青葙修复镉污染土壤的田间试验研究

为探索氯化铵与柠檬酸和青葙(Celosia argentea L.)联合修复重金属Cd污染土壤的方法,通过田间试验,研究了氯化铵与柠檬酸对青葙生长和吸收富集Cd的影响、根际土与非根际土之间的差异,以及对土壤Cd含量和形态的影响。结果表明,种植青葙并施加氯化铵(C+AC)处理能显著促进青葙地上部干重的提高,比只种植青葙(C)处理增产53.03%;种植青葙并施加柠檬酸(C+CA)处理能提高青葙对Cd的吸收富集能力,地上部Cd含量比C处理提高16.64%;而C+AC处理对青葙地上部Cd积累量的促进效果最佳,比C处理提高69.49%;青葙的种植均显著降低根际土Cd的酸溶态含量,C、C+AC和C+CA处理的降低幅度分别为10.31%,15.00%和12.67%,显著大于非根际土;C+CA处理的土壤Cd含量降率最大,为5.33%,而不种植青葙,不施加药剂(CK)处理为1.43%,只有C+CA处理的26.83%。因此,青葙植物提取对Cd的降低仍起关键作用,且施加柠檬酸对表层土壤Cd的修复性能最好。     

植物修复镉污染土壤的差异性研究

以茶花凤仙和百日草为供试植物,对不同镉浓度条件下两种植物的生物量、镉含量及其对镉的吸收、富集状况进行了研究.结果表明,不同程度镉浓度处理的土壤中生长的茶花凤仙和百日草对镉的吸收和富集特性不同,生物量随土壤镉浓度的升高而升高,但达到一定浓度时,生物量又随土壤镉浓度的升高而降低.茶花凤仙在低浓度区域,富集镉的能力要强于百日草,但是在高浓度区域时,茶花凤仙富集镉的效果却低于百日草的富集效果.本试验中所选的两种植物,百日草和茶花凤仙均没有达到超积累植物要求的标准.     

低分子量有机酸强化烟草修复镉污染土壤的适用性研究

采用盆栽试验,以0.125mmol/kg EDTA为对照,研究3种低分子量有机酸(酒石酸、柠檬酸和草酸)在强化烟草修复镉污染土壤中应用的可行性。3种低分子量有机酸(LMWOA)均可显著降低土壤pH,提高镉的有效含量,酒石酸和草酸对镉在烟草中转运有抑制作用,柠檬酸在酸性土壤中促进镉在烟草中转运,在中性土壤中则起抑制作用。31.25mmol/kg LMWOA对烟草地上部的生长有一定的促进作用,该浓度的柠檬酸和草酸使酸性土壤中烟草地上部镉累积量分别提高42.95%和28.67%,柠檬酸还使中性土壤中烟草地上部镉的累积量提高40.91%,所有酒石酸处理镉在烟草地上部的累积量均降低,EDTA使酸性土壤中烟草地上部镉的累积量提高24.56%,对中性土壤中烟草地上部镉累积量的影响不显著。表明柠檬酸和草酸具有强化烟草地上部对镉的吸收、提高烟草提取土壤镉效率的作用,但要获得与EDTA相当的效果,需大大提高其用量,这必然导致修复成本大大提高,故不宜用于强化烟草修复镉污染土壤。     

土壤有机质对镉污染土壤修复的影响

镉是生物非必需具生物毒性元素,有机质作为修复镉污染土壤的重要改良剂之一而备受关注。土壤有机质通过对土壤理化性质、对镉的吸附-解析、络合作用、生物有效性作用影响镉污染土壤修复效果。主要阐述了土壤有机质对镉污染土壤修复的影响作用机制,探讨了有机质的适用条件、影响因子,分析了工程应用过程存在的问题,以期为重金属污染土壤修复技术研究提供新的思路。     

