含磷钝化剂对镉污染农田土壤酶活性的影响

土壤酶活性是表征土壤修复成效的重要指标,含磷钝化剂是镉污染农田土壤常用的一类钝化剂.因此,研究不同含磷钝化剂对镉污染农田土壤酶活性的影响具有重要意义.本研究选用羟基磷灰石(HAP)、磷酸二氢钙(MCP)和磷酸氢二钠(DSP)3种典型含磷钝化剂作为供试钝化剂,对镉污染农田土壤开展了为期3个月的室内钝化修复试验,并测定了镉...     

农田土壤镉污染钝化修复研究进展

农田土壤镉污染是全球重大环境问题之一。钝化修复具有经济实用、操作简便、效果显著等优势,广泛用于农田镉污染的治理与修复。近年来,人们在农田土壤镉污染钝化修复材料、作用机理及应用效果等方面,取得了许多进展。本文首先介绍了有机、无机和复合三类钝化修复材料;阐述了钝化修复材料通过改变土壤p H、生成沉淀、吸附与离子交换、有机配位络合、离子竞争等作用,降低土壤有效态镉离子浓度和生物有效性,钝化修复农田土壤镉污染的化学机理;进而总结了室内与大田条件下,不同类型材料钝化修复农田土壤镉污染的应用效果。最后对农田土壤镉污染钝化修复的持续性与稳定性、钝化修复机理、修复材料创新、钝化—植物联合修复等方面进行了展望。     

不同聚合度的聚磷酸铵对土壤磷动态转化及有效性的影响

以石灰性土壤和砖红壤为供试土壤,进行土壤培养试验,研究不同聚合度组成的聚磷酸铵(APP)对土壤有效磷和磷分级的影响。试验共设置5个处理:CK,不施磷肥;MAP,施用磷酸一铵;APP_L,施用以低聚合度为主的APP;APP_M,施用以中聚合度为主的APP;APP_H,施用以高聚合度为主的APP。结果显示:在石灰性土壤中,试验初期(5 d)APP_H处理的土壤有效磷含量显著(P<0.05)低于MAP处理,但至50 d时,APP_H处理的土壤有效磷含量较MAP处理显著(P<0.05)增加了23.92%。在砖红壤中,试验初期(5~10 d),APP_H处理的土壤有效磷含量显著(P<0.05)低于MAP处理,但在15~50 d却显著(P<0.05)高于MAP处理;APP_L处理5~15 d的土壤有效磷含量显著(P<0.05)高于MAP处理,但在后期却与MAP处理无显著差异。在石灰性土壤中,APP_L和APP_H处理的Resin-P含量在整个试验期间均较MAP处理高,APP_H处理后期的NaHCO₃-P含量随培养时间延长不断升高,高于其他磷肥处理。在砖红壤中,APP_L和APP_H处理的Resin-P和NaHCO₃-P含量虽然在试验初期稍低于MAP处理,但随着时间延长均逐渐高于MAP处理。在石灰性土壤中,APP_L和APP_H处理相较MAP处理可提高土壤磷的有效性,减少磷的固定;在砖红壤中,APP_L处理土壤前期磷的有效性高,说明其适合作基肥施用,而APP_H处理后期土壤中磷的有效性高,有效减少了酸性土壤对磷的固定。     

基于污染土壤基础性状的镉钝化材料选择与应用探讨

重金属污染农田治理实施中钝化剂的选择应充分考虑土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质和有效磷等基础性状。本文从影响农田土壤镉生物有效性的关键因素分析、常用钝化剂种类及其主要作用机理和钝化剂的选择与施用量的确定等方面介绍了在实际农田镉污染治理中钝化剂选择的思路与程序。根据钝化材料的性状和作用机理,把钝化材料分为碱性材料、含磷材料、含硅材料、有机钝化材料和生物炭等5类;认为钝化剂的选择应遵循高效持久、价格低廉、避免二次污染及因缺补缺等4个原则。钝化剂的施用量应结合钝化剂种类与土壤性状进行考虑,其中,石灰施用应以调控pH的要求结合土壤缓冲性确定;含硅材料用量可根据土壤中镉污染程度确定。     

