麦季土壤镉生物有效性对大气臭氧浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高的暴露环境,采用盆栽试验研究不同浓度外源镉污染土壤在小麦生长期间不同深度土层中各形态镉含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内镉含量的变化,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价小麦土壤镉生物有效性。结果表明:臭氧熏蒸在各土壤处理均有提高镉生物有效性的趋势,成熟期5mg·kg-1镉污染土壤的镉生物有效性变化显著,其中DTPA-镉含量在0~5、5~10、10~15cm土层分别增加21.82%、16.07%、21.90%,成熟期0~5、5~10cm土层的BCR弱酸溶解态镉分别提高34.83%、47.55%。臭氧熏蒸显著降低无污染土壤暴露组小麦籽粒的生物量(12.22%),却有增加植株各器官镉含量的趋势,其中秸秆部镉含量较对照组显著增加14.75%。臭氧暴露干扰土壤镉的形态分布,促进镉向更易被作物吸收利用的形态转化,增加小麦对镉的吸收累积,最终加剧镉进入食物链的风险。     

加剧酸化对土壤有效态 Cd 和水稻的影响

【目的】通过引用酸化材料加剧土壤酸化,探究 Cd 污染土壤酸化后,土壤 pH 值改变对土壤中 Cd活性及水稻产量、质量的影响,为 Cd 污染土壤的修复治理提供理论支撑。【方法】开展土壤培养试验,分析Cd 污染土壤施用酸化材料后土壤 pH 值及有效态 Cd 含量的动态变化,探究土壤 pH 变化对 Cd 活性的影响;开展水稻盆栽试验,分析土壤酸化后水稻生物量、产量及其构成因素、水稻植株及稻米 Cd 含量的变化,探究土壤pH 降低对水稻产量、质量的影响。【结果】施用酸化材料能精准降低土壤 pH,使试验土壤形成一定的 pH 梯度。土壤 pH 值降低 0.33、0.67 个单位,土壤有效态 Cd 含量分别增加 0.04、0.07 mg/kg,增幅达 21.05%、36.84%,土壤有效态 Cd 和土壤 pH 之间呈显著的负相关关系。土壤 pH 降低导致水稻生长受到抑制,植株瘦弱,与对照相比,pH 4.77、5.11 处理的水稻地上部生物量分别降低 9.61%、2.48%。水稻有效穂数、穗实粒数、结实率随土壤 pH 降低而减少,导致 pH 4.77、5.11 处理的水稻产量较对照减少 11.58%、1.74%。土壤酸化致使重金属活化,导致水稻植株及稻米对 Cd 的富集能力增强,pH 4.77、5.11 处理植株 Cd 含量较对照分别增加 87.52%、1.13%,稻米 Cd 含量较对照分别增加 134.55%、165.45%。【结论】土壤 pH 影响 Cd 的形态,土壤酸化使 Cd 的生物有效性增加,土壤有效态 Cd 和土壤 pH 之间呈显著的负相关关系。土壤酸化使水稻生长受阻,地上部生物量降低,成穗数与实粒数减少,产量降低,同时亦加剧土壤 Cd 活性,使水稻对 Cd 的吸收和富集能力增强,被重金属污染的风险也相应增加。     

