硅素分期施用对土壤镉形态和水稻镉累积的影响

为了探明硅素运筹对土壤-水稻(Oryza sativa L.)体系中Cd迁移的影响,探索缓解Cd污染土壤中水稻吸收和积累Cd的最佳施硅时期和施硅比例,采用盆栽实验,以稻田土壤为供试土壤,外源添加氯化镉模拟Cd含量为100 mg·kg~(-1)的污染土壤,在施硅总量(56 mg·kg~(-1)土壤)不变的基础上设置基施硅素(C1)、基肥和拔节期硅素1∶1分期施用(C2)和拔节期施硅素(C3)3种处理,以不施硅(CK)为对照,研究硅素分期施用对土壤Cd的形态以及水稻对Cd的吸收、转运和累积的影响。结果表明:与CK相比,C2和C3处理水稻成熟期土壤中Cd含量增加19.4%(P0.05)、18.9%(P0.05),C2和C3土壤可交换态Cd含量降低27.3%(P0.05)、27.1%(P0.05),而土壤残渣态Cd含量分别增加97.7%(P0.05)、111.3%(P0.05)。成熟期各施硅处理水稻的根和糊粉层中Cd含量显著增加,而茎、叶和精米中Cd含量明显降低,其中C1、C2和C3精米的Cd含量分别比CK降低13.8%(P0.05)、35.1%(P0.05)和27.9%(P0.05),茎、叶、精米的Cd转移系数和富集系数也显著降低,而根的Cd富集系数显著升高。此外,本研究还发现土壤各形态Cd含量与水稻根和精米中Cd累积量有着显著的相关关系。综上表明,C2和C3成熟期土壤Cd的有效性显著降低,残渣态Cd显著增加,Cd从土壤向稻株中的转移受到抑制,水稻吸收的Cd大部分累积在根部,降低Cd向地上部各器官的迁移,从而导致精米Cd含量和累积量明显降低,其中C2处理更利于整个生育期土壤可还原态Cd含量的减少和抽穗期土壤中可氧化态Cd含量的增加,利于抽穗前水稻生长发育。C2处理施硅效果好,值得推荐。     

壳聚糖改性竹生物炭对土壤外源污染镉形态分布的影响

为了固化土壤外源Cd污染的生物有效性,降低农产品的富集风险,进行了壳聚糖改性竹生物炭对土壤中外源Cd²⁺的固化效果、Cd形态变化规律的研究,探索一种清洁、高效的土壤Cd污染修复新方法。分别向土壤中添加0、5、10、50、100 g/kg的壳聚糖改性竹生物炭,加入外源Cd(NO₃)₂使土壤Cd含量达到12 mg/kg。自然条件下培养,利用Tessier分级法研究Cd的形态变化趋势。结果表明,壳聚糖改性竹生物炭对Cd的可交换态有显著的钝化作用,随着用量的增加,固化效果更明显。施加0.5%时,Cd可交换态占比由76.83%降至24.15%,添加量提高到10%时,Cd可交换态占比降低至10.01%,而碳酸结合态、铁锰结合态、有机结合态、残渣态含量有逐渐增高的趋势。故施加壳聚糖改性生物炭,Cd的生物有效态(可交换态)可以得到显著固化,降低有害重金属Cd向农林产品转移富集的风险。因此壳聚糖改性竹生物炭可以作为外源Cd污染的原位钝化修复材料。     

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。     

啤酒污泥和草木灰对镉形态和土壤酶的影响

利用盆栽试验,研究施用啤酒污泥、草木灰及两种改良剂配施对镉污染土壤pH值、土壤镉形态和土壤酶的影响。结果表明,土壤中生物有效性高的可交换态(含水溶态)镉含量减少,而有机结合态和无机结合态镉含量升高,土壤酶活性提高。然而,不同品种的啤酒污泥和草木灰具有不同的性质,对于不同的作物和土壤,改良剂的施用量需要进一步的探究。     