含磷物质原位化学钝化重金属污染土壤的研究进展

重金属含磷物质原位化学修复是通过添加不同的含磷物质钝化土壤中重金属元素,改变重金属在土壤中赋存状态,降低其生物有效性的一种有效方法。由于操作方便、效果迅速和价格低廉,含磷物质进行重金属污染土壤原位修复被认为是目前有效的修复措施。对目前国内外利用含磷物质钝化重金属污染土壤研究现状进行了综述,就含磷物质种类、修复化学作用机制、影响因子以及其在重金属修复方面的局限性等方面进行了探讨,并提出研究方向。     

不同用量猪粪对黏土矿物钝化修复镉污染土壤效应的影响

通过盆栽试验研究了不同用量猪粪对黏土矿物海泡石和凹土钝化修复镉污染土壤效应的影响。结果表明,海泡石钝化修复下增施猪粪导致油麦菜生物量有所降低,但凹土钝化修复增施高量猪粪(15 g/kg土)处理可使油麦菜生物量增加6.6%。钝化修复下增施猪粪除海泡石10 g/kg+猪粪15 g/kg处理使得油麦菜中亚硝酸盐含量显著下降外,其它处理油麦菜亚硝酸盐含量均无显著变化。在海泡石与凹土钝化修复下,增施猪粪后土壤p H值降低不明显;单施猪粪对土壤有效态Cd含量的影响不明显,甚至还有活化作用,导致土壤有效态Cd含量略有增加,但在黏土矿物材料钝化修复下,增施猪粪土壤有效态Cd含量略有降低,但与对照并无显著性差异。海泡石和凹土单一钝化处理可使油麦菜可食部分的Cd含量分别降低7.1%和14.3%,单施猪粪时油麦菜可食部分的Cd含量降低10.7%~25.0%;海泡石和凹土钝化修复下,增施猪粪可使油麦菜可食部分的Cd含量分别降低32.1%~35.7%和35.7%~39.3%。海泡石钝化修复下,增施猪粪可以一定程度地提高土壤氮、磷、钾有效性和作物的营养水平,但影响不明显。凹土钝化修复下,对土壤氮有效性无明显影响,但增施中、高量猪粪处理可以显著增加土壤磷有效性,增施低、中量猪粪处理可以显著增加土壤钾有效性。     

长期不同秸秆还田措施对土壤供磷能力的影响

研究潮土区冬小麦-夏玉米轮作体系下长期不同秸秆还田措施对土壤磷素吸附解吸特性的影响,以期为提高该地区土壤供磷能力提供理论依据。依托山东禹城长期定位试验（始于2007年）,研究了秸秆不还田（CK）、小麦秸秆单季还田（W）、玉米秸秆单季还田（M）和小麦玉米秸秆双季还田（D）4个处理对土壤有效磷含量和土壤磷吸附解吸特性的影响。结果发现,与CK相比,3种秸秆还田均显著提高了土壤有效磷含量,W、M和D处理有效磷含量分别增加了47.5%、15.4%和12.2%,而土壤交换性钙含量分别降低了49.1%、30.5%和31.7%。不同秸秆还田措施均对潮土磷吸附特征产生了影响：与CK相比,秸秆还田处理均能显著降低土壤对磷的吸附,W、M和D处理土壤磷平均吸附量分别下降了10.7%、7.5%和5.1%;单季秸秆还田处理W的土壤最大吸磷量（Qm）显著低于CK处理,但M和D处理土壤Qm与CK没有显著差异;秸秆还田处理的磷吸附饱和度（DPS）均有所增加,但仅单季秸秆还田处理（W和M处理）的磷吸附饱和度显著高于CK。3种秸秆还田处理均显著提高了土壤磷解吸能力,各处理土壤磷解吸率表现为W>D≈M>CK,而秸...     