水稻籽粒中镉的来源

【目的】深入探讨水稻籽粒中镉(Cd)的来源及其与生长环境中Cd供应强度的关系,为稻米Cd污染防控选用恰当的农艺措施和实施时间提供科学依据。【方法】在水稻齐穗期,从Cd污染稻田选取长势一致的水稻植株,分别移入含不同Cd浓度(0、0.2、0.5 mg·L-1)的营养液盆钵中培养,成熟期分别收获各器官测定生物产量和Cd含量;在大田自然条件下生长的水稻分别在齐穗期、灌浆期、腊熟期和成熟期采集长势均匀一致的植株样本测定生物产量和Cd含量。【结果】在营养液中不含Cd(Cd 0处理)的条件下,籽粒中累积的Cd主要来自于根系和茎秆在齐穗前累积的Cd。在齐穗后的生长环境中存在较低有效镉的情况下(即Cd污染稻田自然生长的植株),籽粒中的Cd则同时来自水稻齐穗前各器官累积的Cd和根系从土壤吸收与直接运输的Cd;水稻叶片和谷壳是水稻齐穗后向籽粒净转移Cd的器官,茎秆和根系既是籽粒Cd的源,也是Cd的净累积器官。而在生长介质有效镉含量丰富的情况下(即Cd培养试验处理中的Cd 0.2和Cd 0.5处理),籽粒中的Cd则主要来自生长介质,少部分来自水稻各器官的转移。【结论】籽粒中的Cd来自齐穗前各器官储存Cd的转移和土壤/介质中Cd的吸收和直接运输,土壤/介质中的可利用Cd含量越高,籽粒含Cd量也越高;只有当土壤/介质中不存在可利用Cd时,水稻各器官中储存的Cd才是籽粒中Cd的唯一来源;水稻各器官中,茎秆和根系是体内Cd的主要储存和输出场所。结合水稻生长早期降Cd措施的基础上,在水稻抽穗-成熟期采取恰当的农艺措施降低土壤中Cd的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接运输量,就能有效降低稻米中的Cd含量。     

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。     

蚕沙与海泡石联合施用对水稻根际土壤Cd生物有效性及籽粒Cd富集的影响

矿区重金属稻田土壤治理对水稻粮食安全意义重大,为探索蚕沙与海泡石联合施用对矿区重金属Cd污染稻田土壤的生态修复效果,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和植株不同部位Cd富集及稻米安全性的影响,进行稻田原位土壤修复试验,早稻设置蚕沙+海泡石(T1)、蚕沙+腐植酸钠+海泡石(T2)、蚕沙(T3)3种钝化处理及不添加改良剂为对照(CK)处理,晚稻进行老化效果跟踪试验。采用梯度扩散薄膜(DGT)技术研究稻田根际土壤Cd生物有效性,探讨水稻植株不同部位Cd富集、籽粒Cd累积与其相关性。结果表明,蚕沙单独施用及与其他钝化材料联合施用均可降低Cd污染稻田根际土壤Cd生物有效性,与CK相比,早稻T1、T2、T3处理Cd生物有效性显著下降,分别下降88.36%、82.00%、74.18%;晚稻T3处理下降29.71%。蚕沙与海泡石联合施用减少水稻对Cd的吸收。水稻根系、茎秆、叶片、谷壳和籽粒Cd含量下降31.71%～55.54%、17.01%～84.60%、18.21%～57.09%、44.94%～49.69%和47.62%～53.84%。蚕沙与海泡石联合施用改变土壤理化性质,土壤pH提升0.13～0.27,电导率提高16.45%～121.54%,土壤有机质提高15.51%～39.64%。在老化效果跟踪试验中,蚕沙与海泡石施用处理下水稻籽粒的Cd含量达到安全水平,符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的相关标准,对稻田Cd污染作用的持续影响效果最久。蚕沙与海泡石联合钝化有效阻控了土壤-水稻Cd之间的传递,可作为一种稻田Cd污染逆境生态调控的应用技术。     

海泡石施加深度对水稻吸收镉的影响

为探讨海泡石施加深度对镉（Cd）污染土壤钝化修复效果的影响,选取湖南湘潭酸性水稻土,采用根际箱培养的方式,研究海泡石施加深度对土壤中Cd生物有效性、植株Cd吸收和根际环境的影响特征。结果表明,与未添加海泡石的对照相比,海泡石在施加深度为20、10 cm和5 cm的处理下,根际与非根际各层土壤pH值分别提高了1.00~1.16、0.59~1.21个单位,根际与非根际各层土壤中Cd有效态含量分别降低了0.02%~3.40%和1.00%~7.80%,且海泡石施加深度为5 cm（T2）时根际与非根际层土壤Cd有效态含量降幅最大,分别为3.40%和7.80%;海泡石不同施加深度处理水稻各部位Cd含量均有下降,且在施加深度5 cm并隔离根系向未钝化土壤延伸处理（T4）降幅最大,与对照相比根部Cd含量下降显著（P<0.05）,同时,海泡石在不同施加深度处理下水稻株高和产量均有提高,且与对照相比海泡石在T2和T4耕层深度处理下株高和产量显著提高（P<0.05）。可见,浅耕（耕层5 cm处理）施用海泡石降低土壤Cd生物有效性效果最好,且降低了水稻中Cd含量,显著提高了水稻产量。     

