土壤外源铜形态的动态变化：5年定位试验

土壤铜污染的危害性不仅取决于总量,还与其在土壤中的形态有关。选用未受污染的粘质壤土,设置对照(32mg·kg-1)、200、400mg·kg-1铜处理模拟土壤铜污染,进行持续5年(2006—2010年)的稻/麦轮作土培试验。参照Tessier的方法测定小麦和水稻成熟期土壤中不同形态铜含量,研究耕作层土壤中各种形态铜含量的动态变化。结果表明:(1)试验期内清洁土壤中总铜以及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铜含量变化均很小,铜处理使上述参数均大幅增加。(2)污染土壤各形态铜含量随时间推移而变化,其中可交换态浓度持续下降最为显著,5年分别累计下降66%(200mg·kg-1)、67%(400mg·kg-1)。(3)土壤处于旱作条件有利于碳酸盐结合态和有机物结合态铜向铁锰氧化物结合态转化,淹水条件下转化方向相反。(4)铜处理改变了土壤中铜元素的形态分布,清洁土壤主要以残渣态存在(平均占57%),污染土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜所占的比例明显增加(合计平均占58%)。本研究表明,外源铜进入土壤后,易被植物吸收利用的可交换态浓度持续大幅降低,其他形态则因不同年度和不同耕作方式而相互转化。     

成都平原农田土壤Pb的形态特征及其生物效应研究

在成都平原农田土壤和作物中Pb含量分析的基础上,研究了土壤Pb形态分布特征及其影响因素,以及不同形态Pb对水稻、小麦、油菜籽Pb累积的影响。结果表明:成都平原土壤Pb活性形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态)含量相对较高,占总量的40%以上,其含量主要受土壤pH、有机质的影响。作物Pb含量以小麦籽粒最高,稻谷其次,油菜籽最低,对Pb的富集能力为:水稻>小麦>油菜。稻谷与小麦Pb含量主要受土壤有机结合态Pb含量的影响,而油菜籽Pb含量与土壤可交换态和碳酸盐结合态Pb含量间呈显著正相关。     

铬铜复合污染下铬形态分布及与土壤酶活性的关系

采用土培盆栽实验和室内分析相结合的方法,研究了Cr单一和Cu-Cr复合污染条件下,外源施加的Cr在土壤中的形态变化及其对土壤酶活性的影响。结果表明:随外源Cr浓度的增加,土壤交换态Cr含量增多,残渣态占总量的百分比减少,铁锰氧化物结合态与有机结合态变化不大(碳酸盐结合态未检出)。Cu-Cr复合污染条件下,≤400mg·kg-1Cu能促进Cr从有机结合态向交换态及铁锰氧化物结合态转化(P<0.05),而高浓度Cu(800mg·kg-1)却抑制了这种转化的发生。与对照(CK)相比,重金属Cu、Cr单一及复合污染均对土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性产生一定的抑制作用,且酶活性抑制率随外源金属浓度的增加而增大;3种供试酶相比较,Cr、Cu对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性影响较大,对除C(r5mg·kg-1)处理的过氧化氢酶活性影响较小;低浓度C(r5mg·kg-1)对土壤过氧化氢酶活性有一定激活作用。土壤脲酶活性受土壤交换态Cr含量的影响较大;碱性磷酸酶活性与铁锰氧化物结合态Cr含量有关;铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cr对土壤过氧化氢酶活性产生一定的影响。残渣态Cr含量与3种供试的土壤酶活性间无显著相关。     

土壤中镉的赋存形态及生物有效性研究

为研究镉在土壤-植物系统中的赋存形态和生物有效性,以棕壤为供试土壤,添加1、3、8、15、30mg·kg-1等5个不同浓度的外源镉,测定不同浓度和不同处理时间下土壤中镉的存在形态及质量分数。结果表明随外源镉处理浓度的升高,土壤中碳酸盐结合态和有机结合态的镉向交换态、残渣态方向转化,铁锰氧化物结合态变化不大;随处理时间的延长,土壤中交换态和碳酸盐结合态的镉向残渣态、铁锰氧化物结合态和有机结合态方向转化,镉的生物有效性逐渐降低。     

