Fe对土壤As活性的影响及作用机理研究进展

砷(As)是仅次于镉(Cd)的第二大农田重金属污染物。As在土壤中具有多种价态,且土壤As的不同存在形态受土壤pH值、Eh值、中微量元素等因子的影响,而具有不同的环境效应。其中,铁(Fe)对As具有强亲和性,可生成难溶的沉淀,具有良好的固As能力。因此,综合当前国内外研究结果,详细阐述了土壤As的形态及生物有效性、铁氧化物和铁盐对土壤As的钝化效果及作用机理,从土壤pH值、Eh值、共存离子、铁盐用量及类型等方面对Fe固化As的效果及影响机制进行了归纳总结,并对当前用含Fe材料固As研究中存在的问题进行探讨,对研究方向进行了展望,为As污染农田的修复治理,尤其是含Fe材料修复As污染土壤提供科学指导。     

高镉累积水稻对镉污染农田的修复潜力

为探究高镉累积水稻品种扬稻6号和玉珍香对镉污染农田土壤的修复潜力,通过大田小区试验,测定6个不同生育期(返青、分蘖、孕穗、齐穗、蜡熟、完熟)5个部位(根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上和谷)稻草的镉含量,开展高镉累积水稻镉累积规律、移除时间和移除高度研究。结果表明,水稻扬稻6号和玉珍香各部位镉含量随生育期的延长而增加,孕穗期增幅最大,完熟期达到最大值,在同一时期不同部位镉含量分布随株高呈递减趋势;完熟期,水稻品种扬稻6号和玉珍香的根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上部分和谷中镉含量分别为19.3、11.8、9.4、8.1和3.9mg/kg与19.5、16.3、14.3、9.7和3.7 mg/kg,其对应的镉富集系数均大于1,对镉表现出高积累特性;稻草镉的移除含量在全育期均表现从大到小依次为整株收割、地上部全收割、离地10 cm收割、离地20 cm收割,完熟期整株移除情况下,扬稻6号稻草镉累积移除含量达1 652.11μg/株,玉珍香稻草镉累积移除含量达1 547.70μg/株;一年种植一季水稻扬稻6号和玉珍香,整株移除情况下土壤镉移除效率分别为9.1%和8.5%,地上部全移除情况下土壤镉移除效率分别为7.2%和7.1%。因此为兼顾水稻移除修复效果和可操作性,建议稻草在完熟后按地上部全收割的方式移除。研究结果可为镉污染稻田的植物修复治理提供新的思路。     

轻简施肥在黑龙江水稻上的应用效果

通过1次基施长效多元复合肥加苗期追施1次氮肥,为水稻生长提供氮、磷、钾和各种中微量营养元素,解决水稻后期早衰和中微量营养元素供应不足等问题。据黑龙江2017—2019年的大田对比试验和大田示范试验结果表明,采用这种轻简施肥方式,水稻平均产量为624.8 kg/667m~2,比习惯施肥的对照增加76.6 kg/667m~2,增产14.0 %,而且追肥次数减少1～2次,节省了劳动成本20元/667m~2,平均增加纯收益199.2元/667m~2。黑龙江种粮大户平均每户种植面积在20 hm~2以上,该项技术可以增加纯收益约6万元/a。     

低镉胁迫下水稻幼苗硅一镉互作初步研究

Tk稻是典型的喜硅作物,通过水培试验,主要从硅和镉在水稻幼苗共质体和质外体中的分布等方面研究了硅缓解水稻幼苗Cd毒性的机制。结果表明,施硅能显著增加水稻幼苗地上部和地下部长度,明显缓解Cd对水稻幼苗生长的抑制作用;施Si可明显降低根系和茎叶中共质体、质外体中Cd含量;同时添加Si和Cd,根系中共质体与质外体中Cd含量比值成增加趋势,质外体中Cd含量远低于共质体;Cd促进了根系质外体中Si含量的富集,且根系中Si含量皆高于茎叶;根系／茎叶Cd含量比值比单加Cd处理时明显增加,至18d时比值为单加Cd处理的1．33倍,说明Si能使更多的Cd积累在根系中,阻止其向地上部转运。     

不同生育期施用硅肥对水稻吸收积累镉硅的影响

为探明硅肥对镉污染稻田降低稻米镉的作用机理,完善稻米镉消减的硅肥施用技术,采用田间试验,研究水稻不同生育期(基肥、分蘖期和孕穗期)施用硅肥对水稻吸收积累镉、硅的影响。结果表明:施用硅肥能够提高土壤0.160~0.290个pH单位,降低镉生物有效性,同时,显著增加土壤有效硅含量,增幅为295.3%~399.2%(P0.05);不同生育期施用硅肥中,基施硅肥能够显著增加9.7%的水稻产量,高于其他处理,基施硅肥显著降低了水稻茎秆、叶片、稻壳和稻米中的镉含量,降幅分别为31.9%(P0.05)、65.8%(P0.05)、46.1%(P0.05)和25.3%(P0.05),施硅降低了镉由茎秆向叶片和稻壳的转运,从而降低了稻米镉的积累,同时显著增加茎秆、叶片和稻壳硅含量,增加幅度分别为44.1%(P0.05)、71.5%(P0.05)和28.8%(P0.05)。综上表明,镉污染稻田基施硅肥能够显著增加水稻产量,降低土壤镉生物有效性,阻止镉的迁移转运,减少稻米镉积累,是镉污染稻田修复中推荐的硅肥施用技术。     

