长期施用畜禽养殖废弃物下潮土重金属的累积特征

通过田间试验研究了畜禽养殖废弃物长期施用(2001—2013年)对重金属(Cr、Cu、Zn、Pb、Cd、As)在潮土中累积、形态转化及迁移行为的影响。试验设置畜禽养殖废弃物(猪粪,OM)和化肥氮磷钾(NPK)两个处理,每处理设置3个重复。结果显示,畜禽养殖废弃物的长期施用造成Cu、Zn在OM处理土壤中的含量明显高于NPK处理,并主要累积于耕层土壤(0~20 cm),但总体含量(Cu:38.71 mg/kg;Zn:83.26 mg/kg)较低,对农田生态安全的影响较小。形态分析结果显示,OM处理土壤中DTPA络合态、弱酸结合态和铁锰结合态Cu、Zn、As的含量均显著高于NPK处理,但不同形态Cr、Pb、Cd在两种处理土壤中的差异相对较小。其中,Cr主要以非提取态的形式存在(Cr95%)。外源性Cu易累积于非提取态(52%),而Zn则以弱酸溶解态(40%)和铁锰结合态(60%)为主。畜禽养殖废弃物的农田施用不仅是土壤重金属的重要来源,也是土壤重金属活性提高的重要原因,并造成部分重金属在剖面土壤中发生明显迁移行为,累积于更深层土壤中。     

基于土壤养分平衡的畜禽养殖承载力研究

为了合理控制畜禽养殖规模、有效降低畜禽养殖污染,采集江门市新会区水田、菜地、园地和林地共35个土壤样品,监测N、P养分以及Cu、Zn、As等重金属含量。基于土壤养分平衡模型,对适宜的畜禽养殖量进行了研究。结果显示,新会区土壤肥力水平较高,在35个监测点中,有29个点位土壤的全氮含量超过1.2g·kg~(-1),占比82.9%;11个镇街中,除了大泽,其余10个镇街的部分土壤存在N肥或P肥过剩,部分农用地土壤还同时出现N肥和P肥过剩;部分果园土壤出现As超标,沙堆、古井、罗坑三个镇果园土壤As超标倍数分别为1.76、0.66、0.21,古井林地、双水、司前的水田As超标倍数分别为0.31、0.15、0.082;全区现状畜禽养殖总量为125.7万头猪当量,而基于土壤养分平衡的畜禽养殖总量为27.10万头猪当量。因此,在新会区畜禽养殖污染防治工作中,除了需要大幅削减各镇的养殖规模、提高有机肥施用比例外,同时需关注畜禽粪便施用可能导致的农用地As污染风险。     

畜禽养殖有机废弃物的污染与治理现状

从容量化管理、减量化控制、无害化处理、资源化能源化利用、通过倡导生态农业与循环经济实现生态化发展等方面,阐述在遵循畜禽养殖业污染防治技术规范前提下,提倡畜禽养殖业的清洁生产技术路线。     

畜禽粪中重金属环境行为研究进展

随着畜禽养殖业向集约化、规模化发展,饲料添加剂被大量使用,畜禽粪中重金属问题日益严重.本文综述了国内外畜禽粪中重金属污染状况、施用后对土-水-生物系统的影响、堆肥过程中重金属的迁移分配以及减少重金属污染的控制措施,为有机食品发展和养殖业废弃物安全利用提供参考.     

畜禽养殖环境污染及治理研究进展

简述了近年来国内外畜禽养殖环境污染现状及其危害、畜禽粪便环境污染治理研究进展。     

海河流域畜禽养殖污染负荷研究

建立畜禽养殖输出系数模型,从省级行政区和水资源3级区两个层面分别估算了2007年海河流域畜禽养殖污染物产生量、排放量和入河量以及各省和各3级区所占的比例。结果表明,2007年全流域畜禽养殖产生污染物COD 534.69万t、BOD 459.47万t、NH3-N 45.42万t、总氮116.53万t、总磷37.16万t、污水41 672.73万t;排放污染物COD 36万t、NH3-N 2.88万t、总氮4.15万t、总磷0.55万t;入河污染物COD 7.2万t、NH3-N 0.58万t、总氮0.83万t、总磷0.11万t。从各省来看,河北省所占比例最大,产生量占全流域的51%,排放量和入河量分别占54.4%;从水资源3级区来看,徒骇马颊河平原所占比例最大,产生量占全流域的23.7%,排放量和入河量分别占18.66%。     

信息技术在畜禽健康养殖中的应用

随着信息技术的快速发展,其在畜禽健康养殖中的作用越来越重要。阐述了现代信息技术的内涵及其在畜禽健康养殖中的主要应用,并对其应用前景进行了展望。     

我国畜禽养殖污染防治的产业化探析

阐述了我国畜禽养殖污染治理产业化的产业与经济基础,并指出实现畜禽养殖污染治理产业化的主要途径,即应建立包括系统的政策机制、完善的金融体制和有效的科研支持保障体系。     

