基于DGT技术的土壤铅生物有效性评价研究

采集我国15个省份的耕作土壤进行盆栽试验,通过外源添加不同浓度梯度的Pb并种植小白菜,比较梯度薄膜扩散技术(Diffusive gradients in thin-films,DGT)与传统化学方法(土壤溶液法、EDTA法、HAc法、CaCl_2法和全量法)评价土壤中Pb生物有效性。简单回归分析表明,各评价方法测定的土壤Pb含量与小白菜Pb含量都呈显著相关关系,但DGT技术相关性(R~2=0.97)最高。通过逐步多元线性回归分析,融合土壤pH值、有机碳(OC)含量、阳离子交换量(CEC)、粘粒含量等土壤基本理化性质,建立多元回归模型,结果表明:各传统评价方法融合了pH值、OC含量等土壤性质,R~2较对应的简单回归分析有所提高,都能用于评价土壤Pb的生物有效性,但通过DGT技术所构建的模型方程(R~2=0.97,p0.01)几乎不受土壤性质的影响,且较传统化学方法相关性更高,因此,DGT技术是一种可以用于评价土壤中Pb生物性的较优方法。     

改良剂对不同性质镉污染土壤中有效镉和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,研究了施用石灰、鸡粪、泥炭、石灰+鸡粪、石灰+泥炭处理对4种外加镉污染土壤上小白菜生物量、镉吸收量以及土壤有效镉含量和p H的影响。结果表明,各改良剂单施和有机物料+石灰配施均可以显著提高小白菜生物量,小白菜生物量较对照提高11.76%~59.38%,且改良剂配施效果优于单施;改良剂单施处理对小白菜的增产效果是鸡粪>泥炭>石灰,单施石灰能显著提高南方酸性土上小白菜生物量,对北方碱性土小白菜生物量影响不显著。与不施改良剂的对照相比,施用改良剂的处理明显降低了小白菜对镉的吸收量和土壤有效镉含量,且改良剂配施的效果好于单施,土壤有效镉含量较对照降低31.2%~67.0%;比较单施有机物料或单施石灰,在南方酸性土壤上,单施石灰效果好于单施有机物料,在北方碱性土上,单施有机物料效果则好于单施石灰。另外,在对土壤p H的影响上,单施鸡粪或石灰,鸡粪+石灰和泥炭+石灰四个处理均可以显著提高土壤p H,增幅在0.15~2.16个单位,且石灰、鸡粪+石灰和泥炭+石灰效果好于鸡粪处理,泥炭处理对南方酸性土p H影响不大,但可以降低北方碱性土的p H。     

石灰和有机质对不同性质镉污染土壤中镉有效性的影响

通过土培试验研究了添加不同改良剂(鸡粪、泥炭和石灰)对我国不同性质土壤(云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土)镉污染的改良差异。结果表明,不同改良剂0～60 d内对四种镉污染土壤的改良效果均较为显著。鸡粪对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为37.0%、52.7%、29.3%和49.6%,显示鸡粪对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是江西红壤≈内蒙栗钙土云南赤红壤吉林黑土;泥炭对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为33.1%、51.7%、30.5%和51.2%,显示泥炭对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是江西红壤≈内蒙栗钙土吉林黑土≈云南赤红壤;石灰对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为60.7%、55.5%、40.7%、41.7%,显示石灰对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是云南赤红壤江西红壤吉林黑土≈内蒙栗钙土。综上可知,在对镉污染的酸性土壤改良上,石灰好于有机质,而对镉污染的中性和碱性土壤改良上,有机质则好于石灰。     

