不同类型农药中重金属分布特征及风险分析

为探明不同类型农药中重金属分布特征及农药被使用后其中重金属在土壤和蔬菜中的累积风险，从市场采集54个常用农药制剂品种并开展田间试验，研究不同农药制剂中重金属的含量分布及其使用安全风险。结果表明:农药制剂中存在一定量的重金属，其中Cr、As、Cd、Hg和Pb的平均含量分别为21.2、3.23、0.78、0.85和3.43 mg/kg；在非Cu/Zn农药制剂中，Cu和Zn的平均含量分别为9.22 和18.1 mg/kg；每种农药中检出重金属元素在3~7种；在Cu制剂中有较高含量的Zn，而在Zn制剂中伴随有较高含量的Cu和Cd。农药制剂中Zn-Cd、Cr-Pb-As、Hg-As的含量显著相关，来源具有同源性。在农药使用当年，土壤中重金属含量增加约5.74 × 10?8~5.46 × 10?5 mg/kg，其中施用杀虫剂后Cr、As、Hg及施用杀菌剂后Cu、Zn、Cd在土壤中的增量相对高于施用其他类型农药，但相比中国国家标准 GB15618 — 2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》，由农药使用带来的土壤中重金属的年累积量可忽略不计；相比未喷施农药的对照，施用噻森铜5次，可使白菜中的Pb含量显著增加，施用丙森锌3次和5次均可使白菜中的Cd含量显著增加，但Cd、Pb均未超过国家标准限量值，最高含量约为限量值的20%和10%，风险较低。     

甜樱桃重茬土壤有效养分及酶活性的变化

为了探讨甜樱桃重茬土壤中有效养分以及酶活性的变化,在樱桃苗圃地分别从尚未栽种过甜樱桃苗、正茬、重茬区域采集土壤样品,测定土壤有效养分含量(NO3--N、NH4+-N、速效K、有效P及有效B等)和4种土壤酶(脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶以及蔗糖酶)的活性。结果表明:与樱桃正茬土壤相比,甜樱桃重茬土壤NO3--N、速效K、有效P、有效B、有效Zn、有效Fe、有效Cu、可交换性Mg含量、脲酶以及碱性磷酸酶活性含量显著降低;与正茬土壤相比重茬土壤中随着土层深度的增加,矿质元素含量(除有效Mn、Fe以及可交换性Ca含量外)和4种土壤酶活性显著降低,但可交换性Ca含量上升;樱桃重茬土壤有效养分比例失调,其中Ca/P、Ca/K及Ca/Zn严重失调,其中0~20 cm土层失调比例高达104.93%、140.45%和184.59%,20~40 cm土层失调比例分别为110.03%、178.42%以及144.47%,Zn/Mn和Zn/Mg失调较严重,失调比例高达50%以上。其中相关性分析表明:茬数与有效Mn含量呈线性极显著正相关;脲酶和碱性磷酸酶与速效K、有效P、有效B、有效Zn及有效Cu呈极显著正相关;蔗糖酶与速效K、有效P和有效Cu呈极显著正相关;脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶与交换性Ca含量呈极显著负相关。总之,重茬土壤的有效养分含量以及土壤酶活性显著降低,养分比例失调。     

基于多重分形理论的再生水灌溉下土壤粒度分析

再生水灌溉是缓解水资源矛盾的有效途径,为表征再生水灌溉后土壤粒度分布(Soil particle size distribution, PSD)特性,通过室内土柱模拟试验,设置生活污水(W1)、再生水1(W2)和再生水2(W3)共计3种灌溉水质,并以自来水(W4)作为对照,采用马尔文激光粒度仪测定灌溉1 a后各处理土壤颗粒百分比,运用分形理论分析了4种水质处理下土壤PSD的分形特征。结果表明：(1)4种水质处理下土壤PSD呈单峰分布;与W4处理相比,W1、W2、W3处理下土壤黏粒含量增加0.40%～6.38%,砂粒含量降低1.58%～13.80%,土壤非均匀性增强,但各处理间差异不显著。(2)再生水灌溉下土壤颗粒呈细粒化趋势,土壤PSD多重分形参数增大,土壤PSD趋于不均匀。在0～10 cm土层,W3处理下土壤PSD多重分形参数容量维数D(0)、信息维数D(1)、相关维数D(2)和多重分形奇异谱宽Δα(q)最大,分别为0.943、0.837、0.823和1.035;在10～20 cm土层,W2处理下D(0)、D(1)、D(2)和Δα(q)最大,分别为0.943、0.851、0.852和...     