不同改良剂对Cd污染土壤及水稻Cd吸收转运的影响

本研究以位于浙江省金华市某村农田重金属Cd轻度污染土壤为研究对象,以不添加改良剂为对照(CK),比较石灰类调理剂、甲壳素、生物炭等3种改良剂对水稻安全生产的影响。结果显示,不同改良剂处理提高了土壤pH值和有机质含量,但无显著变化;且均降低土壤中有效态Cd含量,其中生物炭和石灰类调理剂处理有效态Cd下降最显著,与对照相比分别降低了10.32%和8.29%。石灰类调理剂处理对水稻体内各部位的富集系数及转运系数均表现出最低。石灰类调理剂及生物炭用量在1 200 kg·hm^-2和2 250 kg·hm^-2下,可使稻谷籽粒(糙米)中的Cd含量控制在食品安全国家标准的限量以内。综上所述,石灰类调理剂处理对Cd污染农田土壤治理效果最好。     

镉污染稻草还田对土壤镉形态转化的影响

采用模拟培养实验,研究了镉污染稻草还田后清洁土壤(pH=4.72)和镉污染土壤(pH=7.90)中有效态镉含量及镉形态分布的变化特征。结果表明:添加稻草和淹水培养使土壤pH值向6.0~7.5的区间转变,并显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量。清洁土壤添加镉污染稻草后,土壤DTPA(Diethylene triamine pentacetate acid)提取态Cd含量增加23.5%~225.0%,土壤酸提取态和可还原态镉的相对比例显著提高,而残渣态和可氧化态镉的比例则相对降低,其效果随稻草添加量的增加显著增强;镉污染土壤添加镉污染稻草后,DTPA提取态镉仅在培养初期(2 d)略有提高,随培养时间的延长,DTPA提取态镉含量显著降低(28.6%~41.1%),且添加稻草促使酸提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转化。研究表明,镉污染稻草进入清洁土壤会带来镉污染的扩散风险,而进入供试污染土壤后则能在一定程度上降低污染土壤中镉的有效性。     

外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

为了筛选植物修复土壤Cd污染适宜的外源有机酸,采用盆栽试验,在温室内以油菜为试验材料,在模拟重度Cd污染的土壤(原土Cd含量为0.838 mg·kg~(-1),人工喷洒CdCl_2水溶液,制备成Cd含量为4.838 mg·kg~(-1)的试验土)中加入5种有机酸:乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸,设置6个浓度:1、2、3、4、5、6 mmol·kg~(-1),以不加有机酸为对照(CK),测定了油菜收获时的土壤pH值、酶活性和油菜干物质量以及Cd累积量,并分析了土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。结果表明:1、3、4、5、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理,4、5、6 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理,3 mmol·kg~(-1)苹果酸处理,3、6 mmol·kg~(-1)酒石酸处理可显著增大土壤pH值(P0.05),草酸处理pH值与CK差异不显著;但施加有机酸对土壤酶活性的影响不明显。1、4、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理显著提高了油菜地上部干物质量,1、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理根干物质量较CK增加了1倍以上,差异显著(P0.05),4、6 mmol·kg~(-1)苹果酸处理根干物质量较CK显著增加了77.13%和88.30%(P0.05),其余处理与CK差异不显著。1 mmol·kg~(-1)乙酸处理地上部Cd累积量较CK增加了51.52%,2mmol·kg~(-1)草酸处理根系Cd累积量较CK增加了1.58倍,1 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理地上部+根系Cd吸收总量高于CK,差异均显著(P0.05);增加苹果酸量有利于提高根系Cd吸收总量,1、2 mmol·kg~(-1)酒石酸处理也提高了根系Cd累积量,但与CK差异均不显著(P0.05)。施加乙酸时,土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关,施加柠檬酸时,土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和试验结束时土壤中的总Cd量显著正相关,施加苹果酸时土壤pH值与可交换态Cd显著正相关,其余处理土壤pH值与Cd形态相关性不显著。在碱性土上种植油菜,施加5种有机酸均会增大收获时土壤的pH值,且不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。5种有机酸中乙酸最有利于提高油菜干物质量和油菜Cd累积量。     

