油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及牛物有效性的影响.结果表明:(1)在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量.施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性.(2)在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著.     

4种环境材料施用对土壤铅、镉形态的影响

采用4因素3水平正交试验设计,以不添加环境材料和磷肥为对照(CK),研究保水材料(A)、腐殖酸(B)、钠基膨润土(C)和磷肥(过磷酸钙,D)4种环境材料对土壤重金属铅(500 mg/kg)、镉(5 mg/kg)形态的影响。结果表明,土壤中Pb形态分布为残渣态有机结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态,Cd形态分布为可交换态铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机结合态;添加环境材料和磷肥可使Pb、Cd的可交换态、碳酸盐结合态比例较CK有降低,稳定态(铁锰氧化态+有机结合态+残渣态)较CK有提高;其中磷肥和腐殖酸对Pb形态分布影响最大,组合(A_2B_1C_2D_3)较CK铅的稳定态增加3.86%;保水剂和磷肥对Cd形态分布影响最大,组合(A_2B_3C_1D_2)较CK稳定态增加11.36%。比较发现,添加环境材料对土壤铅、镉形态均有不同程度影响。该结果可为土壤铅、镉稳定化治理提供参考。     

淹水对湖南3种典型水稻土镉的形态分级影响

以湖南外源镉(约1.0 mg/kg)污染的3种典型水稻土即红黄泥、河沙泥和灰泥为研究对象,通过淹水培养试验,研究了淹水前后土壤镉的各级形态变化。结果表明,淹水前,红黄泥田镉主要赋存形态为交换态(35.42%)、有机结合态(31.42%)和残渣态(28.08%);河沙泥田以残渣态为主(41.24%),其次是交换态(29.12%)和有机结合态(26.17%);灰泥田主要形态为有机结合态(68.78%)。淹水后,3种水稻土总体上呈现出交换态镉含量下降,而残渣态镉等升高的规律,交换态镉降幅表现为河沙泥田(60.00%)红黄泥田(45.71%)灰泥田(35.29%),残渣态镉增幅为灰泥田(142.86%)河沙泥田(58.00%)红黄泥田(42.86%),其他形态镉变化不明显。     

杭州市典型农田土壤镉铜铅汞的化学形态及其污染风险评价

在杭州市域范围内采集27个重金属污染农田土壤样本,采用Tessier法分析土壤中镉、铜、铅、汞等4种重金属元素的化学形态,探讨当地农田土壤重金属化学形态组成特点及其与土壤性状的关系,评估农田土壤重金属的生态污染风险。结果表明,杭州市农田土壤中镉、铜、铅、汞的化学组成有较大差异,镉、铅和汞的赋存形态均以残余态最高,铜以有机质结合态最高。土壤中各态重金属的含量与重金属含量呈极显著正相关,碳酸盐结合态重金属的含量与土壤p H呈显著或极显著正相关。土壤中镉的交换态和碳酸盐结合态总比例(平均17.6%)明显高于其他重金属元素(平均2.9%~6.0%),农田土壤中镉有较高的生态污染风险;土壤汞的残余态比例平均在50%以上,且有机质结合态和氧化物结合态汞的比例也较高,而交换态和碳酸盐结合态汞的比例很低,表明土壤中汞的生态污染风险较低;有机质结合态和氧化物结合态铜和铅的总比例较高,说明铜和铅具有中等程度的生态污染风险。     

深色有隔内生真菌对土壤镉赋存形态和龙葵富集镉的影响

为探索深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes,DSE)影响富集植物累积重金属镉的作用机制,通过土壤培养和盆栽试验,研究了接种DSE对土壤镉赋存形态和龙葵(Solanum nigrum)积累镉特性的影响。结果表明,接种DSE后土壤中交换态Cd和铁锰氧化态Cd含量显著降低,而碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态Cd含量显著增加(P <0.05);Cd~(2+)胁迫下,DSE菌株NBC8-7能在龙葵根内良好定殖,增加了龙葵生物量;与未接种DSE处理相比,不同浓度Cd~(2+)(5、10、15 mg/kg)处理下龙葵地上部Cd含量分别提高了37.26%、18.99%和22.54%,地下部Cd含量分别降低了5.19%、5.23%和2.82%;富集系数减小值在0.04～0.09范围内,转运系数增幅在0.18～1.14范围内。综上,接种DSE使土壤重金属Cd由活性较强形态向稳态转化;镉胁迫下,DSE与富集植物龙葵形成联合修复体系,显示了DSE对龙葵修复镉污染土壤的强化效应。     

