土壤中Cu、Cd植物有效性模型的建立与检验

选择我国代表性土壤中的黑土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、紫色土、灰钙土、潮土和水稻土等12个土类的57个土壤样品为建模对象,以0.1 mol/L HC1提取的Cu、Cd含量表征土壤中重金属的植物有效性含量,利用多元线性回归的方法建立土壤中Cu、Cd植物有效性与土壤理化性质的统计模型,并选取南昌地区不同类型企业周边的蔬菜-土壤样品为模型验证对象,检验模型的适用性.研究结果表明,采用权重离子冲量的形式可同时表征复合污染土壤中Cu、Cd的植物有效性:lgwI植物=0.995 lgwI土+0.153 lgP速效+0.084lgSOM-0.058pH-0.365(r=0.875,F=42.570,n=57,P＜0.001),即土壤中Cu、Cd的植物有效态含量与土壤中重金属全量、有机质含量、速效磷含量呈正相关,与土壤pH呈负相关.独立于模型的土壤-蔬菜样品中Cu、Cd含量的实测值与模型的预测值之间呈极显著的正相关关系(r=0.864,n=75,P＜0.001),验证了模型的可靠性.     

连续多季施用猪粪有机肥对设施大棚中土壤及作物中Cu、Zn含量的影响

在设施大棚内连续种植青椒、大白菜、白萝卜,研究猪粪有机肥施用对铜、锌在土壤、植株体内迁移和累积的影响。结果表明,等氮量施用条件下,不同施肥处理表层土壤(0～20 cm)中的铜、锌含量存在明显差异。与试验前相比,连续3茬化肥(CF)处理铜含量降低了16.41%,猪粪有机肥和化肥各施用50%(HOF)处理铜含量增加了9.33%,全量有机肥(OF)处理铜含量增加了23.76%,为51.20 mg/kg;而CF处理锌含量降低了40.58%,HOF处理增加了11.35%,OF处理增加了34.12%,达到164.30 mg/kg。在深层土壤(20～40 cm)中所有处理的铜、锌含量均无明显增加,说明铜、锌并未向下层土壤迁移;同时在作物果实中铜、锌含量与CK相比无明显差异,且未超过国家食品安全标准。因此,连续施用猪粪有机肥易造成表层土壤中铜、锌的少量积累,猪粪有机肥施用量越多则铜、锌积累量越大,而通过有机无机配施或者化肥与有机肥轮换施用既能减缓土壤中铜、锌的过多积累,又能维持土壤中铜、锌的营养平衡,有利于保持土壤健康和食品安全。     

外源硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量研究

【目的】利用两种外源硅肥材料开展试验,研究外源硅对土壤重金属Cd有效性以及稻谷Cd含量的影响。【方法】以硅胶（分子式mSiO2.nH2O,含量98%以上）、液体硅肥（SiO2浓度≥23%）作为外源硅肥材料,通过在重金属镉Cd超标稻田土壤施用硅胶,在水稻分蘖期、孕穗期喷施液体硅肥,研究硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量。【结果】施用硅胶达到100kg/667m2对降低土壤有效Cd含量有极显著效果,表明稻田施用硅胶可以钝化土壤重金属Cd有效性;施用硅胶达到100kg/667m2对降低稻谷Cd含量有显著效果,施用硅胶再配合喷施液体硅肥时,对降低稻谷Cd含量有极显著效果;施用硅胶、液体硅肥对提高稻谷产量有显著作用。【结论】基施硅胶配合喷施液体硅肥,对钝化土壤重金属Cd有效性,降低稻谷Cd含量,提高稻谷产量具有显著效果。     

