较高，且其剖面分布较为均匀；间歇淹水处理可使收获时水稻籽粒和茎秆中的毒死蜱残留量降低为持续淹水处理水稻相应部位的0.69倍和0.84倍。研究显示，红壤性水稻土壤中毒死蜱的淋溶作用较强，不同的灌溉方式对收获期水稻中毒死蜱的含量有显著影响。     

不同两熟轮作模式下土壤-作物系统的Fe、Mn周年变化

为探讨微量元素在农业生产中的作用,研究不同轮作模式下土壤-作物系统内Fe、Mn含量变化,为基于轮作模式的土壤-作物系统中Fe、Mn养分管理提供理论依据和生产指导。采用根箱试验方法,设置了小麦-玉米(W-M)、小麦-大豆(W-B)、小麦-花生(W-P)和小麦-甘薯(W-S)4种轮作模式,使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定不同处理土壤与作物体内Fe、Mn含量,计算作物地上部Fe、Mn累积量和成熟期Fe、Mn富集系数。结果表明,W-M、W-B模式下小麦和夏季作物地上部Fe、Mn含量均随生育时期的推进而逐渐增加,而W-P模式小麦地上部分Fe含量则逐渐递减;W-P模式夏季作物地上部分Fe、Mn累积量随生育时期的推进呈先增加后减少的趋势,W-S模式小麦地上部分Fe、Mn累积量均随生育时期的推进而逐渐增加,但是夏季作物地上部分Fe、Mn累积量均随生育时期的推进先增加后减少。在不同轮作模式下,土壤中Fe、Mn含量均逐渐减少;在0～20、20～50 cm土层深度,W-M模式在2018年10月Fe、Mn含量均最高,在50～80 cm土层深度,W-B、W-S模式在2018年10月Fe、Mn含量较高;不同作物在表层土壤中的Fe富集系数均小于Mn;小麦Fe、Mn富集系数均为W-S模式最高;夏季作物W-M模式Fe富集系数最高,W-B模式Mn富集系数最高。     

有机物料输入对土壤及玉米籽粒重金属来源解析及风险评估

在黄泛冲积区添加不同有机物料可以提升土壤肥力,但是否对土壤环境及作物带来潜在的重金属污染风险尚未知。本研究开展了连续2 a的大田环境监测试验,在玉麦轮作条件下采用随机区组设计,分别为CK(对照,不施有机物料)、M1(有机肥用量6 t·hm~(-2))、M2(有机肥用量12 t·hm~(-2))、M3(有机肥用量18 t·hm~(-2))、S1(秸秆质菇渣用量6 t·hm~(-2))、S2(秸秆质菇渣用量12 t·hm~(-2))、S3(秸秆质菇渣用量18 t·hm~(-2))、B1(木质菇渣用量6 t·hm~(-2))、B2(木质菇渣用量12 t·hm~(-2))、B3(木质菇渣用量18 t·hm~(-2))。通过测定各处理0～20 cm土层土壤以及玉米籽粒重金属含量变化,运用Pearson相关分析和聚类分析探究土壤重金属来源和作物品质与不同有机物料的关系,应用潜在生态风险评价法以及污染负荷指数法对土壤进行污染评价。结果表明:以上不同有机物料投入的综合潜在生态风险危害程度均为中等风险,重金属Cd为主要生态危害贡献因子。等量不同有机物中,施用有机肥处理对玉米产量的影响最显著,但对土壤重金属含量的影响也最大;施用木质菇渣处理提升土壤有机质含量的效果最好,且对籽粒重金属含量影响效果最小。同种物料添加下,土壤及籽粒重金属的含量随着施用量的增加而增加,其中M2、M3、S3处理下玉米籽粒中重金属Pb含量超标(0.2～0.295 mg·kg-1),其超标率为35%。应用污染负荷指数法分析结果表明所有处理土壤单因子Cd污染等级属于重污染等级,但除Cd以外的其他重金属含量都远低于我国农用地土壤污染风险管控最低标准,因此土壤重金属含量整体而言仍属于安全等级。研究表明,目前所有处理的土壤重金属含量属于安全等级,但存在潜在的中等生态风险,部分处理玉米籽粒出现轻微Pb超标现象,从快速提高土壤肥力及最大限度减少土壤重金属和农产品污染风险角度,应减少商品有机肥及秸秆质菇渣的高量施入,提倡施用木质菇渣更有利于土壤环境和农产品健康的可持续发展。     