不同品种水稻全生育期内土壤Cd赋存形态及ω（Cd）变化特征

以优优128、粳籼89、湛优226和粤香占4个水稻品种为材料,通过盆栽试验模拟土壤Cd污染,采用BCR法区分土壤Cd赋存形态,从而比较水稻品种对土壤Cd赋存形态及质量分数变化的影响。结果表明,在没有施用外源性Cd情况下,水稻土中Cd主要以残渣态存在为主,而弱酸提取态、铁锰氧化物结合态、有机物络合物等形态的质量分数均较低,且后3种赋存形态质量分数差异不显著。随着外源性Cd施入量逐渐增加,土壤中弱酸提取态、铁锰氧化物结合态w(Cd)有所升高。水稻品种和生育期不同,土壤中各赋存形态w(Cd)也有所差异。粳籼89全生育期内土壤中弱酸提取态w(Cd)及在土壤总Cd中的比例均明显地高于其他3个品种,这表明,粳籼89根系分泌物及其影响下的土壤对Cd的络合与固定能力较低,致使外源性Cd长时间停留在生物有效性较高的弱酸提取态。此外,在水稻全生育期内,各土壤中弱酸提取态w(Cd)及其在总Cd中的比例随时间延长而有所降低。     

湖北省几种土壤的重金属镉、铜形态

研究了湖北省棕红壤、黄棕壤和和黄褐土中重金属镉、铜的形态差异，分析了重金属负荷水平对土壤重金属形态的影响，结果表明：未污染土壤中重金属镉、铜主要为氧化铁结合态和残渣态，占土壤重金属全量的75％以上；交换态镉含量与土壤pH呈负相关，从未污染土、污染土到镉质土，随土壤Cd负荷提高，土壤中交换态、碳酸盐结合态镉的比例增大，有效地提高，残渣态、氧化铁结合态镉的比例降低，土壤中铜有相似的变化趋势。     

不同母质类型红壤的镉吸附及其形态转化特征

为探明红壤的镉吸附能力及吸附态镉的赋存形态和分配比例,丰富红壤重金属镉污染的理论基础,为红壤镉污染的修复治理提供科学依据,采用恒温培养试验的方法,研究了湘南丘岗区3种典型母质类型红壤的镉吸附和转化特征。结果表明:3种母质类型红壤对外源有效态镉均有较高的吸附容量。其中,以板岩风化物发育的红壤最高,第四纪红土母质发育的红壤次之,而石灰岩风化物发育的红壤相对较低。红壤对外源有效态Cd的吸附是一个快速的反应过程,交换及碳酸盐结合态镉在培养2~12h即达到平衡,随后向不同镉形态转化,约168h后趋于稳定。从红壤吸附态镉的形态分布看,交换及碳酸盐结合态镉是土壤吸附态镉的主要形态,占土壤总吸镉量的53.3%~64.4%,其次为Fe和Mn氧化物结合态镉,占28.4%~32.8%,有机物及硫化物结合态镉和残渣态镉所占比例较少,占7.2%~15.7%。同时,土壤pH值是影响土壤镉吸附容量和镉化学形态的最重要因素。土壤酸化会加剧重金属镉的活化和溶出,提高吸附态镉的生物有效性。     

绿洲土Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性

通过模拟基于干旱区绿洲土壤Cd-Pb-Zn-Ni复合污染下的油菜盆栽试验,采用Tessier五步连续浸提法探究了重金属复合污染对油菜生长的影响及其各形态的转化归趋和生物有效性.结果显示,随着Cd-Pb-Zn-Ni复合胁迫水平的升高,油菜的干重先增加后减小,根系的生长由促进作用转变为抑制作用;对照土壤中4种重金属元素均以残渣态为主要赋存形态,可交换态的含量均很小;随着外源重金属的添加,油菜种植土壤中4种重金属元素的各形态含量随之增加,Cd、Pb、Zn的可交换态和Ni的碳酸盐结合态对外界胁迫响应强度最大,Cd、Pb、Zn、Ni的活性增加,且Cd、Pb的主要赋存形态迅速转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Zn的主要赋存形态由残渣态和碳酸盐结合态过渡到碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Ni的主要赋存形态为碳酸盐结合态;Cd、Zn在茎叶中的含量大于根系,Pb、Ni反之,油菜能将Cd、Zn更多的运输至茎叶,Pb、Ni则主要积累在根系;油菜茎叶吸收Cd和油菜各部位吸收Zn的主要贡献形态为可交换态,根吸收Cd的主要贡献形态由可交换态转变为有机结合态,根吸收Pb和油菜各部位吸收Ni的主要贡献形态为碳酸盐结合态.     