长期施用化肥对农田土壤pH影响的整合分析

运用整合分析方法(meta-analysis)定量研究长期施用化肥对我国农田土壤pH的影响,以评估化学氮肥在土壤酸化中的作用,为合理施肥提供科学依据。通过搜集整理国内40篇已发表文献的数据,建立化肥用量和土壤pH数据库,比较分析长期施用化肥对中国农田土壤pH的整体影响及化肥的有利施用条件。结果表明:在平均施氮量为150 kg/hm²的条件下,施用化肥可以显著降低土壤pH,降低了10.46%(95%CI,9.04%～11.95%),与不施肥相比,施用化肥使土壤p H在不同利用方式、种植制度和初始p H下均降低。其中,在旱地上降低的幅度比水田高5.82%;在一年一熟作物体系中降低的幅度分别比一年两熟和一年三熟作物体系高3.26%和2.79%;在酸性土壤(pH≤6.5)上降低幅度分别比中性土壤(pH 6.5～7.5)和碱性土壤(pH≥7.5)高3.71%和3.36%。同时,在施肥年限<10年或超过20年,农田土壤pH降低的幅度最小,分别为8.37%(95%CI,6.07%～10.62%)和6.68%(95%CI,6.07%～10.62%)。在施氮量为60～120 ...     

长期施用有机肥对稻田重金属含量的影响

为研究长期施用不同的有机肥料对稻田土壤重金属含量的影响,于2008—2018年在浙江省稻田进行长期定位试验。试验设秸秆还田、猪厩肥、商品有机肥等处理,以不施肥、单施化肥为对照,对比不同处理对稻田土壤重金属含量的影响,并参照有关标准进行土壤、肥料重金属污染风险评价。结果表明,有机肥处理的土壤重金属含量与对照无显著差异,试验地各项重金属指标均低于农用地土壤污染限量标准。随着试验时间延长,Fe、Mn、Pb、Hg、Cr、Cu、Zn在土壤中出现积累,尤其是Cu、Zn。浙江省商品有机肥存在重金属超标现象,Pb、Cd、Cr、As、Hg超标占比分别为0.58%、2.03%、0.29%、0.58%和0.02%。长期施用有机肥对稻田的重金属污染风险较低,但需注意合理施肥,尤其是防范畜禽粪肥中的Cu、Zn污染风险。     

长期施用化肥、猪粪和稻草对红壤性水稻土物理性质的影响

【目的】研究化肥与猪粪和稻草长期配合施用对红壤性水稻土物理性质的影响。【方法】利用1981年建立在湖南省望城县黄金乡第四纪红土发育红壤性水稻土(普通简育水耕人为土)上的肥力定位试验,对化学氮、磷和钾肥料及其与猪粪和稻草长期配合施用的7个处理的土壤物理性质进行了评价。【结果】猪粪、稻草与化肥长期配合施用均可显著降低土壤容重和土粒密度,提高孔隙度,猪粪和稻草的效果基本相似。与化肥处理相比,施用猪粪和稻草显著地促进了5—0.5mm水稳性团聚体的形成和提高土壤团聚体稳定性。猪粪和稻草与化肥配施处理耕层土壤持水量也显著高于化肥处理。【结论】猪粪和稻草与化肥长期配合施用能显著降低土壤容重和土粒密度,提高孔隙度、土壤团聚体稳定性和土壤持水量,是提升土壤物理质量和红壤性水稻土肥力的有效措施。     

蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn的吸收及影响因素研究

由于饲料添加剂的使用,猪粪重金属污染已非常普遍,尤其是铜(Cu)、锌(Zn)污染最为明显.为了探讨利用蚯蚓萃取猪粪重金属Cu、Zn从而减少猪粪中重金属Cu、Zn含量的技术途径,采用室内接种法研究了赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对猪粪重金属Cu、Zn的吸收及影响因素.结果表明,蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn具有一定的吸收能力,富集系数分别为0.43、0.73;物料C/N比、温度、湿度和蚯蚓接种密度均能影响蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn的吸收,在物料C/N比为17:1～22:1、温度为14～21℃、湿度为70%～75%、接种密度为10～20尾·200 g-1物料(2.4～5.0 g·200 g-1物料)条件下,蚯蚓对Cu、Zn的吸收量较高.     