改良剂对Pb污染土壤中Pb形态及植物有效性的影响

通过盆栽试验和土壤连续浸提-原子吸收法探讨了过磷酸钙、石灰、硫化钠对Pb污染土壤中Pb存在的6种化学形态(水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态)及植物有效性的影响.结果表明,改良剂对水溶态Pb修复的效果:硫化钠＞石灰＞过磷酸钙;对交换态Pb的修复效果:石灰＞过磷酸钙＞硫化钠;对碳酸盐结合态Pb修复效果:石灰＞硫化钠＞过磷酸钙;对铁锰氧化态Pb的修复效果:过磷酸钙＞硫化钠＞石灰;对有机结合态与残渣态Pb的修复效果:硫化钠＞石灰＞过磷酸钙.改良剂的施加可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,抑制了Pb在土壤-植物体系的迁移,从而有利于植物安全生产.     

土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤Cd形态与水稻Cd积累的影响

【目的】镉(Cd)是一种有毒重金属,稻田Cd污染和稻米中Cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤Cd化学形态变化及水稻吸收积累Cd的影响,为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象,通过大田原位修复试验,在等量氮磷钾养分投入条件下,研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、Cd形态含量变化以及水稻各部位Cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比,添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量,增幅为13.19%,而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC,同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态Cd含量和土壤酸可提取态Cd含量,其中AF和CMF处理土壤酸可提取态Cd含量显著降低了8.84%和8.37%,促进了土壤Cd由活性强的形态向稳定态转化;通过BCR法分析土壤中Cd的4种化学形态发现,各处理土壤化学形态Cd含量大小均表现为残渣态>...     

黄土高原不同土壤中Cd形态分级及其生物有效性研究

【目的】研究黄土高原主要农田土壤重金属Cd的形态与生物有效性的关系,为评价本区土壤重金属Cd污染程度及其生物有效性提供一定的理论与数据依据。【方法】以黄土高原自北向南采集的12个0~20 cm耕层土壤为供试土样,通过室内分析和盆栽试验,研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态Cd的分布特征及其生物有效性。【结果】黄土高原农田土壤Cd各形态总体分布特征为:有机结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>残渣态Cd,自北向南各形态Cd含量均呈不同程度的增加趋势。各土壤类型间铁锰氧化物结合态Cd及碳酸盐结合态Cd平均含量均表现为:干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加。碳酸盐结合态Cd和全Cd含量主要受到全氮、有效磷和砂粒含量的影响,且全氮和有效磷含量对其的影响为正效应。铁锰氧化物结合态Cd含量主要受全氮、有效磷、砂粒和粉砂粒含量的影响,且全氮、有效磷和粉砂粒含量对其的影响为正效应。土壤中各形态Cd含量与有机质、C/N、pH、CaCO3、粘粒含量的相关性均不显著,其中与C/N、pH、粘粒含量呈负相关。Cd在小麦茎叶层的含量小于根系;而作物不同部位Cd累积量表现为茎叶>根系。【结论】相关分析表明,小麦茎叶Cd累积量与土壤中各形态Cd及全Cd含量无显著相关性,而根系Cd累积量和小麦Cd累积总量与土壤铁锰氧化物结合态Cd及全Cd含量呈显著正相关,说明黄土高原主要农田土壤中铁锰氧化物结合态Cd具有较高的生物有效性。     

不同改良剂对石灰性镉污染土壤的镉形态和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,分别在正常土壤(A)、低镉含量土壤(B)、高镉含量土壤(C)三种土壤上种植小白菜,研究4种改良剂(鸡粪、腐植酸、海泡石和生物炭)对小白菜生长、镉含量及土壤各形态含量的影响。结果表明,高施用量的鸡粪能显著提高小白菜的生物量,增加42.7%~79.8%。在B土壤中,除海泡石外,鸡粪、腐植酸和生物炭均增加小白菜地上部的镉含量;在C土壤中,4种改良剂对小白菜吸收镉均有促进作用。施入不同改良剂对土壤中镉形态的影响不同,在A土壤中镉主要以交换态和铁锰氧化态形式存在,在鸡粪和腐植酸处理下,土壤中镉主要以交换态和碳酸盐结合态形式存在,海泡石则增加了土壤中残渣态和有机态的比例。相关分析表明,小白菜镉含量与土壤中交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化态镉和有机态镉存在极显著正相关关系(P<0.01),与土壤总镉含量的相关性最好。     