再生铝企业周边农田土壤与农作物重金属含量特征分析

为探究再生铝企业群周边农田土壤及作物的污染状况,通过现场采样及室内测试,对企业周边土壤及农作物中7种重金属元素的含量进行分析,应用空间插值法对土壤重金属的空间分布特征进行研究。结果表明,研究区域土壤中Cd含量相对较高,含量范围为0.11~1.86 mg·kg^-1,其平均值超过了我国土壤污染风险筛选值标准,Cu、Cr、Zn、Pb、Cd、Ni和As 7种元素的平均值分别达到河北省背景值的1.9、1.1、1.4、1.5、4.1、0.91倍和0.39倍,Cd元素存在强生态风险。从空间分布特征来看,土壤中Cd、Pb、Cu、Zn 4种元素均表现出以企业为中心向四周逐渐递减的分布趋势,且高值分布范围相对其他金属较广。小麦籽粒中Cu、Zn、Cd、Cr和Pb 5种元素存在不同程度的超标现象,最严重的为元素Pb,其含量范围为0.02~1.06 mg·kg^-1,与食品安全国家标准相比,最大超标倍数达到5.3倍,其高值样品分布在研究区北部。玉米籽粒也发现Cr、Zn、Ni超标的现象,Cr超标较其他重金属严重,其含量范围为0.16~1.32 mg·kg^-1。研究表明,再生铝企业活动对周边农田土壤和农作物造成多种重金属污染威胁,需要引起重视。     

天津污灌区小麦和水稻重金属的含量及健康风险评价

以天津污灌区农作物和土壤为研究对象,采集污灌区内24 个小麦和 29 个水稻样品及其对应的土壤样品,清灌区内10 个小麦样品和 14 个水稻样品及相关的土壤样品,分别采用ICP-AES 和原子荧光分析样品中Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、As 和Hg含量,在此基础上分析评价污灌区土壤重金属污染情况以及污灌区小麦和水稻中重金属可能产生的健康风险。研究结果表明,长期污灌导致重金属在土壤中的聚集,土壤中Cd、Zn和Hg的含量分别为0.46、129.05、0.52 mg·kg^-1,超过天津土壤质量二级标准。污灌区小麦和水稻中Pb的平均含量分别为0.14、0.62 mg·kg^-1,高于国家食品安全限量标准,对人类健康产生风险,其他重金属元素在小麦和水稻中的平均含量未超过国家食品安全限量标准;水稻样品中Hg、As的平均含量稍高于国家食品安全限量标准。计算结果显示Cd和 Zn的转移因子值远高于其他元素,反映其具有更高的活动性,更容易从土壤转移到小麦和水稻子实中。目标风险指数(THQ)估算结果显示单一重金属的THQ值均低于1,表明当地居民对污灌区生长的水稻或小麦的消费基本不产生健康风险;小麦和水稻中As THQ值的和超过1,暗示在食用污灌区生长的水稻和小麦时As可对当地居民的健康产生风险。     

沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价

以东北典型污灌区——沈抚灌区农田土壤为研究对象,在收集整理沈抚灌区自20世纪末停灌后不同时期土壤重金属污染情况的相关文献报道后,沿灌渠主干以行政村为单位布设取样点28个,利用原子吸收分光光度法、数理统计法、空间插值法等研究了重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn在灌区农田土壤和农作物中的污染现状及时空分布特征,并利用内梅罗污染指数法、EPA人体暴露风险评价法及潜在生态危害指数法对污灌区重金属污染土壤及农产品的潜在健康风险进行评价。结果表明:灌区土壤重金属的平均浓度为:Cd 0.60 mg·kg~(-1)、Pb 38.76 mg·kg~(-1)、Cu 22.39 mg·kg~(-1)、Zn 57.64 mg·kg~(-1),其中Cd含量超过了国家土壤环境质量二级标准;与文献报道该灌区近15年来土壤重金属污染情况相比,土壤中Cu、Zn含量明显降低,而Cd、Pb含量并无显著变化;土壤中4种重金属元素的空间分布特征各异,灌区土壤重金属综合污染水平属于轻微污染;Cd、Pb在玉米中残留浓度超过国家食品安全限值,对人摄食途径存在健康风险,尤其是Cd具有较强的潜在生态危害性。     

焉耆盆地小麦地土壤重金属污染及生态风险

从新疆焉耆盆地采集35个小麦地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,采用内梅罗污染指数(NPI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER)对小麦地土壤重金属污染及生态风险进行评价。结果表明:焉耆盆地小麦地Cd含量平均值超出国家土壤环境质量二级标准的11.12倍,Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的55.58、1.32、1.48、3.21倍和4.47倍。小麦地Cd、Pb和Zn呈现重度污染,Cr和Ni轻度污染,As和Cu轻微污染,Mn无污染;研究区NPI平均值为7.93(呈现重度污染状态),RI平均值为342.95(属于较强生态风险水平),IER平均值为5.68(属于重警级别),土壤RI和IER从研究区北向南部呈现逐渐增加趋势。小麦地Ni、Pb与Zn主要受到人为污染源的影响,Cu、Mn和Cr主要受到土壤地球化学特征的控制,As和Cd可能受人为污染和自然因素共同影响。综上认为,Cd是焉耆盆地小麦地主要的污染因子和生态风险因子,对研究区耕地Cd污染应予关注。     

华北旱作区夏播单间作种植模式吸氮效果及后茬效应

为筛选能够降低土壤硝态氮残留量并具有显著经济效益的华北旱作区夏播种植模式,在河北省徐水县设置夏播作物的不同单间作模式田间对比试验.结果显示,各处理中,玉米大豆间作的作物总吸氮量最大,使土壤硝态氮残留量明显降低并有较好的经济效益,其土地当量比也大于1,且在提高后茬冬小麦籽粒产量、秸秆产量、作物吸氮量方面效果较好.与玉米单作比较,玉米大豆间作模式0～200 cm土层硝态氮残留量降低56.66 kg· hm-2,作物整体吸氮量提高6.17 kg·hm-2,经济效益增加2 054.62元·hm-2;后茬冬小麦的籽粒产量、秸秆产量、作物吸氮量分别提高了197、673 kg· hm-2和5.91 kg· hm-2.     

淮北平原不同地下水埋深对作物生长发育及产量的影响

浅埋区地下水位对作物生长有较大影响，为探明不同作物最适宜的地下水埋深，在五道沟水文水资源实验站开展了系列原型观测实验，探寻砂姜黑土和黄潮土两种土壤，分别种植小麦、大豆、玉米情况下的最优地下水埋深控制。结果表明：（1）不同作物在不同土壤上种植的最优地下水埋深不同：小麦和大豆在两种土壤上种植的最优地下水埋深均为1.0m；玉米在砂姜黑土上种植的最优地下水埋深为0.8m，在黄潮土上种植的最优地下水埋深为1.0m。（2）土质对作物产量的影响：种植小麦条件下，砂姜黑土产量比黄潮土高；种植大豆条件下，砂姜黑土产量比黄潮土低；种植玉米条件下，在[0.2，0.6]埋深区间，砂姜黑土产量比黄潮土高，在[1.0，5.0]埋深区间，砂姜黑土产量比黄潮土低。