污泥堆肥对盐碱土土壤环境和作物生长的影响

以城市污水处理厂污泥堆肥为研究对象,采用盆栽试验方法研究不同用量(0%,5%,10%,20%)污泥堆肥施入盐碱土后,对玉米、大豆生长情况及土壤环境的影响。结果表明,施用污泥堆肥可降低盐碱土pH值和总盐含量,提高土壤养分及酶活,增加土壤微生物量碳、微生物量氮,同时施用污泥堆肥土壤重金属Zn、Cu含量增加,当施用量为20%时,土壤Zn含量超标。另外,玉米和大豆在污泥堆肥施用比例分别为10%和5%时长势最佳,且作物籽粒中重金属含量在国家食品卫生标准范围内。     

新疆棉田土壤养分的吸附特征与有效性研究

应用土壤养分状况系统研究法．1996-2002年在新疆4个主要棉区，采集21个点的主要类型耕层土壤．通过土壤分析、吸附试验和盆栽试验。系统地研究新疆主要棉区土壤的养分状况、土壤对主要养分的吸附固定能力和生物有效性，结果表明：各营养元素的缺乏顺序．和田灌淤土为N＞P＞Zn＞K＞Cu＞S，阿克苏潮土和灌淤土为N＞P＞Zn＞K＞Mn＞Fe＞Cu。喀什潮土为N＞P＞Zn＞Cu＞Fe．石河子灰漠土是N＞P＞Zn＞S＞Fe＞Cu＞Mn。     

有机肥施用对土壤铜形态的影响研究

选取以猪粪为原料的商品有机肥,通过室内培养试验,采用BCR连续萃取法,研究了不同用量、含不同Cu浓度、不同Zn浓度有机肥的施用对土壤Cu形态变化的影响。选取15,30,45 Mg/hm2 的施肥量进行对比,发现增施有机肥使土壤Cu的氧化物结合态显著减少,有机结合态显著增加,土壤中Cu的活性态含量总体减少。Cu浓度较高的有机肥施入土壤后,使土壤Cu的酸提取态和有机结合态明显增加,增强了土壤Cu的活性。土壤中Cu、Zn的交互作用体现了两种元素对土壤不同组分吸附的竞争优势,相对来说Cu与土壤有机物的亲和力更强,Zn浓度升高能置换出土壤中氧化物结合态Cu。     

施污土壤与污泥中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布

污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤和污泥中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。用修正BCR三步连续提取法进行分步提取研究了污水污泥和施污后的西红柿地土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。施用污泥堆肥10t hm-2后的土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的全量与各种形态含量无明显增加,Cu、Pb、Zn含量远低于国家土壤环境质量标准。土壤中Cu的各种形态分布关系是:残渣态>可还原态=可氧化态>可交换态和弱酸溶解态,Cu在土壤中的存在是以最稳定的残渣态为主。堆肥污泥与干化污泥相比,残渣态Cu的比例明显增加。土壤中Pb的各种形态分布关系是以残渣态和可还原态为主,但可氧化态的分布比例最小。土壤中Cd的可交换态、可还原态和残渣态各占据相等的含量,但可氧化态Cd的含量几乎为零。Zn在土壤中的各种形态分布关系是:可交换态和弱酸溶解态>可氧化态>可还原态>残渣态,Zn在土壤中的存在是以最易迁移的可交换态和弱酸溶解态为主。这些金属元素在土壤中的相对稳定性顺序为:Cu>Pb>Cd>Zn。Zn在土壤中的移动性要远高于Cu。     

污泥施田后土壤和玉米植株中重金属分布特征

对施污泥剂量分别为10、30和60thm-2的土壤,采用修正的BCR三步连续提取法分步提取并分析Pb、Cd、Cu、Zn的不同形态。利用高压密封消解技术和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析Pb、Cd、Cu、Zn在玉米器官中的分布及其转移富集特征。施污泥土壤中重金属主要以残渣态存在。施污泥量为常规用量的6倍时,即相当于连续6年施污泥的土壤中重金属Pb、Cd、Cu、Zn的含量基本未超过我国土壤环境质量标准。4种重金属在弱酸性土壤中残渣态含量比例的高低依次为CuZnCdPb。施污泥土壤上Pb、Cd在玉米各器官中的平均含量顺序为:茎叶根籽粒;Cu为:根茎叶籽粒;Zn为:根籽粒茎叶。玉米对于各元素的EC值按高低顺序依次为CuZnCdPb。     