添加化学改良剂对海南岛砖红壤中铅的化学形态与转化的影响

采用土培试验和连续提取-原子吸收分光光度法,研究了海南岛花岗岩砖红壤中重金属Pb的6种形态(水溶态Pb、交换态Pb、碳酸盐结合态Pb、铁锰氧化物结合态Pb、有机质结合态Pb和残余态Pb)、外源Pb污染对土壤Pb形态的影响以及化学修复剂磷、钙、硫对土壤Pb形态的影响.结果表明,在供试原土壤中,重金属Pb的化学形态以结合态和残余态为主,土壤有效态Pb含量较低,其中:残余态Pb有机质结合态Pb铁锰氧化物结合态Pb碳酸盐结合态Pb交换态Pb水溶态Pb,说明土壤Pb的环境风险较低.当外源Pb以离子态污染土壤时,土壤中6种形态Pb的含量均有明显上升,且随时间推移,外源Pb污染土壤中Pb的化学形态发生了连续变化,有:水溶态Pb和交换态Pb的比例持续下降,碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb的比例持续上升,有机质结合态Pb和残余态Pb的比例则有先升后略有下降再趋于稳定的趋势;土壤中Pb主要以铁锰氧化结合态累积,并有:铁锰结合态Pb残余态Pb有机态Pb碳酸盐结合态Pb交换态Pb水溶态Pb的趋势.向污染土壤施加化学改良剂过磷酸钙、硫化钠和石灰,能显著降低水溶态Pb和交换态Pb的含量,可使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,而残余态Pb有增加的趋势.化学改良剂的加入可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,从而可抑制重金属Pb由土壤向植物体系的迁移,有利于植物安全生产.     

农作物对污染土壤中铅赋存形态及其植物有效性的影响

采用形态分析方法研究了北方地区常见农作物对长期复合污染土壤中Pb的形态转化及其植物有效性的影响。结果表明,作物对可交换态Pb含量影响最显著,碳酸盐态、氧化物态和有机态Pb也受到了影响,但其变化幅度相对较小。多数作物根际土壤中可交换态、碳酸盐态、有机态呈减少趋势,氧化物态含量则增高。Pb在根际与非根际土壤中的总体形态分布未发生明显变化,均以氧化物态和残渣态为主,有机态次之,碳酸盐态和可交换态较少。Pb的形态与作物地上部分含量之间的相关分析结果表明,有机态Pb对作物吸收的贡献较大,其他形态无明显贡献。     

农作物对污染土壤中铅赋存形态及其植物有效性的影响

采用形态分析方法研究了北方地区常见农作物对长期复合污染土壤中Pb的形态转化及其植物有效性的影响。结果表明,作物对可交换态Pb含量影响最显著,碳酸盐态、氧化物态和有机态Pb也受到了影响,但其变化幅度相对较小。多数作物根际土壤中可交换态、碳酸盐态、有机态呈减少趋势,氧化物态含量则增高。Pb在根际与非根际土壤中的总体形态分布未发生明显变化,均以氧化物态和残渣态为主,有机态次之,碳酸盐态和可交换态较少。Pb的形态与作物地上部分含量之间的相关分析结果表明,有机态Pb对作物吸收的贡献较大,其他形态无明显贡献。     

硅对水稻吸收镉的影响

通过盆栽试验,以水稻土为供试土壤,采用完全因素试验设计方法,研究硅对土壤中外源镉的活性及其对水稻吸收镉的影响。结果表明,外源镉的添加量越大,水稻根、茎叶和糙米中镉含量越大;在外源镉的添加量为2和5 mg.kg-1时,施硅可降低水稻根、茎叶和糙米中的镉含量;随着施硅量的增加,水稻各部位的镉含量呈现降低趋势,且水稻根部和茎叶的镉含量比例上升,糙米的镉含量比例减少;土壤中的可交换态、碳酸盐结合态镉含量呈降低趋势,铁锰氧化物态、有机结合态和残渣态镉含量呈增加趋势。硅降低土壤中镉对水稻毒害的机制之一是硅改变了土壤中镉的形态,降低了镉的活性和生物有效性。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