增温及模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响

为研究增温及模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸作用的影响,在农田随机设置3个区组试验,每个区组中包含对照(CK)、增温(W)、模拟酸雨(A)、增温及模拟酸雨(WA)共4个处理,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对不同处理下的农田土壤呼吸速率进行观测,并同步观测土壤温度、土壤湿度。试验结果表明,冬小麦-大豆轮作农田的土壤呼吸速率存在明显的季节变异趋势,其变异性与土壤温度之间存在一致性。在冬小麦-大豆轮作阶段,CK、W、A、WA处理的平均土壤呼吸速率分别为(2.69±0.14)、(3.19±0.20)、(2.59±0.07)、(2.99±0.18)μmol·m-2·s-1。配对t检验结果表明:冬小麦田各处理的土壤呼吸速率之间无显著差异(P0.05);在大豆生长季,W和A处理土壤呼吸速率之间存在显著差异(P0.05),A和WA处理之间存在极显著差异(P0.01)。在整个冬小麦-大豆轮作阶段,CK与W处理农田土壤呼吸速率存在差异(P=0.054),且W与A处理农田土壤呼吸速率存在极显著差异(P0.01)。进一步的研究结果表明,每个处理的土壤呼吸与土壤温度之间的关系均可用指数方程描述。对于A处理而言,基于土壤温度和湿度的双因子模型比单纯指数模型提高了对土壤呼吸的可解释性。     

长期施肥下干旱区灰漠土磷的平衡与活化特征

【目的】研究灰漠土长期不同施肥管理措施下，农田土壤全磷、有效磷(Olsen-P)的变化关系及对磷素盈亏的响应，为科学施磷及土壤质量定向培育提供参考依据。【方法】以始于1989年的不同施肥措施的长期定位试验为研究对象，对土壤磷盈亏状况及土壤有效磷(Olsen-P)对土壤盈亏的响应关系、磷素活化系数(PAC)等进行分析。【结果】NP、PK、NPK、NPKS处理土壤PAC随施肥年限呈抛物线变化，并在第16年时达到峰值，NPKM、1.5NPKM处理PAC随施肥年限呈极显著线性正相关(P<0.01),年增加速率分别为0.23%和0.42%。CK、NK当季土壤表观磷盈亏呈现亏缺状态，当季土壤磷平均亏缺量分别为8.9、15.5 kg/hm²;NP、PK、NPK、NPKS当季土壤磷盈余值的平均值分别为35.4、38.9、32.3和25.4 kg/hm²,NPKM、1.5NPKM处理当季土壤磷盈余值分别为49.6、127.8 kg/hm²,年际盈余量随种植年限逐渐下降，施磷处理土壤有效磷增量与累计盈亏间存在显著相关性，每盈余100 ...     

模拟酸雨对茶园土壤磷素溶出特征与形态的影响

为进一步探讨酸雨与土壤磷素流失之间的内在联系,通过土柱淋溶试验,研究模拟酸雨对茶园土壤磷素溶出动力学特征和形态变化的影响。试验共设置4个处理：T1,pH值为3.5的模拟酸雨;T2,pH值为4.5的模拟酸雨;T3,pH值为5.5的模拟酸雨;CK,pH值为6.5的蒸馏水。结果表明,T1、T2、T3处理的土壤可溶性总磷(TDP)累积溶出量均显著(P<0.05)大于CK处理,增幅分别为17.3%、38.8%、20.4%。T1和T2处理的可溶性有机磷(DOP)累积溶出量显著(P<0.05)大于CK处理。回归分析表明,淋出液中总磷(TP)、可溶性无机磷(DIP)的累积溶出量与淋洗液体积的关系符合一级动力学方程(R²>0.999)。与CK相比,T1、T2、T3处理的DIP最大溶出量分别增加了16.0%、49.9%、16.0%,T2处理的TP最大溶出量增加了13.35%。模拟酸雨淋洗结束后,土壤中NaHCO₃提取的无机磷、NaHCO₃提取的有效磷的质量分数较CK显著(P<0.05)增加,NH₄     