长期施肥对稻田土壤硒含量形态及分布的影响

 从湖南省 9个稻田肥力定位监测点经过 12年试验的 3个处理 (无肥、化肥、有机肥 )采集土壤 ,分析硒的含量与形态。结果表明 ,与无肥处理比较 ,施用化肥或有机肥都能提高耕作层土壤全硒、腐殖酸硒和交换性硒的含量 ,提高腐殖酸硒和交换性硒占全硒的比例 ,提高稻谷与稻草的含硒量 ;施化肥可提高腐殖酸硒中富里酸硒的比例 ,施有机肥可提高腐殖酸硒中胡敏酸硒的比例。施肥对剖面硒分布的影响与稻田淋溶强度有关。 3处理土壤硒的剖面分布相同的是 :全硒、腐殖酸硒、富里酸硒含量为A层 >W层 >C层 ,但同一土层硒的含量施肥处理高于无肥处理 ;腐殖酸硒 /全硒为A层 >C层 >W层 ,富里酸硒 /腐殖酸硒为C、W层 >A层。 3处理的交换性硒 /全硒以无肥处理的A层最低 ,W层最高。     

Cd Zn处理对烤烟生长和烟株Cd含量的影响

烤烟(Nicotiana tabacumL.)吸Cd能力较强,人们通过吸烟可吸入大量的Cd,对健康造成一定的危害。本试验采用室内盆栽方法,研究了不同浓度Cd(0、1、3、5、10mg·kg-1)和Zn(0、100mg·kg-1)处理对烤烟生长以及体内Cd、Zn含量的影响。结果表明,在没有加Cd的处理,烤烟上部叶、中部叶和下部叶含有一定浓度的Cd,说明烤烟具有较强的吸收和累积Cd的能力。烤烟叶片叶绿素a、叶绿素b、生物量随土壤Cd加入量的增加而显著下降,但Cd加入量为1mg·kg-1的处理与对照相比差异不大;Zn处理可缓解Cd处理造成的毒害,增加烟株的生物量,减少了烟株不同部位Cd的浓度。Cd在烤烟体内各器官中的累积量随土壤Cd浓度的增高而增大,且体内各器官Cd含量次序为:叶>根>茎;在不同部位叶的含量顺序为:下叶>中叶>上叶。从结果中可以看出,Zn抑制了Cd对烤烟的作用,从而可以通过在土壤中施加适量锌肥的措施,来降低烤烟对Cd的吸收和烟叶中Cd含量,从而减少其危害。     

长期施肥对稻田土壤活性有机碳和氮的影响

土壤活性有机碳、氮是土壤有机碳、氮中最活跃的组分,在土壤碳、氮循环过程中具有重要作用。以湖南3个长期定位试验点(桃源、宁乡、桃江)为研究对象,分析测定表层土壤MBC、MBN、DOC、DON,研究长期施肥对土壤活性有机碳、氮(MBC+DOC,MBN+DON)的影响。结果表明,长期施用化肥及配施有机肥均能提高土壤活性有机碳、氮的含量。与对应的无肥处理(CK)相比,长期单施化肥(NPK)使土壤活性有机碳、氮的提高幅度分别为3.3%~21.0%和3.3%~27.1%,长期有机肥施用提高幅度分别为48.7%~84.8%和17.9%~105.8%,且土壤活性有机碳、氮含量随有机肥施用量的提高而增加,3个试验点活性有机碳大小顺序为桃源>宁乡>桃江。土壤活性有机碳与土壤有机碳(SOC)的累积速率呈显著正相关关系(P<0.05),而与SOC的含量关系不大。桃源土壤粘粒含量较高可能是土壤SOC累积速率快的主要原因;宁乡和桃江的粘粒含量和有机碳投入量相差不大,桃江较高的初始SOC水平影响了SOC积累速率;桃源和宁乡试验点的土壤活性氮含量相差不大,约是桃江的1.8倍。与土壤全氮(TN)相比,全氮的积累速率与土壤活性氮的关系更为密切,两者间有极显著的相关关系(P<0.01)。     