新乡小冀工业区周边土壤重金属污染评价与形态分析

通过实地调查和实验分析,对小冀工业区周边土壤中六种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)进行了总量测定。参照GB15618-1995二级标准,采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤质量进行了现状评价,并采用Tessier五步连续萃取法对超标重金属Cd、Ni和Zn进行了形态分析及生物活性分析。结果表明:1)Cr、Cu和Pb含量均未超过国标二级标准,Cd、Ni和Zn三种重金属含量均超标,工业区综合污染非常严重,主要污染元素是Cd;2)Cd、Ni和Zn在土壤中的形态分布差异性较大,Cd主要以铁锰氧化物结合态存在,Ni和Zn主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在;3)金属生物活性系数大小顺序为Cd>Zn>Ni,迁移系数的大小顺序是Cd>Zn>Ni,其中Cd的生态风险很大。     

重工业城市土壤重金属含量分布特征及污染评价——以包头市为例

以包头市区及近郊8个样点表土中重金属Cu、Zn、Pb和Cd测定结果为依据,分析了重工业城市重金属污染状况。结果显示:Pb、Cd含量较低,而Cu、Zn含量均高于所有参考值,分别为全国土壤几何均值的1.85和2.26倍;棕钙土含量的1.32和2.12倍;内蒙古土壤均值的2.90和3.22倍,重金属累积极为明显。单因子指数法和潜在生态危害指数法环境质量评价结果表明,麻池乡Cu污染严重(Pi=4.60),古城湾毛其来Zn污染严重(Pi=3.76)。后营子乡属清洁区,其它样点均有不同程度污染,工业生产是导致土壤重金属污染主要原因。     

宝鸡土壤重金属污染及其防治

在宝鸡市蔬菜地土壤重金属污染调查的基础上 ,采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法 ,对土壤重金属污染状况进行了评价。以国家《土壤重金属污染评价标准》(GB1 5 61 8- 1 995 )为标准 ,则蔬菜地土壤重金属未超过二级标准 ,个别样点As、Cd污染较重 ,各元素污染顺序为As>Cd >Zn >Pb >Cu >Cr。以《绿色食品产地环境质量评价纲要》中土壤污染分级为标准 ,Cd的污染等级为中污染级 ;As、Zn为污染级 ;Cu为警戒级 ;Cr、Pb为安全级。各元素污染顺序为Cd >As>Zn >Cu >Cr >Pb。调查分析发现 :污水灌溉是重金属污染的主要原因。土壤重金属污染防治 ,应坚持预防为主 ,综合防治的原则。运用工程措施和非工程措施相结合的方法 ,治理污染。     

不同潜水埋深再生水灌溉夏玉米氮素运移试验研究

随着再生水灌溉的迅速发展,再生水灌溉对土壤环境及地下水的影响日益受到人们的关注。通过再生水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下,再生水灌溉对土壤中硝态氮、铵态氮及地下水中硝态氮的影响。试验结果表明:灌水后,土壤中硝态氮含量均显著增加,相同潜水埋深,灌水水平越高,土壤中硝态氮含量增加越多;灌水后,灌水水平B1不同潜水埋深地下水硝态氮分别增加11.71mg/l、15.82mg/l、15.16mg/l;灌水水平B2不同潜水埋深地下水硝态氮分别增加33.881mg/l、30.37mg/l、25.29mg/l。潜水埋深越深,地下水中硝态氮的浓度增加越小;潜水埋深越浅,地下水中硝态氮的浓度增加越大,由于淋溶和硝化作用产生的硝态氮造成浅层地下水污染的风险越大。     

新疆民丰县农田土壤重金属污染特征与生态风险评价

采用地累积指数、污染负荷指数和潜在生态风险指数对新疆民丰县85组农田表层土壤样品中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn八种重金属元素的含量和污染程度进行评价。结果表明:民丰县农田表层土壤中重金属Cd、Hg、Cr、Ni元素的含量是新疆土壤背景值的1.147倍、1.124倍、1.116倍、1.041倍;Pb、Zn、Ni、Cu、As元素之间呈现不同程度的显著相关性。地累积指数从大到小依次为As、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Hg;土壤重金属的污染负荷指数PLI平均值为0.1268,属于无污染程度。土壤重金属综合潜在生态风险指数均值为13.828,属于轻微生态风险。民丰县农田土壤环境适宜耕种,农产品安全隐患概率极低。     

