Cd污染农田的炭基修复方案设计和效果评价

为了解不同Cd污染农田土壤上炭基改良剂的治理效果，运用土壤医生理念，针对广东省韶关和云浮3个重金属Cd污染状况和土壤理化性质不同的区域农田分别设计了3种以生物炭为主要原料，搭配石灰、有机肥等不同辅料的3种生物炭基土壤改良剂，并进行了大田应用试验，同时归纳总结设计原则，评价设计的3种改良剂对Cd污染农田的治理效果。结果表明：在3个区域施用的改良剂均不会降低作物的产量，在Cd污染严重的酸性土壤上有显著增产的效果（增产效果达到383.03%）；同时施加3种不同配方的炭基改良剂均可以有效降低作物可食用部位的Cd含量，分别是对照的33.33%、46.88%和42.86%，使3个试验区的农产品可食用部分Cd含量均达到国家标准；施用炭基改良剂，可有效降低土壤中酸溶态Cd的含量，尤其是在酸性较强、Cd污染程度高的土壤中，能够将土壤中活性和生物可利用形态的Cd含量降低18.28%。综上所述，根据土壤理化性质、污染程度和修复目的来针对性设计以生物炭为基础的炭基改良剂可以保障作物产量，提高作物品质，实现对南方Cd污染土壤的改良。     

施用生物炭对重金属污染农田土壤改良及玉米生长的影响

为了解生物炭的农业环境效应,采用大田试验,研究了不同生物炭施用量(0、5、10、20、30 t·hm-2)对韶关仁化县矿区周边重金属污染农田土壤理化性质、玉米(粤甜9号)生长状况、产量及重金属累积等的影响。结果表明:与对照(CK)相比,生物炭显著提高土壤pH值和有机质质量分数,其提升幅度随施用量的增加而升高,而土壤阳离子交换量随施用量的增加先升高后降低;生物炭施加量达到30 t·hm-2时,土壤速效钾含量是CK处理的3.1倍,但不同生物炭施用量对土壤碱解氮含量的影响没有显著性差异;不同用量生物炭均能降低土壤Pb和Cd的含量,降低幅度分别为11.3%和23.9%。各处理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米叶和玉米秆中的累积。当施用量为20 t·hm-2时,玉米粒中Pb的含量降低幅度达49.4%,Cd的降低幅度达45.4%;生物炭对玉米的增产效果随施用量的增加而增加,分别为CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。综上所述,生物炭通过提高土壤pH值和有机质含量,实现了对南方酸性土壤的改良,对玉米产量具有促进作用,可降低污染土壤重金属的生物有效性。     

两种玉米秸秆还田方式对甜玉米生长、品质及土壤性状的影响

【目的】探明玉米秸秆直接还田及炭化处理后还田两种农艺措施对土壤理化性状、玉米生长及品质提升的效果。【方法】设置对照（CK）、玉米秸秆还田（T1）、玉米秸秆炭化还田（T2）3 个处理,在广州市南沙区横沥镇连续进行两茬甜玉米田间小区试验。【结果】T1、T2 处理可提高玉米土壤 pH 值、土壤有效态氮磷钾及有机碳含量,显著提升玉米粒维生素 C 和可溶糖含量,但对玉米的产量无显著影响。第 1 茬玉米试验中,T1、T2 处理对玉米粒维生素 C 含量的提升效果分别为 16.5% 及 25.9%,对可溶糖含量的提升效果分别为 20.7%及 22.3%,对土壤有机碳含量分别提升 10.3% 及 10.0%,对土壤有效态氮磷钾含量、土壤 pH 值及玉米株高均没有显著影响。第 2 茬玉米试验中,T1、T2 处理分别显著提升玉米粒维生素 C 含量 10.3% 及 1.7%,可溶糖含量24.7% 及 10.6%,显著提升土壤 pH 值 0.33、0.23 个单位,显著提升土壤速效钾含量 16.8% 及 36.0%,降低土壤有机碳含量 1.7% 及显著提升有机碳含量 3.6%,分别提升玉米株高 0.3% 及 4.59%。【结论】秸秆炭化后还田处理对土壤理化性状及玉米生长的提升效果强于秸秆直接还田处理。玉米秸秆炭化还田对玉米品质的提升速度快于玉米秸秆直接还田,但效果的持续性则为玉米秸秆直接还田优于炭化还田处理,两种玉米秸秆还田措施对玉米产量的影响均在短时间内难以得到体现。     