长期施肥对稻田土壤镉锌铜积累及其有效性的影响

为明确长期不同施肥方式对稻田土壤Cd、Zn和Cu积累及其有效性的影响,以设立于1986年的长期定位施肥试验为对象,对比分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(ST)、低量有机肥配施化肥(LM)、高量有机肥配施化肥(HM)5个处理耕层土壤重金属全量、有效态、形态分布以及水稻各部位重金属含量变化,结合土壤理化性质变化,探讨了长期施肥下重金属累积效应及其有效性变化机理。结果表明,NPK和ST处理对土壤全量及有效态Cd、Zn和Cu均无显著提高效应。而施用低量和高量有机肥30 a后,土壤Cd、Zn和Cu全量显著提高35.00%～80.00%、63.91%～82.55%、118.41%～180.21%,有效态显著提高28.57%～71.43%、407.12%～783.15%、336.59%～573.17%,稻米Cd、Cu则提高100.00%～150.00%、63.30%～85.64%。相关分析结果证实,有机肥中较高的重金属含量是造成稻田土壤Cd、Zn和Cu累积和有效性显著提高的主要原因,同时其改变的土壤理化性质,尤其是P也会影响重金属的有效性,但其作用机理有待深入研究。总体来看,长期施用有机肥具有更好的培肥效应,但会造成土壤Cd、Zn和Cu的富集以及稻米吸收量的增加,虽然目前稻米重金属含量尚未超出国家食品卫生标准限值,其风险仍不可忽视,在采取有机肥培肥土壤的过程中应严格控制其中的Cd、Zn和Cu等重金属含量。     

有机-无机肥料配合施用对塿土的培肥效果

通过12年长期定位试验研究了有机-无机肥料配施对土耕层土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾以及土壤的容重、田间持水量、土壤孔隙度的变化。结果表明,化肥配施秸杆与有机肥均能提高土壤肥力,但效果不同;与长期施无机化肥的NPK相比较,M(H)NPK、M(N)NPK培肥效果明显好于SNPK,以有机质提高最为显著。     

长期有机无机肥配施对红壤性水稻土微生物生物量和有机质结构的影响

为研究长期有机无机肥配施对红壤性水稻田作物产量、土壤微生物生物量及有机碳分子结构的影响,以始于1984年的江西红壤性水稻田长期定位试验为平台,选取的试验处理包括：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）和等养分条件下70%化肥配施30%有机肥（NPKM1）、50%化肥配施50%有机肥（NPKM2）、30%化肥配施70%有机肥（NPKM3）,采用固体¹³C核磁共振测定了土壤有机碳组分含量,分析了土壤化学指标和土壤微生物生物量碳（Microbial biomass carbon,MBC）和微生物生物量氮（Microbial biomass nitrogen,MBN）。结果表明,连续34年的不同施肥处理显著影响了水稻产量、土壤微生物生物量及土壤有机碳（SOC）分子结构。与NPK处理相比,有机肥配施（NPKM1、NPKM2、NPKM3）提高了水稻产量,增幅为6.5%~7.7%（P>0.05）,中低有机肥配施比例（30%和50%）稳产效果更优。长期单施化肥使土壤严重酸化,而配施有机肥可减缓土壤酸化。长期施肥处理MBC和MBN较CK处理分别显著提高17.0%~71.1%和104.1%~267.0%,但MBC/MBN下降,有机无机肥配施处理较NPK处理提高了微生物熵。长期单施化肥主要提高了烷基碳的相对含量,而配施有机肥同时提高烷基碳和烷氧碳（甲氧基/含氮烷基碳）含量,有利于土壤活性有机质累积。Pearson相关性分析表明土壤微生物生物量与SOC、氮磷养分指标及甲氧基/含氮烷基碳呈显著或极显著正相关,与芳基碳和羧基碳呈显著负相关。冗余分析显示SOC、有效磷、速效钾及烷基碳等对水稻产量的影响较大。研究表明,在供试条件下,长期实行中低比例有机肥配施化肥有利于提高土壤养分和土壤微生物生物量,并改善土壤有机质结构,是维持作物高产和提升土壤质量的有效施肥措施。     