宁夏扬黄新灌区春小麦产量的土壤养分限制因子的初步研究

盆栽试验和田间试验的结果表明 ,N、P、Zn和Mn是淡灰钙土上春小麦产量的土壤限制因子 .N P配施显著提高了春小麦的产量 .在N、P基础上 ,缺Zn、缺Mn影响籽粒产量 ,缺Mn影响叶干重、穗数和穗粒数 ,缺Zn影响根干重和千粒重     

猪粪好氧堆肥对缺锌土壤种植大豆的影响研究

以Zn含量较高的猪粪为原料进行了90d好氧堆肥,以采自陕西省永寿县养马庄的典型缺锌土壤为供试土样,通过大豆盆栽试验研究了该有机肥对大豆生长的影响,并以污染指数评价法和地积累指数评价了施用该有机肥对土壤中重金属的累积环境风险。结果表明：经过90d的高温好氧堆制,获得了氮磷钾丰富的堆肥产品,且堆肥中未检测出Ni、Cd、Cr、Pb、Hg和As等有害重金属,仅含Cu256.3mg.kg-1、Zn474.4mg.kg-1。与对照相比,随着有机肥施用量的增加,大豆生物量和产量逐渐增加,并在肥土比10%时达到最高,大豆产量比对照提高了206.7%,大豆根系重量提高了94.2%,大豆茎叶（含荚壳）提高了94.0%;大豆籽粒中Zn含量则随着有机肥施用量的增加而逐渐增加,并在40%时籽粒Zn含量高达49.33mg.kg-1;施用堆肥后,土壤EC、Zn和Cu全量、Zn和Cu有效量均随着堆肥使用量的增加而增加,而土壤pH则随着堆肥比例的增加,从8.46逐渐降低到7.44。污染指数评价法和地积累指数评价法表明,当茬堆肥施用量不超过5%时,不会对该缺锌土壤造成重金属污染。研究显示,适量施用该堆肥能显著促进大豆的茎叶和根系生长,同时提高籽粒产量和籽粒中的Zn含量。对于供试缺锌土壤,施用该富锌有机肥可以明显补充土壤锌。     

基于TCLP法研究纳米羟基磷灰石对污染土壤重金属的固定

通过室内培养试验,研究了纳米羟基磷灰石对土壤重金属的固定和修复,并通过毒性溶出试验TCLP（Toxicity Characteristic Leaching Procedure）对同定效果进行了评价。结果表明,纳米羟基磷灰石的施入显著降低了土壤中Cu和Zn的生物有效性,而且土壤中Cu和Zn有效态的含量与纳米羟基磷灰石的施用量呈显著负相关。其主要原因为纳米羟基磷灰石的水解释放大量OH^-离子,导致土壤pH增加;此外纳米羟基磷灰石吸附固定重金属进而降低了土壤中重金属的有效性。包施不如同等材料用量混施的钝化效果好,且所用时间较长,但包施具有将所施材料和被吸附重金属移出土壤体系的优点。     

长期化肥配施不同有机肥对土壤和玉米中重金属累积的影响

  【目的】  明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应,为安全高效施肥提供科学依据。  【方法】  在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验,其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作,试验处理为不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、氮磷钾 + 鸡粪堆肥的有机肥料 (NPKJF)、氮磷钾 + 污泥堆肥的有机肥料 (NPKWN)、氮磷钾 + 垃圾堆肥的有机肥料 (NPKLJ) 和氮磷钾 + 秸秆粉碎还田 (NPKJG) 共6个处理,施肥处理依据等氮量施肥原则,每季作物施 N 180 kg/hm2、P₂O₅ 90.0 kg/hm2、K₂O 90.0 kg/hm2。在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0—20 cm耕层土壤中重金属全量。  【结果】  添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量,单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%。不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果。各处理重金属单项污染指数在0.02～0.46,远小于1,综合污染指数为0.23～0.36,均小于0.7,试验区土壤重金属均为无污染等级。施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加,各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著,连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标。同一作物不同部位对重金属的富集能力不同,玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性,玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关。  【结论】  在施氮总量不变的前提下,连续施用供试有机堆肥10年后,土壤重金属含量均未超标,土壤重金属单项污染指数在0.02～0.46,综合污染指数为0.23～0.36,无污染风险。只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测。玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性,秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关,而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关。     