广西和福建两省荔枝园土壤养分吸附特性

应用土壤养分状况系统研究法(ASI)对广西和福建两省荔枝主产区荔枝园土壤的养分吸附能力进行系统研究。结果显示:(1)广西贵港市土壤对P的吸附率平均为44.3%,K为43.6%,B为19.5%,Zn为18.7%,S为2.1%;玉林市P为50.0%,K为33.2%,B为32.1%,Zn为20.5%,S为6.1%;钦州市P为51.4%,K为22.2%,B为17.7%,Zn为22.5%,S为36.2%。可见,贵港市和玉林市土壤对养分的吸附能力大小均为P>K>B>Zn>S,而钦州市为P>S>Zn>K>B。(2)广西荔枝园土壤对P的吸附率平均为49.5%,K为30.2%,S为18.9%,B为22.6%,Zn为21.1%;而福建P为30.4%,K为23.4%,B为18.5%,S为15.6%,Zn为21.0%。可见,两省荔枝园土壤对磷的吸附均很强(两省荔枝园土壤均属铁铝土,而铁铝氧化物含量丰富),而对钾、硼、锌和硫的吸附能力均相对较弱。广西荔枝园土壤对P、K、S和B的吸附能力显著强于福建(由南向北,铁铝土的富铝化风化程度减弱),而对Zn的吸附能力相当。     

土壤中磺胺类抗生素的检测方法优化及残留、降解研究

优化了磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺对甲氧嘧啶(SMT)、磺胺甲噁唑(SMZ)4种磺胺类抗生素的高效液相色谱(H PLC)检测方法,分析了广州市养殖场周边土壤中磺胺类抗生素的残留特征,并进行了2种磺胺类抗生素的土壤降解试验。结果表明,4种磺胺类抗生素分别在0.10~10μg ml-1范围内线性良好,相关系数R>0.99。确定了最佳提取液为甲醇:含EDTA的Mcllvain缓冲液=1∶1(V/V),4种磺胺类药物的检测限与回收率分别为2.9~4.7μg kg-1、83.6%～90.1%。广州市18个规模化养殖场周边土壤中磺胺类抗生素污染以SM2为主,含量为1.75μgkg-1,其它3种均未被检出。土壤中磺胺类抗生素的含量总体呈随培养时间而不断下降的趋势,SMZ的降解速率大于SM2。     

生物质炭基肥料及作物施用技术研究进展

随着生物质炭在农业领域的应用研究不断深入,以生物质炭为载体,与常规化学肥料或有机肥等材料结合的新型肥料—生物质炭基肥料(biochar-based fertilizer)的研制及其在农作物上的试验研究越来越多。相关研究表明,生物质炭基肥料具有诸多优点,如控释/缓释养分的释放、改善土壤理化性状、增强抗旱能力、减少养分资源的损失和提高肥料利用率等。深入挖掘生物质炭基肥料的环境友好性和资源节约性潜力日益受到重视。通过综合分析多年来公开发表的生物质炭基肥料试验研究文献,阐述了各种生物质炭基肥料的组配材料、造肥制粒配方与工艺技术,以及生物质炭基肥料在水稻、玉米、小麦、蔬菜、薯类、花生、大豆、烟草、棉花、牧草和果树等作物上的施用技术,尤其是生物质炭基肥料对作物生长发育、产量、农产品品质以及土壤的影响等方面的研究进展。根据试验研究中存在的问题及技术需求,提出今后生物质炭基肥料的研究设想,展望其在土壤环境、作物高产高效以及绿色生态等方面的系统研究方向。     

有机肥部分替代化肥与化肥减施对土壤、菜心产量和品质的影响

【目的】研究化肥、化肥结合有机肥的投入对集约化生产程度高的菜地土壤、菜心产量和品质的影响,探索有机肥N素养分部分代替化肥的适宜比例。【方法】在广州市南沙区常年栽培的菜地,采用田间小区试验方法,设置CK(无肥)、CF(常规施肥N 105 kg/hm~2+ P_2O_5 30 kg/hm~2+ K_2O 60 kg/hm~2)、RF(CF减量10%)、T15(15%N有机肥替代化肥)、T30(30%N有机肥替代化肥)5个处理。【结果】与常规施肥处理CF比较,15%N有机肥替代化肥处理T15、30%N有机肥替代化肥处理T30菜心分别增产43.32%和27.82%,均达显著水平。与常规施肥处理CF比较,减量10%处理RF菜心产量下降25.93%,差异未达到显著水平。不同处理对收获期菜心维生素C、可溶性糖和硝酸盐氮含量均无明显影响。【结论】在菜心的生产实践中,15%～30%N有机肥替代化肥的技术措施是切实可行的。     

