长期不同施肥下我国3种典型土壤重金属的累积特征

采用现场采样及室内分析测试方法,观测了1989年开始的红壤、黑土和灰漠土17 a不同施肥(不施肥、施用化肥、化肥与有机肥配施和单施有机肥)下重金属元素Cu、Cd、Zn、Pb和Cr含量随时间序列的变化,阐明长期施肥下3种土壤中重金属元素的累积变化过程和富集特征.结果表明,灰漠土各处理的重金属含量在17 a间持平;红壤和黑土中Zn、Pb和Cr含量17 a间没有显著变化,各个处理间也没有显著差异,但施用有机肥处理的Cu和Cd含量则显著增加,其快速增加期起始于试验开始的5～6 a后.其中红壤Cu含量在1996年之后的3 a中由41 mg·kg-1左右快速增加到64 mg·kg-1左右,之后在高浓度持平;Cd含量则在最近的10a中从0.20～0.30 mg·kg-1直线上升到1.30～1.50 mg·kg-1.黑土Cd在6 a中快速增加了2.4倍和1.4倍,2000年后在高浓度基本持平.红壤的Cu和Cd、黑土的Zn和Cd之间存在极显著正相关关系,表明其可能来源一致.长期施用有机肥是红壤和黑土中重金属显著富集的重要原因,有机肥的质量对土壤重金属的累积起重要作用.     

长期不同施肥措施对土壤和作物重金属累积的影响

分析测定黑土、潮土和红壤在20多年不同施肥措施(不施肥、单施化肥、化肥与有机肥配施)下土壤和作物中Cu、Zn、Cd的含量,结果表明:长期单施化肥对黑土、潮土、红壤Cu、Zn、Cd含量没有显著影响;在黑土和红壤上,有机肥与化肥配施与对照不施肥相比显著提高Cu、Zn和Cd含量;红壤上有机肥和化肥配施(NPKM和1.5NPKM)处理小麦籽粒和秸秆Cu、Zn、Cd含量显著高于单施化肥处理(NPK),而且化肥配施有机肥(NPKM)与单施化肥相比(NPK)显著提高玉米籽粒和秸秆Zn、Cd含量;在潮土上,NK处理显著提高小麦籽粒和秸秆中Zn含量;黑土上各处理玉米籽粒中Cd含量无显著差异,而化肥配施有机肥比单施化肥显著提高玉米籽粒Zn含量。根据测定数据估算,在目前施肥措施和作物种植体系下,黑土对Cu、Zn、Cd的最高承载年限分别为67年、118年、9年,潮土分别为1042年、2043年、631年,红壤分别为10年、46年、0.5年。假设土地承载年限为45年且有机肥施用量低于10 t·hm-2,黑土和潮土可接受有机肥中Cd的最高限量低于我国有机肥中的平均含量,说明实际生产中施用有机肥造成土壤Cd污染的风险较大。因此,有必要尽快制定有机肥中重金属的安全限量标准,以确保土壤和农产品安全。     

不同施肥模式下玉米-土壤系统磷锌的动态变化

[目的]研究不同施肥模式下玉米-土壤系统磷锌的动态变化规律,为制定合理的玉米高产施肥模式提供理论依据。[方法]采用田间试验法,研究不同施肥模式下玉米干物质积累、产量及磷锌的动态变化规律。[结果]随着生育期的延长,各处理玉米干物质和磷锌积累量均呈＂S＂型变化;不同施肥模式中,各生育时期高产田的土壤速效磷较常规田和低产田分别提高6.2%~15.2%和41.6%~87.0%;成熟期植株干物重分别提高8.3%和25.4%,植株磷累积量分别增加14.6%和43.5%,植株锌累积量分别增加40.2%和74.0%。[结论]高产田中有机无机肥合理配施,玉米增产效果显著,产量达12 286.7 kg/hm2。     

不同施肥模式对春玉米干物质累积及转运的影响

以郑单958为供试品种,采用田间试验与实验室研究相结合的方法,研究不同施肥模式对春玉米干物质累积及转运的影响。结果表明:不同施肥模式下春玉米单位面积和单株干物质积累量高肥高氮均高于优化施氮,除2011年二者差异达显著水平外,其他生育时期差异不显著。吐丝后干物质转运量、转移效率和对子粒贡献率均以优化施氮最高,各器官表现为茎叶穗部营养体。完熟期产量高肥高氮比优化施氮高出2.73%(2011年)、0.49%(2012年),并且二者差异达显著水平。     

有机种植中施肥引发的重金属累积风险研究

在有机种植条件下,采用田间试验方法研究了大棚栽培中不同有机肥投入量对作物、土壤中重金属累积的影响。结果表明,在京郊蔬菜有机种植中施用有机肥可造成番茄果实中镉、铬、锌等重金属含量超标,黄瓜果实中汞含量超标,土壤中重金属累积效应明显,存在着较大的重金属污染风险。有机肥的安全施用标准亟需确立。     