石灰类钝化剂对土壤镉赋存形态及油麦菜吸收镉的影响

采用盆栽试验,向种植油麦菜的重度镉污染土壤中施入不同剂量的方解石粉、赤泥、碳酸钙3种钝化剂,探讨钝化剂对油麦菜吸收镉和土壤镉赋存形态的影响。结果表明:3种钝化剂均能显著提高土壤pH值,其中添加赤泥对土壤pH值影响最大,方解石粉次之,碳酸钙处理仅使土壤pH值升高0.89~1.01个单位。除添加0.5%赤泥和0.5%、1.0%碳酸钙外,其余处理均能显著降低土壤有效态镉含量,以添加5.0%赤泥和5.0%方解石粉的效果最好。添加钝化剂能显著降低土壤镉的可交换态含量,同时升高碳酸盐结合态和残渣态含量;钝化剂对可交换态的转化率由大到小依次为方解石粉、赤泥、碳酸钙;方解石粉和碳酸钙使可交换态镉主要转化成碳酸盐结合态和残渣态,赤泥主要转化成碳酸盐结合态。施入钝化剂能有效降低油麦菜镉含量,添加5.0%赤泥和5.0%方解石粉粉的效果最好,降幅分别达到48.01%和55.45%。     

硅对水稻吸收镉的影响

通过盆栽试验,以水稻土为供试土壤,采用完全因素试验设计方法,研究硅对土壤中外源镉的活性及其对水稻吸收镉的影响。结果表明,外源镉的添加量越大,水稻根、茎叶和糙米中镉含量越大;在外源镉的添加量为2和5 mg.kg-1时,施硅可降低水稻根、茎叶和糙米中的镉含量;随着施硅量的增加,水稻各部位的镉含量呈现降低趋势,且水稻根部和茎叶的镉含量比例上升,糙米的镉含量比例减少;土壤中的可交换态、碳酸盐结合态镉含量呈降低趋势,铁锰氧化物态、有机结合态和残渣态镉含量呈增加趋势。硅降低土壤中镉对水稻毒害的机制之一是硅改变了土壤中镉的形态,降低了镉的活性和生物有效性。     

生物炭施用对棕壤重金属镉赋存形态及油菜吸收镉的影响

以受镉(Cd)单一污染的棕壤为供试土壤,分别添加不同用量(0、1%、3%和5%)的稻壳生物炭进行土壤培养试验,通过测定不同形态重金属Cd含量及土壤pH的变化,研究生物炭施用对棕壤中Cd赋存形态的影响;将培养后的土壤继续进行盆栽油菜的种植,测定不同时期油菜地上部及地下部的Cd含量,并计算其根富集系数及地上部转运系数,旨在探明生物炭的施用对油菜吸收Cd的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加,活性较强的交换态Cd的含量显著降低,而活性较弱的有机结合态和残渣态Cd的含量显著增加(P0.05);3%、5%的生物炭施用量提高了土壤pH,可交换态Cd与土壤pH存在极显著负相关关系(P0.01),有机结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd与土壤pH存在显著正相关关系(P0.05)。与对照相比,不同生物炭施用量(1%、3%和5%)处理的油菜地上部Cd含量分别降低了18.86%、64.22%、68.40%,地下部Cd含量分别降低了11.03%、57.93%、60.62%;油菜全生育期根富集系数减小值在0.01~1.26范围内,地上部转运系数减小值在0.22~0.32范围内,其中以生物炭施加量为5%的处理效果最佳。     

不同改良剂对石灰性镉污染土壤的镉形态和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,分别在正常土壤(A)、低镉含量土壤(B)、高镉含量土壤(C)三种土壤上种植小白菜,研究4种改良剂(鸡粪、腐植酸、海泡石和生物炭)对小白菜生长、镉含量及土壤各形态含量的影响。结果表明,高施用量的鸡粪能显著提高小白菜的生物量,增加42.7%~79.8%。在B土壤中,除海泡石外,鸡粪、腐植酸和生物炭均增加小白菜地上部的镉含量;在C土壤中,4种改良剂对小白菜吸收镉均有促进作用。施入不同改良剂对土壤中镉形态的影响不同,在A土壤中镉主要以交换态和铁锰氧化态形式存在,在鸡粪和腐植酸处理下,土壤中镉主要以交换态和碳酸盐结合态形式存在,海泡石则增加了土壤中残渣态和有机态的比例。相关分析表明,小白菜镉含量与土壤中交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化态镉和有机态镉存在极显著正相关关系(P<0.01),与土壤总镉含量的相关性最好。     