县域土壤有效态微量元素的空间变异特征及影响因素——以徐水县为例

以徐水县土壤有效态铜(Cu)、锌(Zn)、铁(Fe)、锰(Mn)为研究对象,利用GIS与地统计学相结合的方法,分析了4种微量元素的空间变异特征及影响因素。结果表明:4种有效态微量元素含量在空间上都属于中等程度变异;4种微量元素的块金效应值在12.21%~49.97%之间,其中Cu和Fe具有强烈的空间相关性,Zn和Mn具有中等的空间相关性。Cu和Mn在空间分布上呈现连续性,而Zn和Fe大体呈现岛状分布;除有效铜平均含量处于高含量水平,其它微量元素平均值均处于中含量水平;相关性分析显示除Fe对部分养分的正相关性不强外,Cu、Zn、Mn均与土壤养分呈极显著的正相关性;土壤p H值与4种微量元素均呈负相关性,其中Fe呈极显著的负相关性。     

环青海湖地区表层土壤重金属富集含量及其生态风险评价

为评估环青海湖地区表层土壤中重金属富集含量与生态风险状况,按网格法采集87组土壤样品,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry,ICP-AES)测定土壤重金属Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn和Ni,并利用内梅罗综...     

Partitioning evapotranspiration of desert plants under different water regimes in the inland Heihe River Basin,Northwestern China

Plant transpiration (T), soil evaporation (E), and the proportion of evaporation in evapotranspiration (ET), and their patterns of change were analyzed in a desert habitat along the middle and lower reaches of the Heihe River Basin, Gansu Province, China. Typical desert plants with different life forms were selected and small lysimeter observations were conducted; various species were measured under two soil water regimes using 50% (FC 50%) and 20% (FC 20%) of field capacity in 2 years. Under the FC 50% treatment the observed ratio of T to ET of desert plants was less than one-third, making the ratio of E to ET greater than two-thirds; the proportion of T to ET of desert plants increased to above 40%, and that of E declined to below 60% under the FC 20% treatment. The lowest T of desert plants was 130–140 mm based on the plant crown projection area. The characteristic coefficient of ET of desert plants was twice that of the characteristic coefficient of transpiration. This study found that when ET was measured for the same desert plant species growing in different regions, the ET differed significantly (P < 0.05) under the same water regimes; when comparing different plant species in the same region no obvious differences in the transpiration water requirement and ET were observed. The proportion of T in ET increased significantly and E in ET decreased markedly (P < 0.05), if the soil moisture content declined to where the plants experienced water stress.     

包气带土壤pH对灌溉施肥响应的变异过程

为了分析灌溉施肥活动引起的包气带土壤pH值变异特征及其对地球化学条件的响应,通过历时3 a的野外原位灌溉施肥试验,应用不同季节灌前、灌后6 m土层中不同深度的测定资料,系统分析了土壤pH对灌溉、施肥的响应过程,结果表明：各深度pH值呈弱变异性（CV=1.01%~2.28%）,与灌溉前相比,灌后土壤pH值的均值和变异系数均呈现明显的变化;灌前包气带各层pH具有强烈的空间自相关性,灌后受水分、基质等相互作用影响,pH的空间自相关性有所减弱,C₀/(C₀+C)和变程a分别由7.23 m和3.54 m(灌前0 d)减少到3.26 m和2.76 m(灌后第10天)。土壤基质是决定土壤酸碱性的主要因素,在灌溉施肥活动对pH的响应过程中,地球化学条件（土壤含水量、土壤温度、土壤有机质(SOM)、氧化还原电位（RP）等)、土壤基质组成和氮底物浓度（NH⁺₄-N）等的交互作用影响pH的动态。土壤含水量和温度单独对pH影响不显著,两者交互作用对pH有显著影响。引起土壤pH变化的主要变异源为Cl^-、土壤有机质(SOM)、NO^-₃-N、NH⁺₄-N等营养物质和不同空间深度土壤基质的差异,表明灌溉施肥改变了包气带pH地球化学动力场、营养物质和土壤基质的交互作用,引起各深度的生物地球化学反应,控制pH值的空间变异特性。当包气带介质土壤水分变化时,首先营养物氨态氮以分子态或水合态形式被介质吸附,H⁺得到释放,使得灌后第4天pH值下降。随着氨氧化过程中H⁺的释放,pH在灌前和灌后第10天和第30天有显著差异。氨的氧化引起硝酸盐含量不断增加,使得硝酸盐对pH值的影响在灌后不断增强,相关系数由0.24(0 d,P<0.05)增加到0.41(30 d,P<0.01),而氨态氮对pH值的影响逐步降低,相关系数由0.43(0 d,P<0.01)降低为0.19(30 d,P>0.05)。     