长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异

【目的】 研究长期不同施肥处理下,水稻不同生育时期土壤微生物量磷的动态变化与差异,揭示其变化特征与土壤磷素供应的关系。 【方法】 以长期试验小区为平台,设置对照（CK）、氮钾肥（NK）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）等4个不同施肥处理,在水稻的分蘖期、孕穗期、灌浆期、完熟期分别采集0—20 cm土层土壤,测定土壤全磷、有效磷、微生物量磷和酸性磷酸酶活性。 【结果】 与不施磷肥处理（CK、NK）相比,施磷肥处理（NP、NPK）显著提高了土壤全磷和有效磷含量,增幅分别达88%—118%和337%—903%。不同施肥处理对微生物量磷具有显著影响,除分蘖期外,施磷肥处理（NP、NPK）微生物量磷含量显著高于不施磷肥处理（CK、NK）,提高了103%—250%;微生物量磷的季节变化呈先上升后下降的趋势,在灌浆期达到最高。酸性磷酸酶活性以NK处理灌浆期最高,比CK高38%;同时,该处理微生物量磷的周转率最大,每个生育期内可循环1.31次。相关性分析表明,土壤微生物量磷与土壤全磷和有效磷显著正相关。 【结论】 微生物量磷随不同施肥处理和水稻生育时期变化规律明显,与土壤磷有效性密切相关。     

秸秆还田量对东北旱地土壤磷素淋溶及玉米产量的影响

为探讨东北旱地秸秆还田量对磷素在土壤中垂直分布及玉米产量的影响，采用随机区组设计进行玉米栽培试验，以常规施肥为对照（CK），在常规施肥的基础上添加秸秆，设置秸秆用量分别为0.25、0.50、0.75、1.00、1.25和1.50 kg·m^-2。分别测定不同处理0—90 cm土层土壤中全磷（total phosphorus，TP）和速效磷（available phosphorus，AP）含量、淋溶液的累积淋失量和玉米产量。结果表明，土壤TP和AP含量随着土壤深度的加深逐渐减少。与CK相比，随着秸秆还田量的增加磷素向下迁移降低，秸秆还田量对土壤剖面磷素向下迁移影响显著；淋溶液中P含量显著减少，其中TP降低12.93%～59.85%，AP降低11.22%～46.28%。秸秆还田显著影响玉米产量，秸秆还田量为0.75 kg·m^-2时产量最高，较CK增产14.61%。综上所述，秸秆还田可以增加耕层土壤速效磷含量，减少土壤磷素淋失，大幅提高玉米产量，为东北旱地秸秆还田减少磷素淋溶、控制农业面源污染提供了理论依据。     

不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响

为研究施用不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响,2016—2017年在内蒙古河套灌区盐碱土壤进行田间定位试验,设置4个实验处理:习惯处理(CK)、CK+有机土壤改良剂(M)、CK+复合土壤改良剂(G)、CK+有机土壤改良剂+复合土壤改良剂(M+G)。收集2017年收获季耕层0～20 cm土壤,测定各小区土壤中的水溶性离子含量、全盐量(TS)、钠吸附比(SAR)、pH、土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)、微生物量碳(MBC)以及土壤碳库管理指数(CPMI),并分析各指标间的关系。结果表明:与CK相比,施用土壤改良剂各处理土壤Ca2+含量提高了13.07%～33.33%,土壤Na+、Cl-和SO24-含量分别降低了29.83%～46.19%、12.06%～33.19%和19.90%～34.59%,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别降低了12.67%～26.91%、33.02%～47.06%和2.21%～4.56%。其中M+G处理改良效果最好,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别显著降低了26.91%、47.06%和4.56%(P0.05);施用土壤改良剂各处理SOC、LOC和MBC含量分别较CK提高了18.90%～43.87%、54.55%～82.33%和64.04%～86.85%。其中M+G处理提升效果最明显,且均达到显著水平(P0.05)。同时,施用改良剂各处理CPMI提升了95.44%～135.83%,其中M+G处理提升效果最明显,且达到显著水平(P0.05);相关性分析表明,试验土壤LOC、MBC和CPMI均与TS和SAR呈极显著负相关关系(P0.01),说明土壤LOC、MBC以及CPMI对盐碱土壤化学性质的变化较敏感。研究表明,施用有机土壤改良剂和复合土壤改良剂均降低了土壤含盐量、钠吸附比和pH,提升了土壤有机碳及其组分含量和土壤碳库管理指数,其中有机土壤改良剂和复合土壤改良剂配施对盐碱土壤质量的提升效果最明显。     