Cd污染对3种类型土壤酶活性及Cd形态分布的影响

【目的】认识3种类型土壤酶活性对Cd污染的响应特征,以及Cd形态分布受土壤类型的影响。【方法】采用室内培养的方法,向紫色土、冲积土和黄壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模拟不同程度镉污染,测定土壤关键酶活性及Cd的形态分布特征;【结果】Cd污染均抑制了3种土壤的蔗糖酶活性,伴随污染的加剧,抑制作用更显著,尤其是冲积土;Cd污染对冲积土脲酶活性有显著的激活作用;3种土壤的酸性磷酸酶对Cd污染的响应表现出"低促高抑的效应";随土壤中Cd2+浓度的增大,冲积土的碱性磷酸酶活性降低,其余两种土壤的碱性磷酸酶没有显著变化。Cd污染处理下,紫色土中Cd的形态分布均表现为:可还原态残渣态可氧化态弱酸提取态。黄壤和冲积土在1 mg/kg时,Cd的各形态分布为:弱酸提取态残渣态可氧化态可还原态;随着Cd含量的增加,冲积土和黄壤中弱酸提取态Cd和可还原态Cd的比例有较大幅度的增加,残渣态Cd的比例下降。【结论】紫色土和黄壤中的土壤酶活性受到Cd污染影响较小,冲积土的酶活性受到的影响较大;冲积土和黄壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收,生态安全存在更大的隐患。     

两种外源性有机物料对设施土壤磷变化的影响

采用室内强化模拟试验研究了90 d培养期内稻草和草炭2种外源性有机物料对设施菜地土壤磷素转化的影响。结果显示,与对照相比,添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤微生物生物量磷分别增加111.1%~310.0%和197.7%~356.3%,草炭处理分别增加23.7%~54.6%和63.2%~157.1%;添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤有效磷平均降低了15.0%和20.2%,草炭处理土壤有效磷与对照差异在前期(45 d)并不显著;土壤易解吸磷30 d后持续降低,培养结束时稻草和草炭处理土壤易解吸磷均值分别降低了21.3%和10.9%。以培养结束时各组分磷占全磷的比例来看,稻草和草炭均可促进土壤无机态的Al-P、Fe-P、O-P及有机态的MLOP、HROP等组分向有机态的LOP和MROP转化,土壤微生物生物量磷、有效磷和易解吸磷均与Fe-P呈显著线性相关。研究表明,添加稻草和草炭有利于设施土壤磷素的管理,且稻草的效果总体上比草炭的要好;Fe-P是调控设施土壤磷素周转与流失的重要形态。     

有机物料对土壤的外源铜和镉形态变化的不同影响

采用盆栽和连续提取法研究稻草和紫云英对土壤外源铜和镉形态分布的不同影响。研究结果表明,添加稻草和紫云英可促进潮土中外源铜逐步向生物有效性较低的紧有机质结合态铜和无定形铁结合态铜转化,降低铜的生物有效性。但添加有机物料对潮土中外源镉形态的影响完全不同。添加稻草和紫云英,在分蘖期可减少潮土交换态镉、提高紧有机质结合态和氧化锰结合态镉。但这种作用并不稳定。随着时间的推移,氧化锰和紧有机质吸附的镉将随着活性锰的还原和紧有机质的分解被释放出来,并向交换态镉转化,提高镉的生物有效性。铜和镉离子与土壤的固相不同的结合能力导致稻草和紫云英对潮土中外源铜、镉形态的再分配过程的影响不同。     

不同土壤改良剂在红壤旱地上的应用效果

针对我国南方红壤旱地酸瘠的特征.采用田间试验,以大豆为试验作物,对红壤旱地土壤改良剂的种类筛选和施用量设置进行了研究.结果表明,腐殖酸钾、熟石灰、"地保一号"调理剂均能一定程度的改善土壤理化性状和提高大豆产量,其中以腐殖酸钾和熟石灰配施效果最佳,且二者最佳施用量均为50～75 kg/667m2.     