施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%～71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%～49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg~(-1)和14.2mg·kg~(-1);而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg~(-1)、22.60 mg·kg~(-1)和49.73mg·kg~(-1)。综上,等有机质(4 500kg×hm~(-2))的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm~(-2)和221.30 g×hm~(-2),而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm~(-2)和347.04 g×hm~(-2)。     

新型土壤侵蚀磁性示踪剂的研制及其对土壤理化性状的影响

我国水土流失日益严重,已成为制约构建和谐社会的重大生态环境问题[1]。因此,土壤侵蚀的监测研究显得格外重要且十分紧迫。磁性示踪技术作为土壤侵蚀监测研究的一种新手段,具有很多优点[2-3],近年来逐渐得到广大科研工作者的重视。     

Long-term organic farming fosters below and aboveground biota: Implications for soil quality, biological control and productivity

Organic farming may contribute substantially to future agricultural production worldwide by improving soil quality and pest control, thereby reducing environmental impacts of conventional farming. We investigated in a comprehensive way soil chemical, as well as below and aboveground biological parameters of two organic and two conventional wheat farming systems that primarily differed in fertilization and weed management strategies. Contrast analyses identified management related differences between “herbicide-free” bioorganic (BIOORG) and biodynamic (BIODYN) systems and conventional systems with (CONFYM) or without manure (CONMIN) and herbicide application within a long-term agricultural experiment (DOK trial, Switzerland). Soil carbon content was significantly higher in systems receiving farmyard manure and concomitantly microbial biomass (fungi and bacteria) was increased. Microbial activity parameters, such as microbial basal respiration and nitrogen mineralization, showed an opposite pattern, suggesting that soil carbon in the conventional system (CONFYM) was more easily accessible to microorganisms than in organic systems. Bacterivorous nematodes and earthworms were most abundant in systems that received farmyard manure, which is in line with the responses of their potential food sources (microbes and organic matter). Mineral fertilizer application detrimentally affected enchytraeids and Diptera larvae, whereas aphids benefited. Spider abundance was favoured by organic management, most likely a response to increased prey availability from the belowground subsystem or increased weed coverage. In contrast to most soil-based, bottom-up controlled interactions, the twofold higher abundance of this generalist predator group in organic systems likely contributed to the significantly lower abundance of aboveground herbivore pests (aphids) in these systems. Long-term organic farming and the application of farmyard manure promoted soil quality, microbial biomass and fostered natural enemies and ecosystem engineers, suggesting enhanced nutrient cycling and pest control. Mineral fertilizers and herbicide application, in contrast, affected the potential for top-down control of aboveground pests negatively and reduced the organic carbon levels. Our study indicates that the use of synthetic fertilizers and herbicide application changes interactions within and between below and aboveground components, ultimately promoting negative environmental impacts of agriculture by reducing internal biological cycles and pest control. On the contrary, organic farming fosters microbial and faunal decomposers and this propagates into the aboveground system via generalist predators thereby increasing conservation biological control. However, grain and straw yields were 23% higher in systems receiving mineral fertilizers and herbicides reflecting the trade-off between productivity and environmental responsibility.     

华北地区有机种植和常规种植模式下土壤重金属含量及污染评价

为探讨有机种植与常规种植两种不同种植方式对土壤重金属含量和污染特性的影响,本文在华北5个地区选取典型的有机蔬菜和有机小麦种植基地及附近相似条件的常规种植地块,比较了土壤中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As共6种重金属含量的差异,并采用不同评价方法对不同种植方式下土壤中重金属的污染程度进行了评价。结果表明:与常规种植相比,有机种植减轻了土壤酸化和盐渍化,提高了土壤有机质含量和阳离子交换量,在一定程度上有利于降低土壤中重金属的生物有效性。与土壤背景值相比,所有调查地区的土壤重金属均有不同程度的增加和积累。与常规种植相比,有机种植模式能有效降低土壤中Cd、Cr含量,有机小麦种植地块因长期施用大量有机肥导致土壤中Cu、Zn、As大量富集;而常规温室菜田同时施用大量的有机肥、化肥及农药,土壤中Cu、Zn、As富集的风险比有机种植模式高;露天蔬菜有机种植地块土壤中Cu、Zn、As含量与常规地块差异不明显。综合污染指数评价结果显示,调查地区土壤均属于轻污染程度,主要贡献因子为Cd、Cu、Zn,有机种植降低了土壤中重金属的综合污染水平;地累积指数法评价结果表明,调查地区处于无污染到中等污染水平,最明显的污染元素是Cd,有机种植降低了土壤中重金属污染的程度和风险;潜在生态危害指数评价结果表明,所调查地块存在轻微潜在生态风险,其中产生较大生态危害的是Cd,表现出轻微生态危害程度。本研究表明,有机种植减轻了土壤中重金属综合污染水平和污染风险,并减轻了土壤重金属的潜在生态危害。     