典型双季稻田施磷流失风险及阈值研究

通过3年(2011—2013年)的双季稻田间小区试验,探明了不同施磷量对双季稻产量、土壤磷素积累、磷素流失风险的影响,并确定了土壤收支平衡的施磷阈值。研究结果表明:连续3年不同施磷量处理水稻早、晚季产量为5474~5552 kg·hm~(-2)和7096~7521 kg·hm~(-2),过量施用磷肥对水稻产量无显著增产效果,反而有减产的风险。施用磷肥后,土壤Olsen-P含量显著提高。田面水TP平均浓度与土壤中Olsen-P呈显著正相关关系;施磷后田面水磷素动态能用指数模型(Y=C_0·e~(k/t),k0)拟合,即随着磷肥施用量增加,田面水磷素流失风险增加。结合水稻产量效应、土壤磷素表观平衡和磷素环境风险,推荐研究区域早、晚稻施磷阈值分别为(48.53±7.07)kg P_2O_5·hm~(-2)和(56.87±7.90)kg P_2O_5·hm~(-2)。     

不同配方螯合肥在辣椒上的应用初探

为了筛选出高效的螯合肥及其配方,在湖南采用田间小区试验,研究了7种不同配方螯合肥对辣椒生产的影响。结果表明:7号螯合肥增产、增收效果显著,与对照相比,辣椒产量增加689.6 kg/667m~2,增幅达68.2%,农民收入增加2 056.1元/667m~2。     

湖南两种母质发育土壤的稻米镉积累差异

采用盆栽试验方法,以外源添加镉模拟土壤镉污染,研究了湖南两种母质发育土壤的稻米镉(Cd)积累差异。结果表明,在0.3~3.0 mg kg~(-1)的土壤Cd范围内,Cd对水稻产量无显著影响。水稻茎叶和糙米Cd含量随着土壤Cd浓度的升高而增加,麻砂泥添加Cd至0.9 mg kg~(-1)时,糙米Cd含量为0.20 mg kg~(-1),达到超标临界值,红黄泥添加Cd至3.0 mg kg~(-1)时,糙米Cd含量(0.19 mg kg~(-1))接近超标临界值。2种母质发育土壤上水稻茎叶对Cd的转运效率与土壤Cd浓度呈负相关,当添加土壤Cd至3.0 mg kg~(-1)时,麻砂泥和红黄泥上水稻茎叶对Cd的转运效率分别降低25.0%(P0.05)和27.2%(P0.05)。土壤Cd浓度影响水稻糙米对Cd的富集能力,随着土壤Cd浓度的升高,水稻糙米对Cd的富集能力下降。回归分析表明,麻砂泥和红黄泥上引起稻米Cd超标的土壤Cd含量临界值分别为1.37 mg kg~(-1)和3.56 mg kg~(-1),说明麻砂泥上的稻米Cd超标风险高于红黄泥,而这种差异主要归咎于2种母质发育土壤的p H、CEC、粒径分布及矿物组成差异。     

土壤-水稻系统Cd-As同步钝化与吸收阻控研究进展

我国稻田土壤镉-砷(Cd-As)复合污染形势严峻,是实现农田安全利用的难点。相较于其他粮食作物,水稻积累Cd/As的能力更强,对人类健康危害更大,因此,修复Cd-As复合污染稻田土壤,降低稻米Cd/As含量,对保障我国食品安全意义重大。原位钝化技术是目前应用最广泛且治理效率较高的重金属污染土壤修复技术,本文重点阐述了针对稻田土壤Cd-As复合污染的典型钝化剂及其钝化机理,主要包括铁(Fe)+碱性无机材料复合钝化剂、Fe+有机材料复合钝化剂、Fe+有机+碱性无机材料复合钝化剂、有机+碱性无机材料复合钝化剂等;在此基础上,从根际稳定固持和体内运移阻控两方面,探讨原位钝化技术同步降低水稻Cd-As吸收的作用机制。最后,提出未来Cd-As复合钝化剂的研发方向,强调了土壤友好型Fe-Si复合钝化剂可有效从土壤钝化和生理阻隔两方面同步降低Cd/As生物毒害,应用前景广阔。     

不同硅材料处理的磷酸盐矿对水稻生长及体内重金属含量的影响

为研究不同硅材料处理磷酸盐矿后,磷酸盐矿对水稻生长及其体内质外体和共质体中磷含量和重金属镉锌铅含量的影响。本试验通过室内恒温培养,设置对照（磷酸盐矿）、硅藻土（硅藻土＋磷酸盐矿）、硅粉（硅粉＋磷酸盐矿）、水淬渣1（水淬渣1＋磷酸盐矿）、水淬渣2（水淬渣2＋磷酸盐矿）、胶体硅1（胶体硅1＋磷酸盐矿）和胶体硅2（胶体硅2＋磷酸盐矿）,共7个处理。研究结果表明,和未添加硅材料处理培养的水稻相比,添加不同硅材料处理能促进水稻生长,显著增加水稻的生物量,其中添加硅粉的磷酸盐矿处理对水稻生长的促进效果最显著,总生物量增加了128．05％,根、茎、叶生物量分别增加了115．03％、149．97％和98．41％。和对照相比,施硅处理能有效降低水稻根、茎、叶质外体和共质体中镉、锌、铅含量。不同硅材料处理的磷酸盐矿能有效降低重金属镉锌铅和磷的生物有效性。