不同改良剂对紫花苜蓿生长和盐渍化土壤的影响

以松嫩平原大庆市盐碱地为研究对象,采用完全随机区组试验设计,在试验地施用4种土壤改良剂(腐殖酸、沸石、硫酸铝和微生物菌剂),研究4种改良剂对紫花苜蓿生物量和土壤化学性质的影响.结果表明:经多重比较,4种改良剂均有效增加紫花苜蓿生物量,提高土壤有机质质量分数和降低土壤pH值.生物菌剂施加量为450 g·m-2时,改良效果...     

黑麦草对土壤中Cd不同赋存形态的吸收规律

通过在3种典型土壤中种植黑麦草的盆栽实验,研究了黑麦草吸收镉量和土壤中镉负荷及土壤镉赋存形态的相关关系。结果表明,随着镉负荷增加,黑麦草吸收镉量明显增加。在3种土壤中黑麦草吸收镉量大小顺序为:红壤>黄棕壤>潮土。黑麦草吸收镉量除受镉负荷影响外,与镉在土壤中的形态分布密切相关,黑麦草吸收的镉主要是土壤中的交换态镉和松结有机态镉。     

改良剂对不同性质镉污染土壤中有效镉和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,研究了施用石灰、鸡粪、泥炭、石灰+鸡粪、石灰+泥炭处理对4种外加镉污染土壤上小白菜生物量、镉吸收量以及土壤有效镉含量和p H的影响。结果表明,各改良剂单施和有机物料+石灰配施均可以显著提高小白菜生物量,小白菜生物量较对照提高11.76%~59.38%,且改良剂配施效果优于单施;改良剂单施处理对小白菜的增产效果是鸡粪>泥炭>石灰,单施石灰能显著提高南方酸性土上小白菜生物量,对北方碱性土小白菜生物量影响不显著。与不施改良剂的对照相比,施用改良剂的处理明显降低了小白菜对镉的吸收量和土壤有效镉含量,且改良剂配施的效果好于单施,土壤有效镉含量较对照降低31.2%~67.0%;比较单施有机物料或单施石灰,在南方酸性土壤上,单施石灰效果好于单施有机物料,在北方碱性土上,单施有机物料效果则好于单施石灰。另外,在对土壤p H的影响上,单施鸡粪或石灰,鸡粪+石灰和泥炭+石灰四个处理均可以显著提高土壤p H,增幅在0.15~2.16个单位,且石灰、鸡粪+石灰和泥炭+石灰效果好于鸡粪处理,泥炭处理对南方酸性土p H影响不大,但可以降低北方碱性土的p H。     

不同土壤改良剂对菜地系统铅镉累积的调控作用

[目的]研究不同土壤改良剂对菜地系统中重金属的调控效果,为污染菜地的治理提供依据。[方法]以青菜和萝卜为材料,以有机肥、栏肥、腐殖酸和石灰作为土壤改良剂,采用大棚小区试验研究不同土壤改良剂对菜地系统重金属的改良作用。[结果]4种土壤改良剂对镉和铅在土壤-作物中的迁移均有一定的抑制作用,在土壤-青菜系统中对镉的改良效果为:腐殖酸>石灰>有机肥>栏肥;在土壤-萝卜系统中镉的改良效果为:石灰>栏肥>腐殖酸>有机肥;在土壤-青菜系统和土壤-萝卜系统中,铅的改良效果均为:有机肥>腐殖酸>石灰>栏肥。[结论]试验所选的4种土壤改良剂中,腐殖酸和石灰对镉和铅在土壤-作物系统中的迁移具有较好的抑制效果。