堆肥对重金属污染土壤上茼蒿品质和产量的影响

为了解堆肥施人重金属Cu、Cd污染土壤后对蔬菜品质和产量的影响,利用盆栽试验研究了不同堆肥用量下茼蒿品质、产量和重金属含量的变化。结果表明,随着堆肥用量的增加,茼蒿产量、粗蛋白、VC、P和K含量先显著增加后降低,而茼蒿可溶性糖含量呈先显著降低后增加的趋势。堆肥量的增加显著降低茼蒿中Cu含量,比对照最多降低35．5％。茼蒿地上部Cd、根部Cu和Cd含量呈先显著降低又上升的趋势。茼蒿地上部Cd含量在堆肥用量为20g·kg^-1时达最低,根部Cu、Cd含量与对照相比最多分别降低20．1％和39．5％。对于污染地区的茼蒿种植,试验堆肥的适量施用是切实可行的。     

不同施肥雷竹林土壤重金属含量的动态分析

为了解早产高效雷竹林施肥与土壤重金属有效态含量关系,在浙江省雷竹主产区布置了肥料试验,动态采集了各处理土壤样品,用ICP法分析了土壤重金属有效态含量。结果表明:Pb、Cd、Zn、Cr和Cu5种重金属有效态含量,无论是在有机肥化肥混合处理区还是纯化肥处理区随时间变化均有较大波动,5种重金属有效态含量均表现为8月份含量较高,以后则明显下降,到次年4月份又明显升高。比较不同施肥处理土壤重金属有效态含量发现,有效Zn和有效Cr含量在3个不同用量的纯化肥间有显著差异,而不同用量有机肥化肥混施处理间所有重金属有效态含量均无显著差异,有效Pb、Cd、Cu在不同用量纯化肥处理间差异性也不显著。土壤有效Pb、Cr和Zn含量覆盖区显著高于不覆盖区,3种重金属有效态含量覆盖区分别是不覆盖区的1.59倍、1.30倍和1.26倍。     

黄土高原地区长期施用微肥土壤Cu、Zn、Mn、Fe含量的时空变化

以19年微肥定位试验为基础,研究了长期施用微肥条件下冬小麦土壤Cu、Zn、Mn、Fe含量的时空变化。结果表明,长期施用微肥能增加土壤耕层相应微量元素含量,施铜肥的土壤耕层有效Cu含量增加5倍以上;施锌肥的土壤耕层有效Zn含量增加3.58倍。从剖面变化看,不同处理土壤有效Cu的变化趋势一致,且耕层以下各土层有效Cu含量低于耕层,土壤有效Zn的变化趋势与之相似;土壤有效Mn在80cm土层含量较高,80cm以上以及下面的土层中Mn含量明显低于80cm土层,在土壤剖面上有效Mn存在淋溶和累积现象。施用不同微肥对土壤有效Fe含量的影响各不相同。     

肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌（Zn）、 铜（Cu）、 镉（Cd）、 铅（Pb）含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷（As）、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬（Cr）含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞（Hg）含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍（Ni）含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1）典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2）不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3）典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4）现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。     