直流电场与添加剂强化东南景天修复镉污染土壤

通过盆栽试验,研究交换直流电场(电压梯度1.0 V cm-1、通电时间6 h d-1)和添加剂(15 g kg-1猪粪堆肥、10 g kg-1腐殖酸肥或5 mmol kg-1乙二胺四乙酸二钠(EDTA)对超积累植物——东南景天修复镉污染土壤的影响。结果表明,施加直流电场和添加剂均显著(p0.05)提高土壤有效态镉含量,促进东南景天对镉的吸收转运。在电场作用下,东南景天地上部镉含量提高26.6%~47.5%;在添加剂(猪粪堆肥、腐殖酸肥、EDTA)作用下,东南景天地上部镉含量分别提高22.9%~33.1%、14.3%~29.4%和6.1%~12.0%。双向切换电场方向能有效控制土壤pH的剧烈变化,施加直流电场对东南景天地上部生物量无显著影响。施加15 g kg-1猪粪堆肥和10 g kg-1腐殖酸肥显著提高东南景天地上部生物量,增幅分别为40.3%~43.7%和16.3%~18.2%,但是,添加5 mmol kg-1EDTA却显著抑制东南景天的生长,东南景天地上部生物量减少7.3%~7.5%。综合东南景天地上部镉含量和生物量,在猪粪堆肥―交换直流电场和腐殖酸肥―交换直流电场的联合作用下,东南景天地上部镉积累量分别提高了135%和100%,因此,猪粪堆肥和腐殖酸肥联合交换直流电场可显著促进东南景天对镉的吸收积累,提高东南景天修复镉污染土壤的效率。     

膨润土对轻度镉污染土壤钝化修复效应研究

通过盆栽和大田小区试验,研究了膨润土对Cd污染土壤修复效应。结果表明,盆栽和大田条件下施用膨润土后土壤Cd交换态含量分别较对照降低了41.3%~86.1%和7.9%~24.6%,铁锰氧化物结合态(OX)和残渣态(RES)Cd含量则有所上升。水稻各部分Cd含量总体上随膨润土投加量的增加而降低,与对照相比,盆栽条件下根、茎、叶、糙米中Cd含量最大降幅分别达到46.0%、49.8%、54.2%和71.8%,大田小区条件下水稻各部分Cd含量最大降幅分别达到35.3%、48.8%、36.0%和40.9%。投加不同浓度膨润土后,水稻幼苗叶片SOD酶活性和可溶性蛋白含量在一定程度上有所促进,而POD酶活性和MDA含量则表现为明显的抑制效应(P0.05)。在盆栽和大田实验中,施用膨润土显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),与之相反,在盆栽实验中,土壤Cd蔗糖酶活性较对照处理显著降低(P0.05),降幅达44.3%~52.3%,而大田条件下各处理间差异不显著(P0.05);脲酶活性随膨润土施加量的增加呈现出先降低后增加的趋势。     

镉污染中性土壤伴矿景天修复的硫强化及其微生物效应

采用田间微区试验研究了施硫处理对中性镉污染农田上伴矿景天镉吸取修复效率、土壤p H、有效态镉、有效态硫以及微生物群落变化的影响。结果发现:土壤p H随时间和硫用量的增加而显著下降,有效态镉和有效态硫含量随时间和硫用量的增加而显著增加。在360 g/m²硫处理下,伴矿景天地上部镉含量为70.9 mg/kg,较不施硫对照(38.3 mg/kg)增加85.1%,耕层土壤全量镉去除率为19.4%,是对照(10.5%)的1.85倍。施硫处理150 d后,土壤Thiomonas和Rhodanobacter细菌相对丰度显著高于试验前土壤和对照处理。本试验结果表明,中性土壤施加适量硫磺不仅可显著提高污染土壤中镉的生物有效性,也可通过调节与硫代谢相关的功能微生物,显著增强镉的植物吸取修复效率。     

连续三年施用改良剂对镉污染稻田的修复效果研究

【目的】本研究目的为探讨连续三年施用石灰、生物炭和硅肥对中度镉污染稻田的修复效果。【方法】以湖南省典型双季稻区土壤-水稻系统为研究对象,采用随机区组设计,共设对照(T₁)、施用石灰(T₂)、施用生物炭(T₃)和施用硅肥(T₄)4个处理,分析施用不同改良剂的稻田土壤理化性质和水稻镉含量特征,通过冗余分析与回归分析探究土壤因子对镉在土壤-水稻系统中迁移转运的影响。【结果】相较于T₁处理,T₂处理土壤pH显著增加至6.92±0.05,土壤有效镉降低至0.41±0.09 mg kg^-1;T₃、T₄处理与T₁处理相比,土壤pH、有效镉、活性有机质均无显著差异。T₃处理早稻和晚稻糙米镉含量最高,分别为0.54±0.07和0.11±0.04 mg kg^-1;T₂处理最低,分别为0.16±0.00和0.03±0.01 m...     