紫色土铜的形态及其对水稻毒性的研究

采用连续浸提法测定了紫色土铜的形态,并用盆栽试验研究了铜对水稻的危害。结果表明,紫色土中原有铜以残留态为主,依次为碳酸盐态和弱专性吸附态、铁锰氧化物结合态和有机结合态,交换态的比例最小。铜在各形态间的分布因土壤不同而有较大差异。施铜导致残留态的比例下降,而使交换态、碳酸盐态和弱专性吸附态、铁锰氧化物结合态比例上升。铜对水稻影响的大小是酸性>中性>石灰性紫色土。初步认为,土壤铜的水溶-交换态、弱专性吸附态-碳酸盐态是对水稻有效的铜形态,土壤铜的毒性临界值以交换态和弱专性吸附态或碳酸盐态为指标,在30mg Cu/kg左右。     

大剂量磷肥对锰、铜、铁素营养的影响

用甘肃主要农业土壤进行盆栽试验，研究施磷对锰、铜、铁素营养的影响。结果表明：（１）施磷显著增加松结有机态锰、紧结有机态锰和松结有机态铁的含量；而降低碳酸盐结合态锰、铜和铁的含量。（２）施锰、铜显著增加松结有机态铜和碳酸盐结合态铜。（３）施磷降低了玉米幼苗的含铜量和含铁量。     

施用污泥堆肥对土壤中Cu Zn形态分布的影响研究

采用小区试验区连续提取方法,研究了施用污泥堆肥后土壤中Cu,Zn的形态分布状况,影响因素,各形态之间的关系,以及在土壤中的累积.结果表明①施用污泥堆肥后土壤中的Cu,Zn有效态含量和其他各形态含量均有所增加,且其增加程度随污泥堆肥施人最的增加而增加;②各处理土壤中Cu的各种形态的关系为残渣态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态＞可交换态＞碳酸盐结合态,其中可交换态Cu对生物有效态Cu的贡献是主要的;土壤中的Cu大部分以不能被植物利用的残渣态形式存在;在Zn的各形态中残渣态占绝大部分,其次为铁锰氧化物结合态,碳酸盐结合态和有机结合态次之;③不同蔬菜地土壤中Cu,Zn的累积有很大差异.生菜地土壤中Cu的累积高于油菜地土壤,油菜地土壤中Zn的累积高于生菜地土壤.     

种植模式对南方旱地重金属含量及其迁移规律的影响

以玉米和大豆为试验材料, 研究了单种、套种对土壤重金属含量及迁移转化规律的影响。试验结果表明, 试验区土壤中Pb、Cd和Zn含量均超过土壤环境质量二级标准(GB 1518-2008).套种时, 非根系和根系土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Fe和Mn含量呈下降趋势, 但与单种无显着性差异, 种植模式对土壤重金属形态影响显着不同, 且根系土壤与非根系土壤差异显着。根系土壤和非根系土壤中Zn、Cu、Fe和Mn以残渣态为主, 占50%以上, 而Pb以铁锰结合态为主, 非根系土壤中铁锰结合态Pb的比例约为40%,而根系土壤约为50%.根系土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd的比例分别占土壤中Cd总量的14.01%~15.82%和9.56%~9.90%,与根系土壤相比, 非根系土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd的比例分别高0.63~0.85倍和1.38~1.48倍。研究还发现, 大豆和玉米对Pb、Zn、Cu、Cd、Fe和Mn吸收富集能力显着不同, 且种植模式对植物吸收富集重金属能力也有显着性影响。在试验区土壤中种植大豆和玉米, 重金属在土壤-植物系统中的迁移率都比较高, 从而使作物可食部分重金属含量较高, 大豆中Pb和Cd含量分别超标48.0~53.5倍和24.8~30.8倍, 玉米中Pb和Cd含量分别超标47.2~51.8倍和9.7~15.8.所有试验结果显示, 在试验区种植粮食作物存在较大的健康风险, 且水改旱不能实现试验区土壤重金属污染治理的目的。     