不同有机肥中Cu、 Zn在农田土壤中的有效性与形态归趋

【目的】畜禽粪便有机肥的施用是造成我国农田土壤重金属污染的重要原因之一。本文选用两种典型规模化养殖场畜禽粪便有机肥,研究其在石灰性土壤和酸性土壤上施用1年后Cu、 Zn的有效性和形态归趋,为客观评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的环境行为和生态风险提供理论依据。【方法】采用温室土壤培养试验,在石灰性土壤和酸性土壤上分别设对照(CK)、 施2%鸡粪(CM2%)、 施5%鸡粪(CM5%)、 施与CM2%、 CM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(CS2%、 CS5%)、 施2%猪粪(PM2%)、 施5%猪粪(PM5%)、 施与PM2%、 PM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(PS2%、 PS5%)9个处理,每个处理设3次重复,在温室条件下培养1年。测定土壤pH值, EDTA提取有效态Cu、 Zn以及采用改进Tessier连续提取法提取的各形态Cu、 Zn的含量,分析鸡粪、 猪粪及等量无机盐溶液中Cu、 Zn进入土壤后的有效性和形态归趋。【结果】施用鸡粪和猪粪1年后,石灰性土壤的pH值降低,酸性土壤的pH值升高,施用5%猪粪时石灰性土壤pH值降低了0.23个单位,酸性土壤pH值升高了0.87个单位。施入鸡粪、 猪粪1年后,石灰性土壤中有效态Zn和酸性土壤中有效态Cu、 Zn含量显著增加,施用5%猪粪时酸性土壤中有效态Cu含量增加了1.95倍,施用5%鸡粪时2种土壤中有效态Cu的含量均显著低于等量无机盐。施用鸡粪和等量无机盐后,2种土壤中交换态和有机结合态Cu的含量显著增加,交换态、 碳酸盐结合态、 有机结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加; 施用猪粪和等量无机盐后,2种土壤中交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu的含量显著增加,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加。【结论】施用鸡粪、 猪粪提高了石灰性土壤中Zn和酸性土壤中Cu、 Zn的有效性,高用量条件下鸡粪中Cu的有效性低于等量无机盐。1年后, 通过畜禽粪便有机肥带入2种土壤中的Cu 主要以交换态和有机结合态的形式存在,Zn则主要以碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在。2种土壤上有机肥带入的Cu、 Zn转化为铁锰氧化物结合态的比例低于等量无机盐,2种有机肥带入2种土壤中的Cu转化为交换态和有机结合态的比例高于等量无机盐。鸡粪带入的Zn转化为交换态的比例在酸性土壤中低于等量无机盐,但在石灰性土壤中则高于等量无机盐。     

小兴安岭主要沼泽类型土壤Cu、Zn含量分布特征

以小兴安岭北部公别拉河流域上游沼泽湿地为研究区,选择典型的乔木沼泽、灌木沼泽和草本沼泽,对其土壤Cu、Zn含量进行研究.结果表明:3类沼泽土壤全Cu含量表现为:灌木沼泽＞乔木沼泽＞草本沼泽,而有效Cu含量则表现为:乔木沼泽＞灌木沼泽＞草本沼泽,同时有效Cu具有C层＞B层＞A层的特点.全Zn含量在不同类型沼泽间变动较小,而有效Zn含量则表现为草本沼泽＞灌木沼泽＞乔木沼泽.乔木沼泽和灌木沼泽表层土壤全Cu含量的季节变化呈单峰曲线,而草本沼泽表层则有较大的波动性,各类沼泽C层全Cu含量变化较小.3类沼泽各层土壤全Zn含量季节变化基本一致,均呈波动式上升趋势.pH值对土壤Cu、Zn含量影响较大,呈相关极显著,而有机质含量对其影响较小.     

不同肥料长期施用下稻田镉、铅、铜、锌元素总量及有效态的变化

以中国科学院桃源农业生态实验站的长期田间定位试验为基础,研究了16年长期定量施肥对土壤Cd、Pb、Cu和Zn积累及其有效性的影响。结果表明:单施化肥可使土壤Cd含量降低、Pb含量增加,对Cu和Zn的积累无显著影响,水稻收获时的移出效应可能是Cd含量降低的主要原因;与单施化肥相比,有机物料循环可提高土壤Cd和Pb的积累,但对Cu和Zn的积累无显著影响。试验期内单施化肥对土壤Cd、Pb、Cu和Zn的有效性无显著影响;有机物料循环可显著提高Cd和Zn的有效性,这与有机物料循环引起的土壤有机质含量增加和pH降低有关。     

施肥和秸秆还田对土壤肥力质量及春小麦品质的影响

通过在青海省河湟灌区栗钙土上连续19年的春小麦连作长期定位试验,研究了施用化肥与秸秆还田对土壤肥力质量及春小麦产量、品质的影响。结果表明,在施氮、磷化肥的基础上增施钾肥和或秸秆还田可降低土壤容重1.2%～7.1%,提高土壤含水量4.7%～13.5%,增加土壤＞0.25mm团聚体的数量,促进团聚体的稳定性;对土壤轻组有机质、有机质、土壤氮、磷、钾养分含量的提高也有明显的作用,尤其是提高土壤速效钾含量最高达2.6倍;对春小麦产量和品质也有一定的维持和促进作用。在施氮、磷的基础上增施适量无机钾肥或秸秆还田能够改善农田土壤肥力及质量状况,稳定和提高春小麦产量和品质。考虑矿质钾肥成本较高和资源有效利用,当地农业生产在氮、磷肥基础上半量秸秆还田可以替代无机钾肥。     