不同温度下镉在典型农田土壤中的吸附动力学特征

按土重的3%和5%向采自海南和广西的3种可变电荷土壤中添加由稻草制备的生物质炭,混合培养30 d后用一次平衡法研究了生物质炭对土壤吸附Cd（Ⅱ）的影响及其与土壤表面电化学性质的关系,旨在阐明生物质炭促进可变电荷土壤吸附和固定Cd（Ⅱ）的机制。结果表明,添加稻草炭显著提高了3种土壤的阳离子交换量（CEC）和土壤pH,并使土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。因此,添加稻草炭增加了土壤表面的负电荷量,土壤表面对Cd（Ⅱ）的吸附容量增强,使3种可变电荷土壤对Cd（Ⅱ）的吸附量增加,且Cd（Ⅱ）吸附量的增幅随稻草炭添加水平的提高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以拟合3种土壤对Cd（Ⅱ）的吸附等温线,但Freundlich方程拟合效果更好,该方程表征吸附容量的常数k也随着稻草炭添加水平提高而增大。研究表明在pH3.0~5.0范围内,稻草炭均增加土壤对Cd（Ⅱ）的吸附量。添加稻草炭提高土壤pH,促进Cd（Ⅱ）的吸附,因为Cd（Ⅱ）的吸附量随pH升高而增加。解吸实验表明,添加稻草炭处理Cd（Ⅱ）的解吸量高于对照处理,说明生物质炭提高了土壤对Cd（Ⅱ）的静电吸附量。     

镉在小麦各部位的富集和转运及籽粒镉含量的预测模型

以全国小麦产区的14种土壤为材料,采用盆栽试验方法研究了小麦在对照、Cd处理(0.6 mg·kg-1 p H7.5,1.2 mg·kg-1 p H7.5)条件下,Cd在小麦各部位的含量及其富集和转运。结果表明:对于两组Cd处理而言,Cd在小麦中的分布趋势均为根茎籽粒,而且各部位的Cd含量相互间均显著性相关(Cd处理的籽粒与根除外)。14种土壤种植下,小麦根、茎、籽粒的Cd含量范围分别为:0.11~2.18、0.04~0.75、0.004~0.08 mg·kg-1(对照);3.14~12.04、0.18~0.94、0.09~0.43 mg·kg-1(Cd处理)。14种土壤中根-土的Cd富集系数范围为0.59~13.69(对照)、2.98~14.86(Cd处理);茎-根、籽粒-根的转运系数范围为:0.22~1.60、0.02~0.14(对照);0.04~0.13、0.01~0.06(Cd处理)。小麦籽粒Cd含量与土壤理化性质的相关性分析及预测方程显示,无论土壤是否受Cd污染,籽粒Cd含量与土壤p H均呈极显著性负相关,相关性系数分别为-0.828(对照)、-0.841(Cd处理),p H是影响籽粒吸收Cd的首要土壤因素,有机碳(OC)含量则为第二因素,籽粒Cd含量预测方程拟合效果良好(对照R2=0.84;Cd处理R2=0.93)。     

影响小白菜铅吸收的土壤因素和预测模型研究

铅(Pb)的生物有效性、移动性和转移特征对环境和食品安全至关重要。本研究采集我国15个省份理化性质差异很大的土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加Pb,研究Pb从土壤向植物的运移,探索影响Pb生物有效性的主要土壤因素,并建立预测模型。结果表明,土壤总Pb含量、有机碳(OC)含量、pH对植物吸收Pb有显著影响。植物Pb含量和土壤Pb含量呈正相关,而土壤pH和OC含量则与植物Pb含量呈负相关。相比于单因素回归分析,逐步多元线性回归在评价Pb生物有效性时,相关性更高,决定系数R~2由0.83提高到0.94。Pb在酸性土壤中生物富集系数(BCF)较碱性土壤中更大。利用合并CK、Pb1和Pb2处理(n=45)得到的Freundlich预测方程(lg Cplant Pb=1.14 lg Csoil Pb-0.19pH-0.63lg COC+1.92,R~2=0.94,RMSE=0.11)能更准确地评估Pb在土壤中的生物有效性,试验结果可用于预测Pb从土壤到植物的转移。     