洛川苹果园土壤养分等级及与有机质的关系

在苹果优生区洛川县域范围内,选取管理措施不同的果园采集土壤样品,对其土壤有机质、全量N、P、K及速效养分和微量元素进行了等级分布研究。分析结果表明,洛川果园土壤有机质、全氮、碱解氮属于偏低水平;土壤有效磷变异大,部分果园有累积现象,土壤速效钾含量丰富。微量元素铁、锰、铜、锌较缺乏,相对而言,缺锌程度最大;土壤有效铜变异较大。土壤有机质与全氮、碱解氮和有效磷呈极显著正相关,与有效铁、有效锌呈显著正相关,与有效铜、有效锰的相关性较低;苹果园产量随着土壤有机质含量的增加而增多。     

河北省主要类型土壤中铜的化学形态研究

采用土壤中微量元素的连续浸提的分组方法,研究河北省20个表层土壤中 Cu 的形态分布。将土壤中 Cu 分为交换态、碳酸盐结合态、氧化物结合态、有机质结合态和残渣态,其平均含量分别为0.09 mg/kg,0.06 mg/kg,4.88 mg/kg,0.48 mg/kg,和9.20 mg/kg。并讨论了土壤中 Cu 的形态分布特征及影响因素。此结果有助于评价土壤中 Cu 的背景值和了解土壤中Cu 的化学行为。     

铜和镉及铅在玉米根际土壤中的形态变化

通过根际栽培试验,对玉米根际土壤中铜、镉、铅的形态变化进行了研究.结果表明:1)可交换态铜随时间的延长显著上升,20d左右达到最大(0.97mg/kg),然后逐渐回落,40d恢复到起始水平,之后继续下降.可交换态镉的变化趋势与可交换态铜大至相似,同样经历了先升后降的过程,25d达到最大值(0.43mg/kg),其后维持此含量,50d后逐渐下降.可交换态铅的含量均低于检出下限.2)碳酸盐结合态铜含量在试验初始阶段没有明显变化,约40d后略有升高,随后下降,在整个试验过程的变化仅±1mg/kg.碳酸盐结合态镉和铅的含量在试验期间持续上升,有机结合态镉和铜含量在试验期间呈总体下降趋势.3)铁锰氧化物结合态铜、镉和铅与土壤固相结合比较紧密,变化规律不太明显,但变化幅度较大.4)有机结合态铜在试验初期急剧下降,而后上升,最后维持在与初始含量大致相当的水平.有机结合态镉和铅在试验期间整体呈下降趋势.     

县域尺度农田生态系统土壤养分特征研究

以山西省襄汾县为研究区域,采集100个农田耕作层表土,用相关分析和主成分分析的方法,研究了县域尺度小麦—玉米轮作下,耕作层土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量及铁、锰、铜、锌、硼和硫这6种中、微量元素含量的变化特征。结果表明,土壤有机质与全氮、锰、硫的含量呈极显著正相关,与速效磷和锌的含量呈显著正相关;由主成分分析可知,土壤有机质、速效磷和全铜含量密切相关;全县耕作层土壤有机质均值为11.41 g/kg,全氮含量为1.01 g/kg,属中等偏上水平;速效钾含量为201.75 mg/kg,水平较高;而铁、锰、铜、锌、硼和硫的平均含量分别为4.55,6.74,1.14,1.33,0.69,71.07 mg/kg,水平偏低,说明耕作层普遍缺乏中、微量元素。     

施用蚓粪对温室菜田土壤 DTPA 浸提态铁锰铜锌含量的影响

为资源化利用蚓粪,采用保护地田间试验的方法,设置单施猪粪(PM)、单施蚓粪(EM)、单施化肥(CF)、不施肥(CK)4个处理,研究蚓粪(EM)对土壤微量元素Fe、Mn、Cu、Zn有效性的影响.结果表明:蚓粪(EM)处理明显降低土壤有效锰含量,猪粪(PM)处理明显降低土壤有效铁含量,化肥能降低土壤pH值及提高土壤有效态Fe、Mn、Cu、Zn的含量.茄子盛果期,土壤有效锰、锌含量与土壤pH呈极显著负相关,有效铁、铜与pH负相关性不明显;土壤有效锌含量与有机质呈极显著正相关,其余微量元素的有效含量与有机质相关性不明显.土壤pH是影响土壤锰、锌有效性的主要因素.