水溶性有机物在土壤中的化学行为及其对环境的影响

水溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)是能够溶解于水的有机化合物的统称。尽管目前对于陆地生态系统中DOM的研究尚不完善,对其性质、组成和分类方法等问题的看法还没有达成一致,但现有研究结果已经表明DOM是一种十分活跃的重要化学组分。DOM进入土壤后将发生吸附、解吸、迁移、转化等一系列化学过程,进而对土壤及环境产生一系列重要影响:一方面,DOM可以与土壤胶体结合,形成有机无机结合体,从而改善土壤性质,DOM还可以通过其自身的分解产生养分离子,从而提高土壤肥力;另一方面,DOM也可能亲合土壤中原来与土壤胶体结合的养分,使之与DOM一起进入土壤溶液,从而增加土壤中养分离子被淋失的风险,并造成土壤养分的损失以及水体的富营养化,DOM还有可能活化土壤中重金属离子,增加土壤中重金属离子的毒性,并使土壤中的重金属离子向地下水迁移。由于其对土壤和环境的多种效应,水溶性有机物近年来已经逐渐成为土壤学、环境科学、生态学等学科的研究热点之一。     

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联,以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象,采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布,分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响,探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明:目前研究区土壤环境质量状况良好,土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值;土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量,As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小;研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应,且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制;土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和p H显著负相关,与有机质呈显著正相关,土壤As有效态含量仅与土壤p H显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。     

不同盐碱地改良剂对土壤理化性质、紫花苜蓿生长及产量的影响

为明确国产化盐碱地改良剂在重度盐碱地的施用效果,采用田间试验和室内分析相结合的方法,以牧草和绿肥兼用型紫花苜蓿为供试作物,研究重度盐碱地施用国产1号(2 250 kg·hm-2)、国产2号(7 960kg·hm-2)和脱硫石膏(22 500 kg·hm-2)3种改良剂对土壤理化性质、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)出苗率和鲜草产量的影响,以及施用脱硫石膏对土壤(0~20 cm)和紫花苜蓿茎、叶中重金属含量的影响。结果表明,与对照(不施改良剂)相比,施用改良剂处理的紫花苜蓿出苗率提高18.4%~31.7%,3茬鲜草总产量提高18.9%~43.5%;土壤pH下降0.11~1.46,容重降低0.01~0.06 g·cm-3、孔隙率提高1.15%~10.15%,土壤理化性状得到改善;施用脱硫石膏和含有脱硫石膏的国产2号使土壤和紫花苜蓿中汞、铅和铬含量有显著提高,但土壤重金属含量未超过国家《农业土壤环境质量标准》GB15618—2001规定的二级土壤使用标准,紫花苜蓿中汞、镉、铅和铬的含量检测符合国家饲料卫生指标(GB13078—2001)的规定。本研究表明,3种盐碱地改良剂以国产2号的施用效果最好,可在同类型盐碱地大力推广应用。     

壳聚糖对土壤理化性状的影响

壳聚糖对土壤理化性状有较大的影响。当土壤中施入壳聚糖酸溶液后,土壤的团粒结构和渗透系数随壳聚糖施用量的增加而增加,而容重、CEC和pH则减小;在EC值上表现为先下降后上升的趋势。当壳聚糖施用量达到0.45‰[对干土平均质量(W/W)]后,土壤物理性状的变化趋于稳定。3种壳聚糖酸溶液处理的土壤物理性状的变化趋势一致,无明显差异。在壳聚糖酸溶液中,酸作为溶剂本身对土壤物理性状的影响不大。壳聚糖酸溶液对土壤化学性状的影响过程较复杂,表现出是由壳聚糖和酸对土壤共同作用的结果。溶剂酸是影响土壤pH主要因素,其酸性越强,壳聚糖酸溶液的酸性就越强,处理后土壤的pH就越小。土壤CEC、EC同时受壳聚糖用量和溶剂酸种类的影响。     

污灌对土壤重金属环境容量及水稻生长的影响研究

对农田污灌区污水和土壤监测结果表明 ,土壤中Cd、As、Hg、Cu、Pb、Cr和Zn等含量为当地环境背景值的1 5 5～ 5 2 9倍 ,其中Cd和As含量分别为国家土壤环境质量 2级标准的 3倍和 1 4 2倍。污水中 7种重金属含量为农田灌溉水质标准的 4 8～ 34倍 ,部分有机污染物含量为灌溉水质标准的 1 1 0～ 1 87倍。以 3级标准为最大容量限值 ,土壤重金属达土壤环境容量的污灌年限估算结果依次为Cr>Hg >Pb >Cu >Zn >Cd。污土清灌和污水直接灌溉均影响盆栽水稻的正常生长 ,其中污染土壤持续污灌可导致部分秧苗死亡     

土壤团聚体中有机碳研究进展

增加土壤有机碳有助于农业可持续发展, 同时对缓解温室气体增加造成的全球气候变暖等具有重要意义。土壤团聚体是土壤的重要组成部分, 影响土壤的各种物理化学性质。土壤团聚体和有机碳是不可分割的, 前者是后者存在的场所, 后者是前者存在的胶结物质。本文在综合各方面研究的基础上, 阐述了土壤团聚体和有机碳的依存关系, 影响团聚体固碳的几大因素, 团聚体对有机碳的物理保护机制以及目前应用比较广泛的团聚体内有机碳的研究方法, 为以后的研究提供理论和方法上的支持。