不同种植模式对土壤重金属铅、镉形态分布的影响

为更好地了解不同种植模式下重金属在土壤-作物系统中的迁移转化规律,通过田间试验对水稻连作、菜稻轮作、蔬菜轮作3种珠三角常用种植模式下土壤重金属形态分布变化规律进行探讨.结果表明,3种种植模式下,土壤中铅各赋存形态的含量高低顺序大多呈现为可还原态＞残渣态＞可氧化态＞可交换态,可还原态占37.26％～ 56.94％;土壤中镉大多以活性较高的形态存在,可交换态占46.70％～62.98％,各赋存形态的含量高低顺序为可交换态＞可还原态＞可氧化态＞残渣态.就铅的3种具有效性的形态可交换态、可还原态、可氧化态总量而言,水稻连作和菜稻轮作比种植前都有所增加,而蔬菜轮作则较种植前有少量下降;而就镉具有效性的3种形态总量而言,菜稻轮作下为增加,蔬菜轮作下为下降,而水稻连作模式变化不明显.铅可还原态与可氧化态和残渣态能进行直接或间接的相互转化,呈现此消彼长的趋势;而对于土壤重金属镉的各赋存形态之间,可交换态与可还原态呈极显著的负相关性,二者之间可进行相互转化.     

安徽沿淮粮产区小麦与根系土重金属含量特征及影响因素

【目的】为地方耕地质量保护、小麦安全生产及农业种植结构调整提供依据。【方法】通过系统采集小麦籽实与根系土样品,分析根系土中重金属含量特征、赋存形态与小麦籽实重金属富集特征。【结果】小麦籽实与根系土中重金属含量低于食品与土壤中污染物含量的安全限值。根系土中As、Pb以残渣态为主,Hg以腐殖酸态、残渣态及强有机结合态为主。土壤中铁锰氧化态与残渣态Pb、腐殖酸态与残渣态Hg、残渣态As及铁锰氧化态Cd均与其全量呈正相关。离子交换态Pb、强有机结合态Hg及腐殖酸态As均与土壤pH值呈负相关。离子交换态As、碳酸盐结合态Cd均与土壤pH值呈正相关。全量Pb、Cd及Hg、腐殖酸态As与Hg均与土壤有机质呈正相关。小麦籽实对不同重金属的富集能力差异显著,其中以富集Zn的能力最强。小麦籽实中Zn含量受土壤Zn全量制约明显,Cd含量明显受土壤pH值与有效态Cd控制,Hg、Cr受土壤有机质是影响显著。【结论】研究区土壤和小麦籽实中重金属含量低于土壤与食品中污染物含量的安全限值。土壤中As、Pb以残渣态为主,Hg以腐殖酸态、残渣态及强有机态为主。土壤中各形态重金属含量明显受土壤pH值、有机质及其全量制约。小麦籽实从土壤中吸收富集不同重金属的能力差异显著,其中以富集Zn的能力最强,Zn的吸收富集强度明显受土壤Zn全量控制。     

广西某铅锌矿区土壤镉、铅、砷形态分布对水稻重金属的影响

【目的】探讨铅锌矿区周边土壤镉、铅和砷形态分布对水稻重金属影响,为当地土壤重金属修复治理提供参考。【方法】采集广西某铅锌矿区周边农田土壤和水稻根、茎、叶、籽粒等样品,分析土壤镉、铅和砷的全量和形态分布水稻重金属含量,通过单因素污染指数方法评价土壤重金属污染状况,通过富集系数评价水稻根、茎、叶、糙米对土壤重金属富集能力。【结果】水稻田土壤镉、铅和砷污染严重,土壤镉含量变化为0.42~2.68 mg/kg,平均值为1.52 mg/kg;铅含量变化为118~1180 mg/kg,平均值为472.59 mg/kg;砷含量为11.6~351.0 mg/kg,平均值为109.81 mg/kg。其中土壤镉主要以交换态和碳酸盐结合态为主;土壤铅以铁锰氧化结合态和有机物结合态为主;土壤砷以残余晶格态为主。土壤重金属的主要富集水稻根部位,其中水稻根富集土壤镉系数均大于1、富集铅系数介于0.38~3.53、富集砷系数均小于1,糙米镉和铅含量超标,砷未超标。【结论】铅锌矿区的周边土壤镉、铅、砷含量严重超标;水稻田土壤镉对农作物有一定风险;铅对农作物铅超标存在潜在危害;土壤砷主要残余晶格态为主;水稻籽粒镉全部超标、铅部分超标、砷不超标。     