有机酸添加对不同磷肥用量棉田磷素状况和产量的影响

【目的】 研究有机酸添加对不同磷肥用量棉田磷素状况和产量的影响。【方法】 采用大田试验方法,在不同磷肥P₂O₅用量处理（0、50、100和150 kg/hm²）的基础上,设置对照（CK）和有机酸添加（OA）处理,测定棉花不同生育期土壤速效磷、植株生物量和吸磷量、籽棉产量、计算棉田磷肥利用率及磷平衡。【结果】 （1）随磷肥用量增加,土壤速效磷表现出先增加后略有降低趋势;在对照处理,土壤速效磷（花铃期和吐絮期）在MAP₁₀₀处理达到最大值,而在有机酸添加处理,土壤速效磷在MAP₅₀处理最高。（2）植株累积吸磷量表现出随施磷量增加而先增加后略有降低趋势;在对照处理,植株累积吸磷量在MAP₁₀₀处理达到最高,而在有机酸添加处理时,在MAP₅₀处理即达到最高;有机酸添加也提高了磷素向生殖器官的分配比例。（3）在对照处理,籽棉产量表现出随施磷量增加而增加趋势,在MAP₁₅₀处理产量最高（5 220 kg/hm²）;而在有机酸添加处理,籽棉产量表现出随施磷量增加而先增加后降低趋势,在MAP₁₀₀处理最高（5 194 kg/hm²）。（4）在不添加有机酸时,磷肥利用率表现出随施磷量增加而先升高后降低趋势,在MAP₁₀₀处理磷肥利用率最高（32.97%）;而在添加有机酸时,磷肥利用率表现出随施磷量增加而降低趋势,在MAP₅₀处理最高（32.92%）。【结论】 有机酸添加可在较低化学磷肥P₂O₅用量时（推荐用量：45 kg 有机酸+ 100 kg/hm²）,提高土壤磷素有效性、植株吸磷量,促进磷素向生殖器官分配,提高籽棉产量和棉田磷肥利用率。     

镧对酸雨胁迫下大豆萌发种子糖代谢的动态影响

为了探索La(Ⅲ)对酸雨胁迫下大豆萌发种子糖代谢的动态影响,以pH 2.5、4.5模拟酸雨和La(Ⅲ)(25 mg·L~(-1))处理大豆种子,测定La(Ⅲ)对不同酸雨强度胁迫下大豆萌发种子可溶性糖、还原性糖、蔗糖、淀粉及α,β-淀粉酶的影响.结果表明,与CK相比,各糖代谢指标对酸雨胁迫的响应随胁强增加呈增加趋势;pH2.5胁迫5 d后α-淀粉酶,6 d后β-淀粉酶酶活性无法向CK趋近,酸士雨胁迫对α,β-淀粉酶活性造成致命性伤害;La(Ⅲ)浸种在低酸雨胁迫下(pH>2.5)可缓解酸雨胁迫对大豆萌发种子各糖代谢指标的影响,而在高胁强胁时(pH=2.5)下则无法缓解.说明La(Ⅲ)可通过增强糖代谢来缓解酸雨,尤其是低强度酸雨(pH>2.5)对大豆萌发种子的伤害,增强种子抗酸雨能力,并且其缓解能力与酸雨胁迫强度呈负相关.     