生物炭耦合水分管理对稻田土壤As-Cd生物有效性及稻米累积的影响

选取湖南某矿区重金属Cd、As复合污染稻田土,以泰优390号为材料,通过盆栽试验研究湿润灌溉(CK)、农艺措施淹水(WF)、竹炭(ZC)、竹炭结合淹水措施(ZF)、稻壳炭(GC)、稻壳炭结合淹水措施(GF),对土壤中As、Cd生物有效性及水稻糙米中As、Cd累积效应的影响。结果表明,6种处理土壤pH值上升幅度为0.12~0.72个单位,均呈现先升高再下降,最后趋于中性的规律。相比对照,水稻全生育期5种处理Eh值均呈现下降趋势,而单一添加生物炭ZC、GC 2种处理乳熟期Eh显著高于同一生育期配施生物炭的WF、ZF、GF 3种淹水处理,并始终处于弱还原状态。各处理均能显著降低成熟期土壤Cd的有效态、酸可提取态和TCLP提取态含量,而As的有效态和TCLP提取态含量显著升高。WF、ZF、GF淹水配施生物炭处理糙米中Cd含量降低51.46%~57.28%,其中GF抑制效果最佳,与ZF呈现显著性差异;而籽粒中As的含量分别达到0.29、0.32、0.30 mg·kg-1,较CK组升高了39.74%~53.58%,三者并无显著性差异。2种仅添加生物炭的ZC、GC处理与对照相比,糙米中Cd含量降低16.50%、39.81%,糙米中As含量增加了27.24%、12.23%,但GC与CK处理并无显著性差异。因此,WF、ZF、GF及ZC处理可减少土壤中Cd的生物有效性,对重金属Cd污染稻田土壤修复具有重要意义,但会增加土壤中As溶出的风险及其生物有效性。而单一添加生物炭的GC处理可用于Cd-As复合污染农田,为稻田土壤Cd-As复合污染粮食安全生产提供理论依据。     

近地层大气臭氧浓度升高对麦季土壤Zn生物有效性的影响

为明确大气O_3浓度升高对麦季各生育期不同土层中Zn生物有效性的影响,利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高(比周围大气高40 nmol/mol)处理,土壤设置外源加入0 mg/kg、200 mg/kg、400mg/kg Zn处理,在小麦苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别采集耕层0~5.0 cm、5.1~10.0 cm、10.1~15.0cm各土层土样,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价盆栽小麦土壤Zn生物有效性。结果表明,大气臭氧浓度升高对整个耕层土壤(0~15.0 cm)Zn的有效性影响不显著;在成熟期显著增加了无外源Zn污染土壤0~5.0 cm和10.1~15.0 cm土层中Zn的有效性,其DTPA提取态Zn增幅分别为150%和241%,但在5.1~10.0 cm土层中DTPA提取态Zn显著降低42.4%;在小麦生育早期显著增大了外源加入400 mg/kg Zn污染土壤0~5.0 cm和10.1~15.0 cm土壤Zn的有效性。BCR连续提取法与DTPA浸提法在衡量有效态Zn变化趋势上有相似的规律,但BCR连续提取法测定的有效态Zn数值大于DTPA浸提法,且土壤Zn含量低时差异显著。     

镉污染联合修复技术对水稻田修复效应

通过大田试验,分析镉(Cd)污染修复联合技术对水稻田土壤Cd的生物有效性及其水稻生长的影响。研究结果表明,联合技术“低积累品种+钝化剂+水分管理+叶面阻控”对促进水稻生长与籽粒Cd含量降低效果最佳,该技术能有效促进土壤pH增加12.8%,水稻分蘖数、株高与产量依次增加71.1%、24.7%与19.9%;水稻籽粒中Cd含量降低45.0%,达《食品安全国家标准 食品中污染物限量值》要求。因此,该研究结果为实现Cd污染稻田的农业安全生产提供理论依据,镉污染联合修复技术有利于大面积Cd污染农田修复治理的推广应用。     