镉污染土壤植物修复的EDTA调控机理

我们通过温室盆栽试验 ,在不同Cd处理的土壤中加入EDTA ,分析了印度芥菜根和地上部Cd的浓度 ,探讨EDTA进入土壤后对Cd吸收和运输的影响。结果表明 :加入EDTA ,水提取的Cd浓度增加了 40 0倍以上 ,NH4 NO3提取的Cd浓度增加了 40倍以上 ,在土壤Cd浓度较低时 ,EDTA对植物吸收Cd没有显著影响 ,当土壤添加Cd在 1 3 0mgkg- 1以上时 ,加入EDTA显著增加了地上部Cd的浓度。EDTA能增加印度芥菜地上部中Cd的浓度 ,不是由于土壤溶液中Cd浓度增加从而增加了印度芥菜根对Cd的吸收 ,可能是EDTA加入土壤后增加了这些元素在土壤溶液中的浓度 ,从而高浓度的Cd对植物根细胞产生毒害 ,增加了细胞膜的透性后 ,土壤溶液中的络合物得以进入根细胞并随蒸腾作用运输到地上部。     

磷灰石等改良剂对重金属铜镉污染土壤的田间修复研究

通过田间小区试验,研究了磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉5种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤的改良效果。结果表明,石灰、磷灰石、木炭、猪粪降低了土壤溶液中重金属Cu、Cd的含量,提高了土壤溶液的pH,但改良效果随着时间的推移不断降低。磷灰石、石灰、木炭的加入显著降低了有效态Cu含量,但对有效态Cd含量影响较小。与猪粪相比,磷灰石、石灰、木炭显著增加了黑麦草生物量,提高了对重金属Cu、Cd的吸收能力,对该污染土壤的修复具有实践应用价值。     

柠檬酸/柠檬酸盐对暗棕壤磷的释放效应及机制

模拟森林凋落物淋洗液中柠檬酸/柠檬酸盐浓度范围,设计了不同浓度柠檬酸/柠檬酸盐一次性和多次连续浸提系列实验,柠檬酸(阴离子)载荷量为0~200 mmol/kg。结果表明,柠檬酸/柠檬酸盐显著促进A1层暗棕壤磷的活化释放,磷释放量随浓度升高大致呈线性增加,但B层释放效应较弱。pH5.16柠檬酸盐解磷效率高于同浓度柠檬酸,因此推断,凋落物中柠檬酸(盐)促进暗棕壤磷释放的主要机理在于柠檬酸阴离子反应。柠檬酸盐对暗棕壤磷的释放具有一定的累加性,磷释放量主要由柠檬酸阴离子累积载荷量决定,而与其加入方式关系不大;柠檬酸盐加入时,磷释放量Y(mg/kg)与柠檬酸阴离子累积载荷量X(mmol/kg)间回归方程为Y=-0.0011X2 0.5187X-0.1391,R2=0.9980。仅以凋落物层溶出柠檬酸量进行估计,由此增加的A1层暗棕壤磷释放量为0.32 kg/(hm2.a),约相当于中龄林年吸收磷量的1/23~1/36,其实际作用不可忽视。     

柠檬酸对茶园紫色土微团聚体竞争吸附Zn、Cd影响

采用批量培养和平衡吸附法,选取原土及微团聚体颗粒组为对象,研究Zn(II)、Cd(II)单一存在、二元竞争及竞争体系中加入柠檬酸(0.1,1,10mmol/L)等3种处理的等温吸附特性及影响。结果表明:(1)以专性吸附方式为主的多层吸附随Zn~(2+)、Cd~(2+)强度增加逐渐饱和,吸附能力以0.002mm最优、0.05~0.002mm和原土次之,0.25~0.05mm和2~0.25mm结合能力稍差,不同条件下Cd较Zn更易积累。吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(Zn:R2=0.960~0.997;Cd:R2=0.957~0.995)拟合结果优于Langmiur方程(Zn:R2=0.952~0.995;Cd:R2=0.913~0.991)。最大吸附量与有机质含量具有显著相关性。(2)单一处理Zn、Cd的固持效果明显、共存处理时Zn、Cd竞争行为表现为彼此削弱,Zn对Cd的吸附具有更强抑制作用。(3)添加不同浓度柠檬酸后Zn、Cd吸附水平介于单一及共存处理之间呈动态变化(Zn、Cd接近),0.1~1mmol/L利于Zn、Cd固持,增至10mmol/L后加速淋洗,仅0.002mm粒径富集量持续提升。表明柠檬酸作为一种调节剂,能适度保持土壤Zn供给并弱化Cd迁移活性,缓解茶园土壤复合污染。     