施加钝化剂及叶面肥对大田小麦-玉米轮作Cd吸收转运的影响

为研究施加钝化剂、叶面肥对大田小麦-玉米轮作Cd吸收转运的影响,实现安全利用类耕地农作物的安全生产,通过大田轮作试验的方式,选用小麦秸秆生物炭、钙镁磷肥为土壤钝化剂,叶面硒肥为叶面阻隔剂,在田间共设置6个处理：小麦和玉米常规种植（CK）、基施生物炭（B）、基施钙镁磷肥（P）、叶面喷施硒肥（F）、叶面喷施硒肥的同时基施生物炭（BF）、叶面喷施硒肥的同时基施钙镁磷肥（PF）。小麦和玉米成熟后对其籽粒、秸秆、根系3部分的Cd含量进行检测,并对耕地土壤的pH值、有效态Cd、全量Cd进行测定。结果表明：与CK处理相比,小麦和玉米各处理土壤pH值有不同程度的升高,其中B处理和BF处理会显著提升土壤pH值;小麦和玉米各处理土壤中全量Cd无明显变化; P处理和PF处理可显著降低土壤有效态Cd含量。与CK处理相比,各处理农作物籽粒中Cd含量均有不同程度的降低,且叶面阻隔联合土壤钝化技术（BF、PF）的效果更好。较CK处理,PF处理小麦和玉米籽粒Cd含量下降最明显,降幅分别为39.91%、43.51%,BF处理小麦和玉米籽粒Cd含量分别下降了22.58%、33.53%,F、B处理和P处理变化较小,降低效果表现为B处理相似文献   

添加生物炭对土壤镉形态和小白菜镉吸收的影响

为了深入研究生物炭对土壤镉(Cd)形态及对小白菜吸收镉的影响,研究采取盆栽试验,将小白菜种植于镉污染土壤中,通过添加不同质量分数的生物炭进行培养试验。试验共设CK(不添加生物炭)、T1(添加2%的生物炭)及T3(添加4%的生物炭)三个处理,每个处理进行三次重复。试验结果表明：添加生物炭可以显著提高供试土壤的pH,T1、T2处理可分别将土壤pH提高0.58、0.80个单位;随着生物炭添加量的增加,土壤中弱酸提取态镉与可还原态镉的含量降低,而可氧化态镉与残渣态镉的含量增加,且T2处理与T1处理相比效果更显著;添加生物炭可以显著减少小白菜吸收镉的量,T1和T2处理可以分别使小白菜对镉的吸收降低41.67%和75.00%。总的来说,添加生物炭可以降低土壤中有效态镉的含量并显著降低小白菜对镉的吸收量,是一种降低土壤镉危害、提高小白菜的食品安全性的有效方法。     

我国主要农田土壤对外源As(Ⅴ)吸附的差异及其与理化性质的关系

【目的】研究不同农田土壤对砷的吸附能力,以明确砷在土壤中的迁移转化及其有效性。【方法】 集全国18种典型农田土壤,分析其主要理化性质,采用吸附试验,测定不同土壤对外源砷（As(Ⅴ)）的吸附量及吸附率,并分析土壤吸附能力与土壤理化性质间的关系。【结果】不同农田土壤的理化性质存在明显差异。酸性土壤对外源砷的吸附能力大于碱性土壤,其中以赤红壤对外源砷的吸附能力最强,吸附量为1.64 mg/g,吸附率为6.83%,酸性土壤对外源砷的吸附量为0.19～1.64 mg/g,吸附率为0.64%～6.83%。碱性土壤中,以山东潮土对外源砷的吸附能力最强,吸附量为0.19 mg/g,吸附率达0.89%,山西褐土对外源砷吸附能力最差,吸附量仅为0.15 mg/g。土壤对外源砷吸附量与土壤黏粒和有机质含量呈正相关,与pH、阳离子交换量（CEC）、全磷、速效磷、CaCO₃含量呈负相关。【结论】不同农田土壤对外源砷的吸附能力存在明显差异,其中pH对土壤吸附砷能力的影响最明显。     

不同施肥方式对塿土土壤磷素各组分含量的影响

为阐明不同施肥方式对土壤磷素各组分的影响,采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级体系,观测分析了陕西省杨陵区陈小寨村塿土不同施肥方式及用量对土壤中无机磷、有机磷、全磷含量变化的影响。结果表明,该土壤中无机磷占全磷的77%~90%。施用磷肥,对土壤中的无机磷和有机磷都有增加的作用(P0.05),对无机磷的影响大于有机磷。各不同处理土壤无机磷组分均以Ca-P为主,其中又以Ca10-P占绝对优势(28.77%~63.96%);不同施肥处理中,对作物无效态的无机磷Ca10-P、O-P比例减少,有效态的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P比例增加;且施用有机肥对土壤中有效态磷素的增加效果好(P0.05);在有机肥的作用下,土壤中的磷素会向无机磷的方向发生反应,尤其是活性的Ca2-P、Ca8-P的增加幅度较大。施用低量有机肥(75 t·hm-2·a-1)或无机有机肥配合施用是一个比较好的施肥方式。