不同钝化剂对轻度镉污染农田水稻吸附的钝化修复作用

添加钝化剂是修复重金属污染土壤的有效方法之一.通过在成都平原的水稻轻度Cd污染农田进行田间试验,选取石灰、生物炭、生物有机肥3种钝化剂,探讨轻度Cd污染农田土壤原位钝化修复技术效果.结果表明,向农田土壤中施加石灰、生物炭、生物有机肥等钝化剂可以在一定程度上降低作物籽粒中Cd含量.单一石灰处理、生物炭配施石灰处理以及生物有机肥配施石灰处理可以使水稻常规修复试验中水稻籽粒中Cd含量降低8.85％～29.62％.由此可见,向农田土壤中施加钝化剂可以在一定程度上降低作物籽粒中Cd含量.     

沈抚灌区耕地重金属Cd、Pb的变化特征分析

选择沈抚灌区东部13个自然村庄的农业种植区，以1500 m间距网格化布点29处，调查研究区历史耕作情况，选取18个停灌时间不同的耕地样点，每个样点按0~20、20~40、40~60 cm采集3层土壤样品，分析测定重金属Cd、Pb的全量及化学形态，并测定了地上作物的茎叶、籽粒中重金属含量，探究研究区不同停灌时间及利用类型耕地土壤中Cd、Pb的分布特征及变化规律。结果表明：0~20、20~40、40~60 cm土壤中Cd含量分别为0.65~1.57、0.66~1.18、0.61~1.18 mg·kg^-1，停灌20~25年的土壤0~20 cm土层Cd含量最高，为1.57 mg·kg^-1；各土层Pb变化范围分别为21.07~38.59、14.97~30.59、15.71~25.66 mg·kg^-1，未随停灌时间发生明显变化；Cd在20~40、40~60 cm土层迁移率分别为0.42~0.50、0.46~0.52，而Pb仅为0~0.34、0~0.68；玉米茎叶、籽粒中Cd含量分别为0.33~0.47、0.02~0.07 mg·kg^-1，水稻茎叶、籽粒中Cd含量分别为0.33~0.89、0.02~0.09 mg·kg^-1，Pb含量分别为1.51~2.32、0.47~0.62mg·kg^-1，Cd、Pb在作物茎叶、籽粒中未随不同耕作方式及停灌时间表现出明显差异；水田土壤可交换态Cd含量占总量的37.33%，旱田可交换态Cd含量占总量的7.82%~13.95%；水田土壤可交换态Pb含量占总量的9.03%，旱田占总量的0.87%~4.18%。研究结果可为重金属污染耕地的利用管理及污染修复提供依据。     

广西镉地球化学异常区水稻籽粒镉含量预测模型研究

为了解广西镉地球化学异常区土壤对水稻籽粒镉含量的影响,更进一步从局部有限的土壤-水稻"点"的研究拓展到镉异常区域范围内"面"的研究,共采集土壤-水稻样品656件,采用逐步多元回归分析建立不同镉浓度等级下水稻籽粒重金属Cd含量预测模型。结果表明:研究区土壤呈中性(pH均值为6.8),属矿质土壤(OM均值为39.53 g·kg~(-1)),全量镉和有效态镉含量范围分别为0.078～7.893 mg·kg~(-1)和0.028～5.875 mg·kg~(-1);根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017),稻米Cd超标率为13.6%;不同Cd浓度等级下最佳预测模型分别为:G1(0.5 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=1.561-3.782 lg(pH)+1.825 DTPA-Cd;G2(0.5～1.0mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=5.145-0.280 pH-2.448 lg(OM)+1.039 lg(DTPA-Cd);G3(1.0～2.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=1.074-0.208 pH-0.029OM+0.589 DTPA-Cd;G4(2.0～3.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=-0.897-0.026 OM+0.785 DTPA-Cd;G5(3.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=0.791~(-1).322 lg(OM)。总体上,广西镉异常区土壤中Cd整体偏高,已经对水稻安全种植产生影响,预测模型能够较好地预测稻米中镉的累积量,为广西镉异常区内其他水稻产地的安全生产提供参考。     