长期不同施肥下紫色土-作物体系镉累积及安全性评估

【目的】利用连续施肥23年(1991—2014)的稻麦长期定位试验,研究长期不同施肥对土壤-小麦/水稻轮作体系镉(Cd)累积的影响,为西南紫色土地区农产品质量安全和合理施肥提供科学依据。【方法】利用8个长期不同施肥处理:(1)CK(不施肥对照);(2)N(只施氮肥);(3)NK(只施氮、钾肥);(4)NPK(施氮、磷、钾肥);(5)NPK+M(化肥+猪、牛粪);(6)NPK+S(化肥+稻草还田);(7)1.5NPK+S(1.5倍化肥+稻草还田);(8)(NK)_(Cl)P+S(含氯化肥+稻草还田)。分别测定不同年际间土壤中全镉和有效镉含量以及作物中的镉含量,并评估镉的累积程度。【结果】随着施肥年限的增加,土壤全镉含量逐年提高;长期不施磷肥的CK、N、和NK处理土壤全镉累积提升较慢,施用磷肥、有机肥及含氯化肥处理提升较快,其中以NPK+M、1.5NPK+S和(NK)_(Cl)P+S处理土壤全镉含量提升最快,23年后分别增加了1.18、1.18、1.15 mg·kg~(-1);除不施磷肥处理外,其他所有处理土壤全镉含量均超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618—2018)中的土壤镉污染风险筛选值0.6mg·kg~(-1)。长期施肥处理的土壤有效镉含量均明显高于不施肥对照,其中长期施用N、(NK)_(Cl)P+S和1.5NPK+S处理土壤有效镉含量提升幅度较大。随着试验年份的增加各施肥处理水稻籽粒中镉含量呈上升趋势,但均未超过食品安全国家标准(GB 2762—2017,Cd≤0.2 mg kg~(-1));小麦籽粒中镉含量在不同年际间没有明显变化,除长期施用含氯化肥(NK)_(Cl)P+S处理籽粒中镉含量超过食品中污染物限量标准外(GB 2762—2017,Cd≤0.1 mg kg~(-1)),其他处理均未超标。【结论】本试验条件下,长期不同施肥、特别是施用磷肥和猪、牛粪有机肥均提高了土壤全镉含量,增加了其生态风险;而长期施用含氯化肥因使土壤p H下降而提高了有效镉含量,并导致小麦籽粒中镉含量超标。因此,防止镉因施肥等途径进入农田,是保证农产品安全生产的重要环节。     

施肥对土壤重金属行为及小麦生长的影响分析

本文借鉴相关科学施肥理论与实践经验,并结合四川江油地区小麦科学施肥的经验,本文认为在农田土壤生态系统中,耕作层中土壤中镉的迁移率比较小,不同肥料的施用方法导致土壤重金融的变化,进而影响到小麦中镉的形态和镉的吸收,对小麦种植的产量产生重大的影响。通过相关的分析为小麦科学施肥提供一定的实践参考。     

中国土壤模式-作物系统重金属生物富集模型建立

针对土壤模式建立土壤和作物重金属含量关系模型,旨在消除土壤属性对作物重金属吸收量的影响。当作物类型或品种确定后,作物重金属吸收量只与土壤重金属含量有关。提出了农田作物重金属生物富集的"土壤重金属含量-作物特性-土壤属性"关系理论,定义了土壤模式、土壤模式-作物系统重金属生物富集模型、土壤模式-作物系统重金属生物富集模型图谱等概念,确定了土壤模式的划分方法和使用方法,在此基础上以最近30年来中文期刊发表的土壤镉含量与水稻和小麦镉含量关系作为案例验证了以上方法。结果表明:水稻和小麦同一部位镉吸收量随土壤镉含量增加而增加,水稻和小麦吸收镉能力顺序为根>茎>叶>籽粒,水稻和小麦籽粒镉吸收量在同一范围内。     

养猪舍不同发酵床重金属累积特征初探

以节约经济成本和适宜猪生长发育为前提选取3种发酵床垫料组合:40%稻壳+60%菌糠(FJ)、40%稻壳+60%锯木屑(FD)、40%稻壳+60%酒糟(FW),采用物质流分析的方法分析了在一个养猪周期内3种垫料Zn、Cu、As全量的累积过程;同时测定了不同垫料剖面层次中3种重金属的含量变化;并通过测定有效态Zn、Cu、As含量分析3种重金属在垫料和表层土壤中的活性;最后应用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法分析和评价该区域表层土壤的重金属污染指数和潜在生态危害。结果表明,经过一个养殖周期,Zn和Cu含量随垫料层次加深逐层递减,而As含量则随垫料层次加深逐层递增,尽管如此,绝大部分Zn、Cu、As仍作为库存累积在垫料中,只有极少部分通过淋溶作用渗漏到床底表层土壤中;不同垫料对3种重金属的吸纳效果、活性大小的影响均不同;经过生态危害评价分析,3种垫料在养猪结束后其Zn、Cu、As的潜在生态危害均未超过轻微生态危害临界值(RI≤150),为了最好地控制Cu、Zn、As污染并保留有机肥营养,建议发酵床使用年限为3年左右。     