利用HYDRUS-2D模拟膜下滴灌玉米农田深层土壤水分动态与根系吸水

河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0～120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0～120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R~2)分别为0.039～0.042 cm~3·cm~(-3)和0.78～0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9～49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240～300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。     

晋陕峡谷河流阶地枣林土壤水分有效性及干燥化分析

选取晋陕峡谷河流阶地枣林土壤作为研究对象,采用土壤水分有效性指标A_w、土壤干燥化强度指数（SDI）等,定量研究河流阶地0~500 cm土层土壤水分有效性及干燥化的空间差异。结果表明：不同阶地土壤水分有效性A_w具有显著性差异（P<0.05）,一级阶地（0.36）显著高于二级（0.08）和三级（0.14）阶地。不同深度土壤水分有效性差异为：0~200 cm土层土壤,除60~100 cm土层外,各层一级阶地显著高于二级、三级阶地（P<0.05）;110~300 cm、310~500 cm土层土壤水分有效性分别表现为一级阶地最低（最大值-0.06）和最高（最大值1.04）的水分状况(P<0.05)。对土壤水分有效性分级,一级阶地多处于无效水和富余水状态,二、三级阶地多处于难效水状态。200~500 cm土层土壤平均干燥化强度为：三级阶地（69.87%）>二级阶地（69.23%）>一级阶地（-24.78%）。综合考虑土壤水分相关指标及植被生长规律,河流三级阶地更适合枣树生长,而一级、二级阶地需加强灌溉管理,并增加适当的农艺措施才能满足枣树的正常生长发育条件。     

基于控墒补灌的春小麦滴灌制度研究

为优化北疆绿洲区滴灌春小麦的灌溉制度,采用控墒补灌法研究了不同灌水量对滴灌春小麦光合特征、干物质分配及水分利用效率的影响。结果表明,拔节～开花期小麦株高、干物质积累量和叶面积指数均随着灌水量的增加显著（P＜0．05）升高。小麦旗叶各时期净光合（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）增加显著（P＜0．05）升高,而胞间CO2浓度（ Ci ）变化趋势相反;过量灌溉T5各时期 Gs均有所降低,Pn和Tr成熟期下降显著（ P＜0．05）;亏缺灌溉（T1） Pn峰值提前至孕穗期,各时期WUE均最低、LS最高。干物质向籽粒的分配、花前同化物转运率和对籽粒的贡献率随墒度随灌水量增加显著（ P＜0．05）降低。二次曲线拟合表明,灌水量为371 mm时可取得7450 kg·hm－2的高产,灌溉频率约每7 d灌1次是本地区春小麦的最佳灌溉方案。     

连作对谷子土壤酶活性及养分的影响

为探明谷子连作对土壤环境的影响,分析不同连作年限对谷子土壤养分和酶活性的影响,本研究在4a不施肥定位试验的基础上,设置连作2 a(T1)、连作3 a(T2)、连作4 a(T3)和轮作(CK)4个处理,分别测定了土壤养分、土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性及其变化。试验结果表明,与轮作(CK)相比,连作2 a(T1)、连作3 a(T2)和连作4 a(T3)分别减产6.9%、12.7%和35.6%,随着连作年限增加,减产幅度加大;连作土壤氮、磷含量降低,其中速效氮含量降低最为显著(P0.05),速效钾含量变化不显著(P0.05),土壤p H升高。连作条件下,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均呈现逐年降低的趋势,且随着连作年限增加,降低越显著,连作4 a(T3)显著低于其它处理(P0.05)。     