不同水分条件下多种Mn肥对水稻Cd累积的影响

为探讨不同Mn肥在淹水和落干条件下对水稻Cd累积的影响,分别于这两种水分管理条件下,对两个水稻品种施加MnCO₃、MnSO₄、MnCl₂、杨木屑吸附MnCl₂肥（PS-Mn）、米糠吸附MnCl₂肥（RB-Mn）,进行温室盆栽试验。3种无机Mn肥施用量为250 mg·kg^-1（以Mn计,下同）,2种有机Mn肥施用量为25 mg·kg^-1（对应的Mn施用量为PS-Mn： 380 mg·kg^-1,RB-Mn： 177 mg·kg^-1）。试验所用土壤中Cd含量为0.75 mg·kg^-1,pH 6.33。结果表明,持续淹水条件下水稻Cd含量明显低于落干条件（P<0.05）。落干条件下,2个水稻品种籽粒Cd含量均为MnSO₄、MnCO₃处理最低,RB-Mn处理最高。研究表明,持续淹水能显著降低水稻Cd含量,使之低于食品安全限值0.2 mg·kg^-1,但持续淹水可能使水稻减产;在落干条件下,施加MnSO₄、MnCO₃能降低水稻籽粒Cd含量至0.2 mg·kg^-1以下,但施加MnCl₂和2种有机Mn肥没有明显的降Cd效果,其机理有待进一步研究。     

蚯蚓粪对镉在土壤-水稻系统中迁移转化影响

为降低稻米中镉(Cd)含量,探究了牛粪源蚯蚓粪对水稻不同时期Cd吸收积累的影响。选取中性水稻土,采用盆栽试验,对牛粪源蚯蚓粪添加下水稻生长过程中土壤氧化还原电位(Eh)、pH和土壤Cd形态的变化规律及水稻重金属Cd积累量进行测定分析。结果表明:相较于对照(不添加蚯蚓粪),施加蚯蚓粪使水稻土壤Eh显著降低,显著降低水稻分蘖期土壤pH值,进入抽穗扬花期后无显著影响;蚯蚓粪的添加改变了土壤Cd的赋存形态,在分蘖期除低添加量6.3 g C·kg~(-1)土外均显著降低环境活性态Cd含量,且添加量越大降幅越大,在水稻抽穗扬花期仅高添加量41.3 g C·kg~(-1)土有显著降低效果,在完熟期各处理组均显著降低其含量;施加蚯蚓粪能显著降低水稻糙米中Cd的含量,蚯蚓粪施用量6.3 g C·kg~(-1)土下糙米Cd含量降低48.08%,施用量达16.3 g C·kg~(-1)土时糙米Cd含量降至0.157 mg·kg~(-1),符合国家稻米Cd控制标准,继续增加施用量后糙米Cd含量无显著差异。对于水稻植株,蚯蚓粪在41.3 g C·kg~(-1)土下可显著降低全生育期各部位Cd含量,除抽穗扬花期茎部无明显规律外,其余各时期水稻根、茎及叶Cd含量均表现为蚯蚓粪添加量越大降低效果越明显。研究表明,蚯蚓粪在全生育期可通过降低土壤Eh影响土壤可交换态Cd含量从而降低水稻对Cd的吸收量。     