施用有机物料土壤中氮、磷及重金属的短期淋失规律

通过土柱培养试验,研究土壤中氮、磷、重金属在污泥堆肥、猪粪堆肥土地利用后30天内的淋失规律。研究发现,混合土层与土壤底层中硝氮及磷酸盐在添加有机物料后30天内不断溶出,而氨氮在有机物料施用后的5～10天内溶出风险最大;有机物料的施入显著提高了土壤中重金属Cu和Zn的水溶性,混合土层Cu、Zn的淋失含量分别在施用有机物料后第2天与第5天达到峰值,并逐渐向下迁移,使土壤底层Cu的溶出量逐渐升高,Zn的溶出量在5～10天达到最高,其中污泥堆肥处理最明显。土壤溶解性有机碳含量也在施用有机物料后短期内有明显的增加,并显著影响土壤中氮、磷、重金属的短期淋失量。以上结果表明,土壤中氮、磷、重金属在施用有机物料后短时间内就有淋失风险,对地下水造成较大威胁。因此,应该特别关注有机物料土地利用后污染物在短期内的排放及其控制措施,减轻对土壤生态系统的短期冲击,减少对环境污染的风险。     

EDTA和柠檬酸对污染土壤中重金属的解吸动力学及其形态的影响

利用批处理振荡解吸平衡法研究了0.05 mol/L的乙二胺四乙酸钠(EDTA)和柠檬酸对污染土壤中Cd,Pb,Cu,Zn的解吸动力学特征,并采用优化的BIER(European Community Bureau of Reference)连续提取法分析了EDTA和柠檬酸处理前后土壤中重金属形态和生物有效性的变化.结果表明,污染土壤中重金属Cd,Pb,Cu,Zn的解吸率随着解吸时间的延长而不断增加,但解吸速率随解吸时间的延长而不断降低.EDTA对Pb,Cu的解吸能力显著大于柠檬酸,柠檬酸对Zn的解吸能力显著大于EDTA,柠檬酸和EDTA对Cd的解吸能力相差不大.EDTA和柠檬酸对4种重金属解吸能力的顺序分别为:Pb＞Cd＞Zn＞Cu和CA＞Zn＞Pb＞Cu.双常数方程是描述污染土壤中Cd,Pb,Cu,Zn解吸动力学过程的最佳方程.EDTA去除的重金属主要以酸提取态和可还原态存在,柠檬酸去除的重金属主要以酸提取态存在.EDTA和柠檬酸处理后.污染土壤中Cd,Pb,Cu,Zn的生物有效性降低.     

长期施肥对关中塿土微量元素有效性的影响

以28年的长期肥料定位试验为基础,探讨了对照不施肥(CK),单施有机肥(M2),单施氮、磷肥(N2P2),有机肥+氮、磷肥配合施用(M2N1P1和M2N2P2)5个施肥处理对关中塿土微量元素Fe,Mn,Zn,Cu有效性的影响。结果表明,长期施肥对耕层土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn含量影响较大,在耕层土壤(0—20 cm)中,长期不施肥土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn含量均处于亏缺边缘;长期单施氮、磷化肥处理的土壤Fe,Cu,Zn也接近亏缺边缘;而长期单施有机肥、有机肥与氮、磷化肥配合处理,土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn含量丰富。与CK相比,M2、M2N1P1、M2N2P2均可显著增加0—10 cm土层中有效Fe、Mn、Cu和Zn含量,10 cm以下土层中,土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn在一定程度上也有增加趋势;N2P2也可增加0—10 cm土层中土壤有效Fe和Mn含量(有效Mn达到显著水平),有效Cu含量降低,对有效Zn含量没有影响,而10 cm以下土层中土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn与CK无明显差异。因此,塿土在不施用有机肥的情况下,应施用微肥以保证作物需求;即使施用有机肥,也应适当补充铁肥和锰肥。有机肥和氮、磷化肥配合施用的土壤微量元素养分状况较好。