双季稻种植制度下长期施肥对红壤性水稻土氮素肥力的影响

设CK（不施任何肥）、NK（施氮、钾肥）、NP（施氮、磷肥）、NPK（施氮、磷、钾肥）、NK＋PM（施氮、钾肥＋猪粪）、NP＋RS（施氮、磷肥＋稻草）、NPK＋RS（施氮磷钾肥＋稻草）7个处理,通过25年长期肥料定位试验,研究了双季稻种植制度下长期施肥对红壤性水稻土氮素肥力的影响．结果表明,长期不平衡施肥处理（NK、NP）土壤各氮素含量增加不明显或出现一定幅度的减少;长期平衡施用化肥的NPK处理,土壤各氮素含量均有增长,与CK处理的差异达到显著或极显著水平;无机、有机肥长期配施处理NK＋PM、NP＋RS、NPK＋RS在单施化肥的基础上进一步提高了土壤中氮素养分的含量．双季稻种植制度下,长期平衡施肥,尤其是无机、有机肥配施能极大地增加红壤性水稻土各氮素养分含量,提高土壤氮素肥力,为水稻的高产、稳产和农业可持续发展提供良好的基础和保障．     

长期施肥对土壤重金属积累和有效性的影响

以红壤稻田和红壤旱地长期定位施肥试验土壤为材料,对长期施肥后土壤Cu、Zn、Pb和Cd的含量及其有效性进行了研究,旨在为常规农业管理条件下农田重金属污染提供更多可靠及有用信息。结果表明:红壤稻田土壤Cu、Zn、Pb含量分别为27.2~34.4、83.8~96.1、41.0~62.0 mg·kg~(-1),不同施肥处理土壤Cu、Zn、Pb含量均未超过土壤环境质量二级标准;土壤Cd含量为0.49~1.04mg·kg~(-1),Cd含量均超过土壤环境二级标准。红壤旱地土壤Cu、Zn、Pb全量范围分别为34.6~88.3、79.4~173.7、56.7~81.1 mg·kg~(-1),其中施加有机肥处理的土壤Cu超过土壤环境二级标准,Cd为0.14~1.35 mg·kg~(-1),超标率为42.9%。通过红壤稻田和旱地各处理土壤Cd有效性比较,施用猪粪旱地(33.8%)高于稻田(23.9%),而施用化肥旱地土壤Cd有效性最高处理(NP 14.8%)低于稻田最低处理(NPK 31.2%)。从红壤稻田和红壤旱地长期施肥试验结果看出:长期施用化肥和稻草还田未见明显的重金属积累,但施用猪粪处理的土壤中Cd有显著积累。红壤稻田施用Ca肥可明显降低土壤Cd的有效性;施用猪粪在增加土壤Cd全量的同时,也提高了旱地红壤Cd的有效性。     

灌浆期Cd、Cu、Zn胁迫对小麦旗叶生理活性的影响

采用田间模拟Cd、Cu、Zn污染的试验方法,以郑州9023为试验材料,研究了灌浆期Cd、Cu、Zn胁迫下小麦旗叶的呼吸速率、叶绿素、可溶性糖、游离脯氨酸、MDA含量和相对电导率六项生理指标的变化动态。结果表明,在小麦灌浆过程中,Cd、Cu、Zn胁迫均降低了旗叶的叶绿素含量,提高了旗叶呼吸速率、可溶性糖、游离脯氨酸、MDA的含量和相对电导率。在这3种重金属元素中,Cd对小麦旗叶的伤害作用在灌浆前期较强,而Cu则在灌浆后期显示出较强毒害。     

硫肥与磷肥联用对稻田土壤Cd有效性的影响

为探究硫肥与磷肥联用对稻田土壤中镉（Cd）的钝化效果,采用土壤培养试验,研究了2种硫肥（硫磺和硫酸钠）与钙镁磷肥联用对稻田土壤中Cd有效性变化规律和Cd形态转化的影响,共设置6种处理：对照（CK）、钙镁磷肥（P）、硫磺（S1）、硫酸钠（S2）、钙镁磷肥+硫磺（PS1）及钙镁磷肥+硫酸钠（PS2）,并分析了土壤Cd有效性与有效硫、有效磷、pH及Eh的关系。研究结果显示,在土壤中施用不同钝化材料后,土壤有效Cd含量均明显降低,其中PS1处理有效Cd含量最低,较CK降低了49.8%;钙镁磷肥能够提高土壤pH值,较CK升高了0.39;硫磺能显著降低土壤Eh值,较CK降低了23.2%,并促进了SO₄^2-向S^2-的还原;硫磺和钙镁磷肥联合施用可以显著增加土壤有效磷的含量,与CK相比较,PS1处理土壤有效磷含量提高了81.9%;硫磺和钙镁磷肥联合施用,通过对Eh、有效硫和有效磷的调控,可协同促进土壤的可交换态Cd向残渣态Cd转化。研究结果表明,在缓解稻田Cd污染方面,硫磺和钙镁磷肥的联用具有潜在应用前景。     