三种有机物料组成性质及其对土壤Cd形态与水稻Cd含量的影响

为探讨有机物料对土壤Cd形态和水稻Cd含量的影响,于2017年5月至2017年9月在温室大棚进行水稻盆栽试验,在不同外源Cd浓度处理下,通过分析对照组(CK)及施加猪粪堆肥(PM)、腐殖土(HM)、污泥堆肥(CS)对水稻Cd含量的影响,探究有机物料活性组分差异与水稻Cd含量的关联性。结果表明:三种有机物料含氧官能团含量和极性大小顺序均为HMCSPM。施加三种有机物料都有利于缓解土壤Cd污染对水稻的生长毒害作用。外源Cd浓度为2 mg·kg~(-1)时,施用PM、HM和CS后的水稻籽粒Cd浓度较对照分别降低17.24%、32.41%和17.93%。且施用HM后,水稻籽粒Cd最高浓度为0.19 mg·kg~(-1),满足《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)要求。而在外源Cd浓度达到10 mg·kg~(-1)时,仅施加PM可使水稻籽粒Cd浓度降低,但仍不能达到食品安全标准要求。水稻籽粒Cd含量与土壤可交换态Cd及铁锰氧化物结合态Cd含量呈显著正相关关系,与水稻根Cd含量呈极显著正相关,含氧官能团丰富、极性大的HM降低土壤可交换态镉含量效果最好。有机物料主要通过改变土壤Cd赋存形态,降低水稻根系对土壤Cd的吸收富集,抑制Cd向籽粒转运,进而影响Cd在水稻体内含量。     

碱性缓释肥对水稻吸收积累Cd的影响

选择长株潭地区典型化工点源污染、污水灌溉面源污染和大气沉降面源污染的镉(Cd)污染稻田,研究碱性缓释肥对稻田土壤有效Cd、水稻Cd含量的影响。结果表明:与常规施肥相比,北山、梅林桥、大同桥三个试验点施用碱性缓释肥的水稻产量增加290.8(+3.9%)~605.0(+7.3%)kg·hm~(-2),平均增产467.8 kg·hm~(-2)(+5.7%,P0.05);三个试验点施用石灰和碱性缓释肥均能提高土壤p H,降低土壤有效Cd含量,其效果为碱性缓释肥小于石灰;三个试验点施用石灰和碱性缓释肥均能显著降低水稻稻米和茎叶Cd含量,在北山、大同桥酸性土壤中碱性缓释肥降低稻米Cd含量的效果优于石灰,两地的稻米Cd含量分别较施用石灰下降0.023mg·kg~(-1)(-13.5%)和0.080 mg·kg~(-1)(-26.7%),梅林桥偏中性的土壤上则为石灰降低稻米Cd含量的效果优于碱性缓释肥。     

土壤性质对烟叶中铅、镉含量的影响及预测模型研究

在湖南某植烟区采集代表性的土壤和烟叶样品112个,测定了土壤理化性质和样品的铅、镉含量,并通过相关性和回归分析来研究烟叶铅、镉含量与土壤因子关系。结果表明:研究区土壤Pb、Cd全量平均值为40.91、0.37 mg·kg~(-1),Pb、Cd有效态平均值分别为10.71、0.23 mg·kg~(-1),烟叶Pb、Cd含量分别为3.86、7.55 mg·kg~(-1);烟叶Pb、Cd的富集系数分别为0.094和19.84,对比富集系数可知,植烟区烟叶镉的健康风险要大于铅。相关性分析表明:烟叶中Pb与土壤Pb全量、Pb有效态含量呈正相关,与p H值呈负相关;烟叶Cd与土壤Cd全量、Cd有效态含量、有机质含量和氯离子量呈正相关,与p H值负相关。通过数据逐步回归得到的方程为lg Ytobac-Pb=0.806lg Xsoil Pb-0.314p H-0.020(R2=0.499)、lg Ytobac-Cd=0.877Xsoil Cd-0.302p H+0.465lg XOM+1.632(R2=0.561),回归方程对烟叶中Pb、Cd的预测达到极显著水平。     