咸淡混合水喷灌对土壤水盐运移及小麦、玉米产量的影响

探究不同矿化度咸淡水混合喷灌对冬小麦、夏玉米生长及产量的影响,并通过监测土壤水盐分布状况来选择适宜矿化度的咸淡水灌溉方式。在河北低平原地区开展大田灌溉试验,研究了淡水畦灌、淡水喷灌、2 g·L^-1和3 g·L^-1咸水与淡水混合喷灌对小麦、玉米生长及土壤水盐运移的影响。结果表明：与淡水喷灌相比,连续两年灌溉后,小麦收获时2 g·L^-1和3 g·L^-1矿化度咸淡混合水喷灌处理的根层（0~40 cm）土体含盐量平均分别增加了17.8%和42.7%,0~100 cm土体含盐量平均分别增加了32.9%和74.3%,玉米收获时根层土体含盐量平均分别增加了40.3%和86.9%,0~100 cm土体含盐量平均分别增加了39.0%和88.9%,且3 g·L^-1矿化度咸淡混合水喷灌处理的盐分累积已超出小麦和玉米生长的盐分阈值。2 g·L^-1矿化度处理的冬小麦产量较淡水喷灌处理降低了9.8%~11.4%（差异不显著）,但3 g·L^-1矿化度处理比淡水喷灌处理的产量显著降低了25.0%~25.9%（P<0.05）;2 g·L^-1矿化度处理的夏玉米单株穗粒质量和产量较淡水喷灌处理分别降低了5.1%~10.4%和6.6%~10.5%（差异不显著）,3 g·L^-1矿化度比淡水喷灌处理的百粒重、单株穗粒质量和产量分别降低了18.6%~22.4%、18.2%~25.9%和14.7%~15.3%（P<0.05）,3 g·L^-1矿化度对冬小麦和夏玉米的产量构成因素影响显著。因此,咸淡混合水矿化度不大于2 g·L^-1的喷灌模式用于该地区冬小麦-夏玉米田间灌溉是可行的。     

水、肥、气耦合滴灌对温室番茄生长和品质的影响

以温室番茄为对象,采用地下滴灌的供水方式,设置施氮量(低氮和常氮)、掺气处理(非曝气和循环曝气)和灌水量(低水量和高水量)3因素2水平随机区组试验,研究水、肥、气耦合滴灌对温室番茄生长与品质的影响。结果表明:循环曝气、高水量和常氮处理可有效促进番茄生长,表现为叶绿素含量增加和净光合速率增强,番茄地上部鲜重、产量提高和品质提升。其中株高和叶绿素含量曝气处理较非曝气处理平均增加9.81%和8.63%(P<0.05),高水量处理较低水量处理平均增加18.14%和11.44%(P<0.05),常氮处理较低氮处理平均增加6.58%和8.20%(P<0.05)。就地上部鲜重和产量而言,曝气处理较非曝气处理平均提高14.93%和22.91%(P<0.05),高水量处理较低水量处理平均提高27.10%和41.19%(P<0.05),常氮处理较低氮处理平均提高24.89%和40.87%(P<0.05)。株高、叶绿素含量、净光合速率与产量均呈极显著正相关(P<0.01)。可溶性固形物、Vc含量、可溶性蛋白质含量,曝气处理较非曝气处理平均提高16.73%、12.13...     

应用岩棉材料提高丘陵区经济林土壤水分保蓄能力

为缓解无灌溉丘陵区土壤季节性干旱问题,以岩棉为供试材料,通过室内模拟结合野外林地试验,研究了岩棉对不同质地土壤的增水潜力、岩棉水分扩散能力、岩棉材料对不同坡位土壤水分保蓄能力以及对山核桃林地土壤水分保蓄和油菜生长的影响,以期探索出一种新型实用的土壤水分保蓄技术。室内模拟试验结果表明,供试岩棉最大容积持水量为64.64%;分析了岩棉应用于松砂土、砂壤土、中壤土和轻粘土等4种不同质地土壤的保水潜力,土壤最大容积有效含水量分别增加54.02%、50.67%、41.41%和50.31%。将吸水饱和岩棉埋入风干土壤中,水分在垂直和水平方向均有扩散作用,并在一定时间内达到相对稳定状态。距岩棉垂直方向和水平方向5 cm处最高土壤含水量分别为27.89%和20.67%,10 cm处土壤最高含水量分别为13.13%和13.00%,由此建议,岩棉埋设位置距离根系不宜太远。林地试验表明,岩棉对红豆杉林地不同坡位土壤均能充分发挥水分保蓄作用,持续晴天无雨时,红豆杉林地上、下坡位土壤含水量顺序为岩棉附近>岩棉地植物根附近>无岩棉地(对照)。久旱和雨后山核桃林地岩棉附近土壤含水量比无岩棉地分别提高29...     

灌溉方式对土壤水分与灌水量影响的模拟研究

为明确灌溉方式对土壤水分和灌水量的影响,采用土壤水分概率模型分析了传统灌溉和连续灌溉的土壤水分概率分布特征与土壤平均水分变化规律,研究了灌溉方式对灌水量的影响效应。结果表明：不同灌溉方式的土壤水分概率分布特征差异明显,连续灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s^*处,传统灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s_fc处;与传统灌溉方式相比,连续灌溉使土壤平均水分含量保持在相对较低的水平,当降雨发生时,其土壤能够容纳更多的入渗水量。连续灌溉明显减少了土壤水分深层渗漏和地表径流损失水量,显著提高了降雨利用率并降低了灌溉水量,从而提高了农业水资源利用率。