畜禽粪肥施加对嘉兴水稻土总磷、有机磷和有效磷分布的影响

以浙江嘉兴水稻土为例,讨论不同粪肥施加年限对水稻土总磷、有机磷和有效磷的影响,阐明粪肥施加影响下磷的积累和流失规律。结果表明：①磷素是比较容易在土壤中积累的,且主要积累在土体上部。随着施肥年限的增加,磷逐渐从表层往下层迁移。施肥10 a,磷能迁移到的深度为40 cm左右。②表层土壤有机磷也随施肥年限的增加而增加,从0 a的212 mg.kg-1增加到10 a的248 mg.kg-1,且土壤有机磷积累与土壤有机质密切相关。③随施肥年限增加,有效磷也增加,主要积累在土壤表层。④研究地区土壤磷水平高,已经超过了磷素向水体释放的环境警戒值,粪肥施加不仅增加土壤磷素的积累,同时有利于磷素的迁移,因而磷素向水体释放的风险加大。图5表1参21     

覆膜旱作对稻田土壤有效Fe、Mn、Zn、Cu含量的影响

以常规水作和裸地旱作作对照,对覆膜旱作栽培条件下稻田0～60 cm土层土壤有效Fe、Mn、Zn、Cu含量变化进行了研究.结果表明:与常规水作相比,覆膜旱作稻田土壤有效铁含量在0～10 cm土层略有下降,10～20 cm土层有所增加,20～60 cm土层相差不大;0～15 cm土层土壤有效锌的含量有所上升,而在15～60 cm土层中趋向一致;0～15 cm土层土壤有效Mn含量有所下降,有效Cu含量变化不大.与裸地旱作相比,覆膜旱作增加了稻田0～20 cm土层中土壤有效铁、0～15 cm土层中有效锌含量,降低了0～5 cm土层中有效锰含量,有效铜含量变化不大.     

长期施无机磷肥对黄泥土稻田土壤磷库的影响

本研究选取太湖流域黄泥土长期定位试验田作为研究对象,明确40 a长期施磷对水稻土土壤磷库、磷形态及有效性的影响。结果表明：长期施磷（NPK）处理的土壤总磷和有效磷含量高达589.58 mg·kg^-1和51.67 mg·kg^-1,比不施磷（NK）处理显著增加126.61%和216.41%。两处理无机磷均以Fe-P和Ca-P为主,约占无机磷的69.53%~79.86%,有机磷以活性和中活性有机磷为主。长期施磷使稻田无机磷含量在3个生育期均极显著增加,增幅为170%以上,其中Al-P和Fe-P的含量及相对占比显著提升,Ca-P含量增加但相对含量明显降低,O-P含量变化较小而相对含量降低。长期施磷处理下有机磷含量仅在分蘖期增幅显著（33%）,主要表现为活性和中活性有机磷含量显著增加。与分蘖期相比,抽穗期长期施磷处理的Al-P、Fe-P以及高稳定有机磷的相对含量明显下降,Ca-P和中活性有机磷的相对含量上升,而长期不施磷处理表现为Fe-P、O-P以及高稳定有机磷的相对含量下降,Ca-P和中活性有机磷的相对含量上升。Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P和中活性有机磷均与有效磷（AP）显著正相关。研究发现： Al-P、Fe-P和Ca-P是黄泥土稻田最主要的有效磷源,土壤缺磷时土壤磷酸酶等对有机磷的活化也是重要的有效磷来源之一;长期施用无机磷肥导致稻田土壤无机磷库累积明显,磷流失风险增加,因此应在保证稻麦高产的前提下合理降低磷肥施入量,充分活化利用土壤中固存的难溶态磷来提高土壤磷素利用率。