柠檬酸/柠檬酸钠淋洗铬污染土壤效果及弱酸可提取态铬含量的变化

研究了用0.2 mol.L-1柠檬酸/柠檬酸钠（摩尔比为1∶1）复合淋洗剂对污染土壤中铬的淋洗效果,及淋洗过程中C（rⅥ）和C（rⅢ）以及弱酸可提取态的含量随淋洗时间的变化,污染土壤取自于沈阳市沈北新区铬渣堆放场地污染土壤。结果表明,在该复合淋洗剂的解吸附与络合的双重作用下,总铬的短时间去除效率较高,淋洗8 h和24 h的去除率分别为33.6%和36.0%,其中淋洗24h时C（rⅥ）和C（rⅢ）的去除率分别达到38.5%和30.0%。淋洗过程中土壤中铬的形态发生了重新分配,弱酸可提取态占总铬比例增加,从而有利于铬在土壤中的迁移。     

晋西黄土区不同密度刺槐林土壤入渗特征及其影响因素

为研究林分密度对土壤入渗性能的影响,以晋西黄土区5种密度(1 075,1 300,1 575,1 800,2 150株/hm~2)刺槐(Robinia pseudoacacia Linn.)林为研究对象,采用双环入渗法测定其土壤入渗过程,并对入渗特征指标与土壤理化性质的相关性进行分析。结果表明:(1)不同密度刺槐林土壤入渗过程的变化规律一致,均经过瞬间入渗(0～5 min)、缓慢入渗(5～40 min)和稳定入渗(40 min后)阶段。(2)土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和累积入渗量在不同林分密度下差异显著(P0.05),不同密度刺槐林土壤入渗能力表现为1 075～1 800株/hm~2,随林分密度增大,土壤入渗能力增强,在密度1 800株/hm~2后有减弱的趋势。故从林地土壤入渗能力角度,建议今后研究区刺槐林的经营密度以1 800株/hm~2为宜。(3)采用Kostiakov模型、Horton模型、Philip模型和通用经验模型对不同密度刺槐林的土壤入渗过程进行模拟,从决定系数R~2来看,通用经验模型的R~2最大(0.990),故拟合效果最好,可作为晋西黄土区刺槐林土壤入渗过程的预测模型。(4)土壤入渗与土壤理化性质密切相关,不同密度刺槐林的土壤入渗性能与土壤容重呈极显著负相关(P0.01),与有机质和0.25 mm水稳性团聚体含量呈极显著正相关(P0.01),与孔隙状况和质量含水率也有一定正相关性。     

不同调理剂对农田镉污染稳定效果及水稻吸收的影响

采集浙江杭州郊区富春江沿岸镉(Cd)污染水稻土，选择前期试验筛选的对土壤Cd钝化效果良好、可显著降低稻米Cd的4种调理剂，开展室内培养试验和温室盆栽试验，探讨不同调理剂种类(袁梦YM、祝天峰ZTF、天象一号TX1、永清YQ)、用量(推荐用量、3倍推荐用量)和调理剂与生石灰配施对污染水稻土Cd的稳定效果及对水稻生长和糙米Cd含量的影响。室内培养试验结果发现，添加调理剂能使土壤pH显著升高，落干条件下土壤pH增幅较淹水条件下更为明显；施用推荐用量调理剂，土壤硝酸铵提取态Cd显著下降，调理剂推荐用量+生石灰处理较调理剂推荐用量处理下降更为显著；总体上，同一调理剂3倍推荐用量处理下硝酸铵提取态Cd降幅更大，表明硝酸铵提取态Cd受土壤pH影响显著，且YM、TX1调理剂对硝酸铵提取态Cd的降低效果较好。盆栽试验结果显示，施用石灰和商品调理剂均可实现水稻稳产或增产，并显著降低水稻糙米Cd含量，与调理剂施用后土壤Cd有效性降低相一致。含钙、能调节土壤pH并辅以有机质和养分的复合调理剂因兼具养分作用，对水稻稳产增产、糙米Cd含量降低更为有效。     