花生壳生物炭对土壤改良、蔬菜增产及其持续效应研究

通过田间试验,一次性施入花生壳来源生物炭,研究其对土壤改良、蔬菜生长、蔬菜品质影响及其作用的持续效应,为土壤改良的应用提供科学依据。生物炭用量设置0、2.5、5、10 t·hm~(-2)4个水平,2014~2016年共进行16个月多茬上海青、油麦菜和生菜3种蔬菜轮作的田间试验,在各茬蔬菜收获时测定产量,并采集蔬菜样品测定可溶性糖、硝酸盐及Vc含量,同时采集各小区土壤样品测定pH值、碱解氮、有效磷、速效钾及有机碳含量。研究结果表明,不同用量花生壳生物炭可提高土壤pH值0.1~0.8单位,提高土壤有机碳1.4%~31.4%,使蔬菜增产6.2%~96.5%;但对蔬菜可溶性糖、硝酸盐及Vc含量没有明显影响。花生壳生物炭对前两茬蔬菜收获时的土壤速效钾含量具有显著提高作用,对以后各茬蔬菜收获时的土壤速效钾、所有茬次蔬菜收获时的土壤碱解氮及有效磷含量均没有明显影响。与对照处理相比,5 t·hm~(-2)花生壳生物炭施用效果最好,可提高土壤pH值0.3~0.8单位,提升土壤有机碳4.6%~19.0%,增产蔬菜7.9%~96.5%。连续种植多茬蔬菜后,5 t·hm~(-2)花生壳生物炭处理的土壤pH值仍然比对照处理提高16.9%、土壤有机碳提升8.5%,蔬菜产量增加18.7%。因此,一次性施用适量花生壳生物炭在16个月内对连续多茬蔬菜试验具有持续增产和改土作用。     

广州市兽用抗生素的环境残留研究

畜禽废物中的抗生素可造成土壤及水体的抗生素污染,利用高效液相色谱及高效液相色谱-串联质谱分析了广州市代表性养殖场畜禽废物、施用畜禽粪土壤和鱼塘水中尼卡巴嗪、喹乙醇、四环素类、磺胺类、喹诺酮类、氯霉素类抗生素的含量.结果发现:猪粪、鸡粪中抗生素含量最高的均为四环素类,分别为123.76、14.59 mg·kg-1;含量最低的均为氯霉素类,分别为2.35μg·kg-1、0.08 mg·kg-1;小猪猪粪中抗生素的含量明显高于大猪.鱼塘水中抗生素含量较高的是四环素(5.16μg·L-1)与磺胺对甲氧嘧啶(4.78μg·L-1),土霉素在所有样点中均未被检出.施用禽畜粪土壤中四环素类、喹诺酮类含量较高,分别为70.40、49.77μg·kg-1;磺胺甲基嘧啶、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺甲噁唑、甲砜霉素、氯霉素、喹乙醇均未被检出.粪样中的抗生素可导致土壤和水体的抗生素污染,TCs、QNs和NCZ可能对生态环境和人类健康安全的威胁更大.     

肥料运筹对荔枝生长、品质及产量的影响

开展了在荔枝不同生育期施以不同量肥料对其生长、品质及产量的影响研究,结果表明:重施采后肥能提高‘桂味’荔枝老熟秋梢叶片中N、P、K含量,促进‘妃子笑’荔枝老熟秋梢伸长长粗。不同施肥比例处理的荔枝果实中总氨基酸、药效氨基酸和必需氨基酸含量存在差别。‘桂味’荔枝果实可溶性糖、蛋白和固形物以及总游离氨基酸含量随采后肥施用量的增加而增加。‘妃子笑’荔枝以采后肥45%处理的果实品质最佳。‘桂味’和‘妃子笑’荔枝采后肥施用量为全年施肥量45%处理的其产量最高,效益最好。采后肥施肥量降低或提高均不同程度减产减收。