湖南省双季稻田土壤无机磷形态的分级研究

为弄清湖南省双季稻田土壤无机磷的形态及其与土壤有效磷的关系,运用张氏法和蒋氏法两个分级体系对湖南省临澧、醴陵、湘乡３县（市）双季稻田土壤无机磷形态进行分级研究．结果表明,风化程度较高的第四纪红土母质发育的红黄泥田,土壤无机磷以Ｏ－Ｐ和Ｆｅ－Ｐ为主,占无机磷总量的７８．７％;而风化程度较低的紫泥田和河沙泥田,土壤无机磷以Ｃａ－Ｐ为主,分别占无机磷总量的４７．０％和４５．９％,Ｆｅ－Ｐ和Ｏ－Ｐ也占了相当大的比例,大致与Ｃａ－Ｐ的含量相当,但无机磷的总量较红黄泥田高．相关分析结果表明,Ｆｅ－Ｐ,Ｃａ２－Ｐ和Ａｌ－Ｐ与有效磷之间均呈极显著的正相关,是土壤有效磷的主要来源．蒋氏法不仅适用于北方的石灰性土壤无机磷形态的区分,同样适用于南方大面积分布的中、酸性双季稻田土壤无机磷形态的区分．     

草酸对镉污染土壤油葵生物量及土壤酶活性和镉形态的影响

探究草酸浓度与施入时间对Cd污染土壤酶活性、Cd形态及油葵生物量的影响。采用盆栽试验,以油葵为供试植物,研究了不同草酸施用浓度(1、2、3、4、5 mmol·kg~(-1)和6 mmol·kg~(-1))和施入时间(出苗后20、30、40、50 d)对土壤酶活性、油葵干物质量及土壤Cd形态的影响。结果表明,施用草酸提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,比CK分别提高4%～84.4%和2%～147%。草酸提高了油葵地上部分及根干生物量,比CK处理分别提高7%～126%和11.4%～139%;施用2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,地上部和根干质量较高,在出苗后30～40 d时施入草酸,地上部和根干质量较高。草酸降低了土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度;施入2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低,在出苗后30～40 d时施加草酸,可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低。在油葵出苗后30 d时施入4 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤Cd去除率最高,相比CK提升89.2%;草酸可有效提高油葵修复Cd污染土壤能力,具有一定的应用潜力。     

模拟酸雨对羟基磷灰石稳定化土壤镉的分布、可浸出性及生物可给性的影响

通过室内土柱淋溶实验,以0.5%的质量比向镉污染土壤中添加羟基磷灰石(HAP),以不施HAP土壤为对照,考察p H 3.5、4.5和5.6的模拟酸雨对土壤镉的分布、可浸出性、生物可给性及其健康风险的影响。结果表明:酸雨淋溶显著降低了对照处理表层土壤p H,添加HAP增加了土壤对酸雨淋洗的缓冲能力,土壤p H较对照高约1个单位。对照处理酸雨p H的降低加剧了Cd在土柱内的下移,但HAP处理各土层全Cd分别较对照0~5 cm和5~10 cm土壤高出8.54~10.0、3.13~3.29 mg·kg-1。对照处理土壤在酸雨作用下可浸出性Cd含量从0~5 cm的0.17~0.23 mg·L-1增加到10~20 cm的0.61~0.68 mg·L-1,但HAP处理各土层可浸出性Cd维持在0.45~0.50 mg·L-1。总体上,对照和HAP处理土壤胃液和肠液阶段溶解态Cd含量及胃液阶段Cd的生物可给性均随酸雨p H的降低而降低。与对照相比,HAP处理土壤增加了胃液和肠液阶段溶解态Cd含量及胃液阶段Cd的生物可给性,但显著降低了肠液阶段Cd的生物可给性。对照和HAP处理土壤胃液和肠液阶段无意摄入土壤中Cd对儿童的每月允许摄入量PTMI(Provisional tolerable monthly intake)贡献率均随酸雨p H的降低而降低,且HAP处理显著高于对照。以上结果表明高强度酸雨淋溶下,HAP能够有效提高土壤对酸雨的缓冲能力,降低土壤Cd的淋失,但增加了表层土壤Cd的生物可给性及人体健康风险,需要引起特别关注。