镰刀菌-淀粉-苜蓿对煤矿区污染土壤HMW-PAHs的修复

以煤矿区高环芳烃(HMW-PAHs)污染农田土壤为研究对象,通过添加淀粉且接种菌株ZHH2(Fusariumsp.)的苜蓿盆栽试验,研究苜蓿单一处理、ZHH2-苜蓿2因素处理和ZHH2-淀粉-苜蓿3因素处理对污染土壤5环、6环HMW-PAHs的修复效果。结果表明:苜蓿单一处理(M)对6种HMWPAHs单体(BbF、BkF、BaP、InP、DbA和BghiP)的去除率为4.22%~45.01%;不同接菌剂量与苜蓿2因素处理对HMW-PAHs的降解作用有明显差异,其中H_1+M、H_2+M对6种HMW-PAHs单体的去除率分别为11.01%~45.30%和15.20%~43.58%,与苜蓿单一处理相比,BkF的去除率分别提高了1.62倍和2.60倍,其他单体差异不显著。H_3+M对HMW-PAHs的去除却表现出显著抑制作用。在2因素基础上,进一步添加不同剂量淀粉的3因素处理(D_1+H_1+M,D_1+H_2+M,D_1+H_3+M,D_2+H_1+M,D_2+H_2+M和D_2+H_3+M)强化了对6种HMW-PAHs的修复效果,在所有3因素处理中,对BbF、BkF、BaP、InP、DbA和BghiP的去除率以D_1+H_2+M处理为最高,分别为28.87%,54.59%,47.04%,65.91%,66.42%,71.88%,比H_2+M处理分别提高了0.46,2.59,1.71,1.15,0.52,1.37倍(P0.05),但是与D_1+H_1+M对各个HMW-PAHs单体的去除效果差异不显著。因此,淀粉(0.25g/kg)-ZHH2(0.1g/kg)-苜蓿处理成为了修复该煤矿区农田污染土壤的优势组合。     

腐殖酸对Mycobacterium sp. NJS-1降解芘的影响

为研究腐殖酸(Humic acid,HA)对微生物降解环境中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的影响,以四环芘为典型PAHs及HA为代表性溶解性有机质,选取芘高效降解菌Mycobacterium sp. NJS-1于有无HA条件下降解芘,应用傅里叶变换回旋离子共振质谱(FT-ICR-MS),激光共聚焦显微镜(CLSM),及光谱技术分析降解过程中芘的残留特征、中间产物信息及菌落的变化特征。结果显示：未添加HA,芘降解率为35.33%±3.27%;添加HA后,其降解率明显提高,达到88.33%±3.40%,表明HA对高效菌Mycobacterium sp. NJS-1降解芘有明显的促进作用。不添加HA,菌落Mycobacterium sp. NJS-1分泌的双加氧酶只进攻芘的C_4,5位点,而添加HA后增加了进攻芘的C_1,2位点,因此增加了芘的代谢途径。添加HA后,CLSM结果显示无死亡细胞出现而且团聚明显,表明HA能够提高细胞的存活率并促进微生物膜的形成。同时,在降解芘的过程中,产生了酪氨酸类蛋...     

Benefits of Biochars and NPK Fertilizers for Soil Quality and Growth of Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) in an Acid Arenosol

Fertilization is required for optimum plant growth, particularly in unfertile soils, while optimizing nutrient use efficiency is an alternative to reduce inorganic fertilizer needs and reduce environmental problems caused by nutrient leaching. This study investigated soil properties and cowpea yield responses to biochars (BCs) made from different feedstocks, baby corn peel biochar (BC1), branches of mango tree biochar (BC2), and rice husk biochar (BC3), applied in combination with nitrogen-phosphorus-potassium (NPK) fertilizers. The experiment was conducted in a greenhouse, using an acid sandy soil (Arenosol) that was submitted for 70 d to the following eight treatments:i) control; ii) full dose of NPK (a commercial compound fertilizer (12-24-12 of N-P₂O₅-K₂O) + urea (46% N)); iii) BC1 + half dose of NPK; iv) BC1 + full dose of NPK; v) BC2 + half dose of NPK; vi) BC2 + full dose of NPK; vii) BC3 + half dose of NPK; and viii) BC3 + full dose of NPK. All biochars were applied at a rate of 0.9% (weight/weight), and each type of biochar was combined with half and full doses of NPK fertilizers. Soil pH increased significantly (P < 0.05) in treatments with BC1 and BC2, while cation exchange capacity (CEC) and available P were higher in the treatments with BC1; BC1 and BC2 also induced higher activity of enzymes related to the P cycle and higher cowpea yield. Similar soil properties and cowpea yield parameters were obtained with the full and half doses of NPK fertilizers for each type of biochar used. In conclusion, biochars in the combination with NPK fertilizers improved soil chemistry and enzymatic activities, allowing reduced fertilizer application and food production costs in the acid soil studied.     

砷毒田中有机肥对水稻生长和产量的影响

通过田间小区试验，研究了湘南砷毒中施用氮、磷、钾化肥和有机肥（猪粪）对水稻分蘖、株高和籽粒产量的影响。试验结果表明，在正常施肥条件下（即施用氮磷肥），配合施用有机肥对水稻总分蘖数、有效分蘖数、株高和籽粒产量均有明显的抑制作用。因此，在农业生产中该地区的砷毒土壤不宜施用有机肥。