耕地土壤重金属污染钝化修复技术研究进展

耕地土壤重金属污染引起的环境和粮食安全问题令人堪忧,钝化修复已成为农田耕地土壤重金属污染修复的重要方式。重金属原位化学钝化修复是通过向污染土壤中施加钝化剂使重金属的赋存形态发生改变从而达到钝化的效果。本文在对耕地污染土壤常用的无机、有机、无机-有机复合钝化修复技术分析总结的基础上,指出钝化修复技术应用中存在的问题及今后的研究方向,以期为进一步推动该领域的研究和推广工作提供参考。     

养猪发酵床垫料有机肥对辣椒产量及土壤微生物多样性的影响

随着环保压力的日益增加和农户环保意识的逐渐增强,发酵床养猪技术逐渐被农户接受,但是发酵床熟化垫料再利用难,而限制了发酵床养猪技术的推广。本研究将两种发酵床熟化垫料分别进行高温堆肥形成有机肥,总养分(氮、磷、钾)含量均超过50g/kg,重金属和粪大肠杆菌含量均未超标,蛔虫卵死亡率95%以上,完全可以作为成熟的有机肥产品。试验表明,在等氮量施用条件下,发酵床熟化垫料有机肥施用后青椒产量也能达到化肥和常规有机肥的产量,并能提高青椒品质,改善土壤肥力,提高土壤中矿质态氮的效果。PCR-DGGE结果表明,细菌群落结构分为三大类,对照(CK)和化肥(CF)处理群落结构相似,常规猪粪有机肥(POF)单独一类,两种发酵床熟化垫料有机肥(FOF和ROF)群落结构相似,结果表明施肥能够改变土壤中微生物多样性,施用有机肥(POF、FOF、ROF)对土壤微生物多样性改变的效果比化肥(CF)大;不同来源的有机肥(POF和FOF、ROF)对土壤中微生物区系改变方向不一样,来源接近的有机肥(FOF和ROF)对土壤微生物区系改变方向接近。     

秸秆类材料对土壤Cd、Pb的固定效果

土壤重金属污染及其修复,已成为当今全球共同关注的重大问题。我国秸秆资源丰富,通过秸杆利用降低污染土壤危害,既可以消除污染影响,又能解决秸秆难以无害化处置的普遍难题,符合农业可持续发展的规律。为筛选秸秆利用于土壤重金属污染修复的新材料,探究不同秸秆材料对土壤Cd、Pb活性的影响。结果显示,秸秆粉导致土壤p H值增加,土壤有效态Pb含量显著小于对照,但随着添加剂量增加,土壤有效态Pb含量也显著增加,后期秸秆粉促进土壤Cd的溶出。秸秆灰、秸秆生物炭、秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥均能显著提高土壤p H值,显著降低土壤有效态Cd、Pb含量。不同秸秆材料固定土壤Cd、Pb效果的大小顺序为:秸秆灰秸秆生物炭秸秆垫料有机肥秸秆猪粪有机肥秸秆粉。说明秸秆直接还田可能会为土壤修复带来一定的风险。秸秆灰、秸秆生物炭、秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥均能有效固定土壤Cd和Pb,改善土壤酸性环境,但秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥属于价格经济的秸秆利用新方式的修复材料。     

生物炭和高吸水树脂可改善养殖垫料基质理化性状

【目的】 秸秆常用于养殖业发酵床垫料,用出圈后垫料为主要原料制备的无土栽培基质往往存在保水、透气性差、电导率高等缺陷,限制了其推广应用。本文探讨添加不同比例的生物炭及高吸水树脂 (SAP) 改善该基质的性能,为促进秸秆资源化利用、提高作物产量提供依据。 【方法】 以空心菜 (Ipomoea aquatica Forsk) 为试材进行了盆栽试验。供试基质组成为发酵床垫料堆肥 + 蛭石 + 珍珠岩 + 泥炭 (体积比3∶2∶3∶2),其总氮、磷、钾及速效氮、磷、钾养分含量分别为24.2、8.62、10.1、1.94、0.83和3.72 g/kg。在该基质中添加小麦秸秆制成的生物炭 (600℃) 2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%和16%,以不加生物炭基质为对照,上述基质再裂分为加0.8 g/L SAP和不加SAP两种处理,共18个处理。测定了基质的理化性状,并原位测定了生长过程中基质水分空间分布情况,调查了空心菜的出苗率、生长、养分吸收及产量。 【结果】 随生物炭添加比例的增加,基质总孔隙度、持水量、pH和电导率显著提高。添加SAP后,基质pH和电导率随生物炭添加比例升高的趋势减缓,导致高比例生物炭 (10%～16%) 与SAP联合添加的基质pH和电导率显著低于生物炭单独添加处理 (P < 0.05)。添加SAP后,不同生物炭添加比例下基质的持水量、总孔隙度和通气孔隙度分别增加了13.4%～35.7%、5.8%～10.7%和8.9%～17.9%,且盆钵内水分分布更为均匀,改善了因基质保水性差而造成的水分沉积于盆地的状况。随生物炭添加比例的增加,空心菜出苗率、各项生长指标、根部各项指标和空心菜对氮、磷、钾养分的吸收均表现出先升高后降低的趋势,在10%添加比例下达到最高值,且SAP与生物炭联合添加处理明显高于生物炭单独添加处理。 【结论】 基质中添加10%的秸秆生物炭可有效改善基质的理化性能并提高空心菜产量,与0.8 g/L的SAP配施不仅增强了生物炭的正面效应,同时抑制了高生物炭添加带来的基质pH和电导率的过度升高,二者配施可有效改善基质性能及空心菜的生长状况。      