西安市郊不同年限设施菜地土壤Cd和Pb形态分析与污染评价

为探究不同种植年限设施菜地土壤重金属的形态与污染程度变化,以西安市郊不同年限设施菜地土壤为研究对象,通过测定不同年限土壤理化性质和重金属含量,利用BCR连续提取法研究土壤中Cd和Pb的不同形态,分析土壤中Cd和Pb不同赋存形态与土壤理化性质之间的关系,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对设施菜地重金属污染进行风险评价。结果表明:随着种植年限增加,西安市设施菜地土壤呈酸化趋势,且速效养分含量升高;不同年限设施菜地土壤重金属Cd和Pb的总量分别为0.28~1.51 mg·kg~(-1)和0.14~0.5 mg·kg~(-1),Cd有效态含量介于0.14~0.5 mg·kg~(-1),均超过其地方土壤背景值,大棚使用年限为11~15、16~20、21~25 a中Cd总量分别为0.615、1.465、1.515 mg·kg~(-1),在21~25 a中Cd有效态含量为0.5 mg·kg~(-1),均超出标准限值;弱酸态和还原态是大棚土壤中Cd的主要存在形态,而Pb主要存在形态为残渣态。其中土壤中Cd的有效态、Pb的还原态和残渣态与土壤N、P含量显著相关(P0.05),Pb的还原态与K含量相关。随着年限增长,设施菜地土壤中Cd的地积累指数增加,污染程度达到中度污染。研究区21~25 a设施菜地为中等生态风险,Cd生态风险系数对潜在风险指数的贡献高达94.36%,重金属Cd和Pb存在一定的累积叠加污染风险。高年限设施菜地土壤Cd的潜在生态风险系数大于Pb。     

双季稻区镉污染稻田水稻改制玉米轮作对镉吸收的影响

为研究低镉(Cd)污染(Cd为0.35 mg·kg~(-1))稻田改制的农产品安全利用技术,通过双季稻区早-晚稻轮作,玉米-玉米轮作、水稻-玉米轮作和玉米-水稻轮作试验,研究不同轮作制度下土壤有效Cd、作物不同器官Cd含量,Cd富集系数、转移系数和土壤养分的变化。结果表明:不同轮作制度下,水稻根、茎叶和稻米中Cd的平均含量分别为3.66、1.30 mg·kg~(-1)和0.36 mg·kg~(-1);玉米根、茎叶和籽粒中Cd的含量分别为0.50、0.12 mg·kg~(-1)和0.03 mg·kg~(-1);水稻根系、茎叶和籽粒的富集系数平均分别为11.96、4.27和1.19,玉米的分别为1.73、0.50和0.13;水稻的根系向茎叶和茎叶向籽粒转运的转运系数分别为0.36和0.28,玉米的为0.24和0.20;晚稻籽粒Cd含量高于早稻,秋玉米Cd含量高于春玉米;土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾不影响作物对Cd的吸收;种植玉米比同季水稻略有增产。研究表明,在Cd轻度污染地区,晚稻改种玉米能保障粮食作物安全,是一种值得推荐的种植制度。     

黄淮海平原小麦吸收镉与土壤可浸提镉间关系研究

土壤重金属镉浸提量与小麦吸收镉量关系是评价浸提方法以及土壤中镉有效性的重要依据,为了给黄淮海平原小麦产区土壤镉污染评价提供科技支撑。分别采用0.43 mol·L~(-1)HNO_3、0.1 mol·L~(-1)HCl、0.05 mol·L~(-1)EDTA浸提土壤镉的方法对黄淮海平原11个不同地点大田土壤样品和24个小麦植株样品进行了测定,并对3种不同浸提剂浸提的土壤有效态镉量间的相互关系,及土壤浸提镉含量与小麦镉含量间的关系进行了探讨。结果表明:不同浸提剂浸提的土壤Cd含量、全量间的相关关系均达极显著水平;3种浸提剂的Cd浸提率为58.7%(0.43 mol·L~(-1)HNO_3)53.2%(0.05 mol·L~(-1)EDTA)25.9%(0.1 mol·L~(-1)HCl),不同浸提剂浸提的土壤有效态Cd含量与小麦植株Cd含量的相关性顺序为r=0.74(0.05 mol·L~(-1)EDTA)r=0.64(0.43 mol·L~(-1)HNO_3)r=0.49(0.1 mol·L~(-1)HCl);在pH为7.71~8.59和土壤全Cd含量范围为0.107~0.212 mg·kg~(-1)条件下,以EDTA浸提的土壤Cd含量及土壤Cd全量结合土壤pH值建立的方程可以较好地预测小麦籽粒Cd含量;经推算,EDTA浸提的土壤Cd和土壤Cd全量的安全临界值可分别为0.671 mg·kg~(-1)和1.02 mg·kg~(-1)。