冬种紫云英对石灰性水稻土紫潮泥锌形态的影响（英文）

为了解种植紫云英对洞庭湖西北部石灰性水稻土中锌形态转化的驱动作用及其机理，以南县地区湖积物发育出来的紫潮泥为研究对象，通过盆栽试验研究了冬种紫云英和冬闲处理对紫潮泥锌形态及其相互间关系的影响，探讨冬种紫云英后不同形态锌在紫潮泥中的含量变化。结果表明：2个处理均提高了土壤pH值和交换态锌含量，冬种紫云英处理的增幅略低；2个处理均提高了土壤紧结有机结合态锌含量，冬种紫云英处理的增幅更高；冬闲处理提高了氧化锰结合态锌含量，而冬种紫云英处理降低了氧化锰结合态锌含量；2个处理均降低了土壤松结有机结合态锌、碳酸盐结合态锌和矿物残渣态锌含量，冬种紫云英处理对土壤松结有机结合态锌含量的降幅更大，而对碳酸盐结合态锌和矿物残渣态锌含量的降幅较小；冬种紫云英在整个生长期内并不能明显增加紫潮泥的DTPAZn含量；土壤中的锌主要以残渣态存在，其他形态锌占全锌的比例均很小，不足1%。     

土壤中镉的赋存形态及生物有效性研究

为研究镉在土壤-植物系统中的赋存形态和生物有效性,以棕壤为供试土壤,添加1、3、8、15、30mg·kg-1等5个不同浓度的外源镉,测定不同浓度和不同处理时间下土壤中镉的存在形态及质量分数。结果表明随外源镉处理浓度的升高,土壤中碳酸盐结合态和有机结合态的镉向交换态、残渣态方向转化,铁锰氧化物结合态变化不大;随处理时间的延长,土壤中交换态和碳酸盐结合态的镉向残渣态、铁锰氧化物结合态和有机结合态方向转化,镉的生物有效性逐渐降低。     

土壤-辣椒系统中重金属镉形态变化和有效性研究

采用盆栽试验,在外源重金属镉(Cd)梯度分别为0 mg·kg~(-1)0.5 mg·kg~(-1)、mg·kg~(-1)2 mg·kg~(-1)、4 mg.kg~(-1)、8 mg·kg~(-1)、16 mg·kg~(-1)的供试土壤中种植辣椒,研究其土壤中重金属Cd形态及有效态含量变化,以及辣椒植株内重金属吸收、转运的情况。结果表明:离子态重金属加入土壤后,镉的残渣态所占的比例最高,水溶态和弱酸提取态在种植辣椒后逐步降低,可还原态和可氧化态镉含量略有增加。土壤Cd的全量及有效态含量对辣椒生长从总趋势上均呈负相关的表现,有效态含量越高,植株生长情况越差,特别在低浓度阶段表现较为明显。当土壤中Cd的有效态为低浓度时,外源Cd浓度增加对作物中富集Cd的作用更强,后期趋向平缓。根系的Cd含量与土壤Cd的全量和有效态含量成正相关线性关系,相比茎叶和果实,根系Cd的含量与土壤中Cd有效态含量关系更密切。通过植株中Cd的富集系数研究,可知植株中重金属的迁移是通过根部吸收后由茎叶转运,分布浓度依次为根系茎叶果实。     

3种含磷材料修复铜镉复合污染土壤的研究

以冶炼厂附近的实地污染土壤为材料,采取室内模拟法研究了磷酸二氢钙(CDP)、钙镁磷肥(CMP)和骨粉(BM)3种典型含磷材料对铜(Cu)、镉(Cd)复合污染土壤的修复效果。结果表明,3种含磷材料添加后均可使土壤中Cu、Cd等重金属从有效性高的形态向有效性低的形态转变;其中,以CMP的钝化效果最好,且随着含磷材料比例的增加,钝化效果逐渐增强。例如磷与重金属的摩尔比为4.0的钙镁磷肥处理后,土壤中无机结合态Cu和残渣态Cu的百分比之和最高可达78.91%,有效态Cd百分比从10.37%降到了0.19%,残渣态Cd的百分比则从66.53%增至84.84%。