铅污染对不同生境芦苇体内抗氧化酶系统的影响

为评估不同生境芦苇对铅污染的耐受或抵抗能力,采用盆栽试验模拟淹水和干旱生境,探究铅污染对不同生境芦苇体内蛋白质、丙二醛含量以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,随着铅处理浓度增加和胁迫时间增加,芦苇体内丙二醛含量显著增加,但过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性也均显著增强。相同浓度铅处理的干旱生境芦苇体内超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均小于淹水生境芦苇。胁迫60 d,铅处理的两种生境芦苇体内过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均显著增强;胁迫90 d,铅处理的两种生境芦苇体内的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均显著大于对照。说明水生芦苇具有较强的抗氧化能力,超氧化物歧化酶和过氧化物酶在抵抗铅诱导的氧化胁迫中发挥重要作用。     

水葫芦有机肥与化肥配施对青椒生长、产量和氮素利用率的影响

将水葫芦渣与猪粪混合发酵后制成水葫芦有机肥,研究其与化肥的不同配比对青椒生长和产量及氮素利用率的影响。结果表明,在等氮施肥条件下,水葫芦有机肥在低替代率或全量化肥条件下青椒的生物量明显高于水葫芦有机肥高替代化肥条件下青椒的生物量;有机肥的添加能显著促进青椒地下部的生长发育,其中75%有机肥替代化肥处理的植株根系体积及根尖数分别比化肥处理增加了77.87%和56.12%;水葫芦有机肥50%替代化肥时青椒单株产量最高,是单独施用化肥处理的1.6倍;施用化肥或者水葫芦有机肥少量替代化肥处理的青椒植株地上部分氮素含量显著高于其他处理;水葫芦有机肥50%和75%替代化肥的处理其青椒产量及氮肥农学利用率和生理学利用率明显高于单独施用化肥或者有机肥。因此,以水葫芦与猪粪混合制成的有机肥替代化肥的替代率在50%效果最好,最高替代率不宜超过75%。     

土壤改良剂的研究进展

土壤障碍和土壤退化是限制农业生产力发展的主要原因。土壤改良剂的研发和应用对改良障碍土壤和缓解土壤退化具有重要的现实意义。本文主要综述了土壤改良剂的种类、作用机制及其对土壤性状和作物生长与产量等的影响,指出了土壤改良剂研究中存在的问题及今后的研究方向。     

水稻和小麦累积镉和砷的机制与阻控对策

农作物可食用部位累积的镉和砷是人体摄入镉和砷的主要来源之一.研究农作物对镉和砷的累积机制,在此基础上研发阻控农作物对镉和砷累积的方法和技术,是保障被污染农田的安全利用和农产品质量安全的最有效途径,对解决农田镉、砷污染难题具有重大意义.鉴于水稻和小麦是中国最主要的粮食作物,本文就水稻和小麦对镉和砷的吸收、积累和转运机制进行了综述,比较和分析了镉、砷在土壤-作物系统中迁移、转化过程中的异同点及其相应的阻控对策,并探讨了该领域未来的研究方向.     

养猪发酵床垫料有机肥对辣椒产量及土壤微生物多样性的影响

随着环保压力的日益增加和农户环保意识的逐渐增强,发酵床养猪技术逐渐被农户接受,但是发酵床熟化垫料再利用相对较难,限制了发酵床养猪技术的推广。本研究将两种发酵床熟化垫料分别进行高温堆肥处理,熟化垫料总养分(氮、磷、钾)含量均超过50 g/kg,重金属和粪大肠杆菌含量均未超标,蛔虫卵死亡率95%以上,符合商品有机肥标准。作物试验表明,在等氮量施用条件下,发酵床熟化垫料有机肥施用后辣椒产量与化肥和常规有机肥处理相当,并能提高辣椒品质,改善土壤肥力。PCR-DGGE结果表明,不同处理土壤细菌群落结构可大致分为3种类型,对照(CK)和化肥(CF)处理群落结构相似,为第一类;常规猪粪有机肥(POF)为第二类;两种发酵床熟化垫料有机肥(FOF和ROF)群落结构相似,为第三类。施肥处理能明显改变土壤微生物多样性,施用有机肥(POF、FOF、ROF)对土壤微生物多样性改变的效果比化肥(CF)大;不同来源的有机肥(POF和FOF、ROF)对土壤中微生物区系改变方向不一样,来源接近的有机肥(FOF和ROF)对土壤微生物区系改变方向接近。     

增施有机肥对黄泛冲积区贫瘠土壤养分和玉米产量的影响

针对黄泛冲积区土壤肥力低、生物功能弱等障碍因子,比较了增施不同有机肥料(普通商品有机肥、生物有机肥)及其不同施用量(150、300、450 kg/667 m~2)对江苏省滨海县黄泛冲积区贫瘠土壤养分和生物性状的影响,结果显示:施用有机肥能不同程度提升土壤有机质含量,增加氮、磷、钾养分含量,降低土壤pH值,改良土壤理化性质;施用有机肥还能提高碱性磷酸酶活性,使土壤微生物活性和多样性指数增加,改良土壤的生物功能。随着有机肥用量从150 kg/667 m~2增加到450 kg/667 m~2,有机肥施用对土壤养分含量和生物功能改善效果愈加明显,玉米产量也与对照相比增加0.75%到25.8%不等,其中以施用450 kg/667 m~2普通有机肥增产效果最好。而相同用量下,施用商品有机肥的NOF处理对土壤理化性质和养分的提升效果要好于施用生物有机肥的BOF处理,但BOF处理对生物性状的改良作用要高于NOF处理的。由此可见,施用有机肥的土壤各项肥力指标和作物产量在短期内就都已有所提升,尤其在施用量为450 kg/667 m~2的处理中。因此长期施用有机肥在培肥土壤,保障我国粮食作物稳产、增产方面的重要作用已经可以预见。