不同土地利用状况下土壤重金属污染风险评估

以天津市滨海新区现有的部分基本农田、果园、菜地和湿地土壤为研究对象,通过分析土壤中重金属含量,采用天津市土壤背景值、单项污染指数和Nemerow综合污染指数法评估了不同土地利用条件下的土壤环境质量状况。结果表明,土壤样本中Cu、Zn、Ni、Pb、As及Hg的平均含量高于天津市土壤背景值,而Cd和Cr的含量平均值在土壤背景值以下。综合污染指数评价结果显示,农田的轻度污染率为37.5%,蔬菜地为80%,湿地土壤中为90%。整体而言,农田和果园土壤比较清洁,而蔬菜地和湿地土壤存在一定的污染风险。     

不同磷肥浓度下土壤-水稻系统重金属的时空累积特征

针对磷肥是水稻田重金属污染的主要来源,采用田间试验与室内分析相结合的研究方法,在吉林省九台市饮马河老稻田区,开展5种磷肥浓度处理对土壤-水稻系统重金属Cd和Pb的时空累积、分布特征研究.结果显示,磷肥中Cd和Pb含量高于土壤背景值,但没有超出国家土壤环境质量(二级)限定范围.磷肥施入土壤后,部分滞留在土壤里,少量向地上部分迁移.水稻根部累积重金属含量较高.随水稻生育期的变化,成熟期重金属在根、叶和籽实累积量最大,茎的重金属累积量在孕穗期达到最大.重金属Cd在水稻各器官的迁移能力为根>籽粒>叶>茎,Pb的迁移能力为根>叶>籽粒>茎,Cd在水稻地上部分的迁移能力要明显强于Pb.磷肥施用量和重金属含量的关系可用线性回归方程来模拟,相关性检验显示重金属累积量与磷肥施用浓度均达到显著相关(P＜0.01)(除根中Cd含量与磷肥浓度达到0.05显著水平),说明水稻栽培生产中过量使用磷肥,能产生重金属对土壤和稻米的污染,进而导致重金属对人畜健康的潜在威胁.     

常规施肥条件下重茬烤烟干物质积累及其产值分析

以烤烟品种龙江911为试材,研究了当地常规施肥条件下重茬烤烟根茎叶干物质积累及产值变化规律.结果表明:重茬烤烟根茎叶干物质积累量随生育期延后呈现出逐渐增加的变化趋势,于17周达到最高值,随着重茬年数的增加干物质积累量呈现出降低的变化趋势,3个重茬处理之间均存在显著差异;重茬栽培对下部叶干物质积累影响最小,上部叶最大;重...     

贵州修文土壤-猕猴桃系统重金属富集特征

为实现优质猕猴桃生产提供基础资料和科学依据,本文对贵州省典型猕猴桃种植基地的"土壤-茎-叶-果"作为系统的重金属含量进行分析测定,采用地积累指数法和植物重金属富集系数法,探讨猕猴桃植株及果实对重金属的富集能力。结果表明:贵州修文猕猴桃种植基地土壤重金属环境质量基本安全;猕猴桃不同部位对重金属的富集能力具有明显差异,重金属富集系数大小依次为叶茎果;猕猴桃果的重金属含量均低于国家标准限定值。     

焦化厂周边土壤—玉米系统重金属污染风险评价

为了解焦化厂周边土壤重金属污染现状,在太谷县某焦化厂周边采集土壤样品和玉米样品各30份,分析测定土壤和玉米籽粒中重金属元素的含量以及土壤pH值,并进行生态风险评价及健康风险评价。结果表明,该地区潜在生态风险指数最高的是Hg元素,其污染达到了中等危害水平,其他重金属元素的污染均处于轻度危害水平;焦化厂附近居民经玉米途径摄入的单一污染元素对人体健康的损害风险并不大;Pb、As、Hg、Cr、Cd这5种重金属污染叠加后对成人和儿童的总危害指数分别是0.001 7和0.001 0,5种重金属元素中As的贡献率最高,达到70.4%。     

典型设施蔬菜基地重金属的累积特征及风险评估

【目的】以北京市设施蔬菜基地为例,研究重金属的累积特征及其健康风险,明确不同重金属在土壤-蔬菜系统中的迁移特征,为蔬菜质量安全和设施蔬菜结构优化提供参考依据。【方法】采集北京市9个典型设施蔬菜基地的148个土壤和96个蔬菜样品,分析土壤和蔬菜样品中As、Cd、Cr、Hg和Pb 5种重金属的统计特征及在土壤-蔬菜系统中迁移系数,并结合美国环保署(US EPA)推荐采用的健康风险评价模型,评价由于蔬菜摄入导致的成人和儿童的健康风险。【结果】设施蔬菜基地土壤中As、Cd、Cr、Hg和Pb的平均含量分别为9.43、0.18、64.4、0.11和21.6 mg·kg-1。设施蔬菜基地蔬菜中As、Cd、Cr、Hg和Pb的平均含量分别为0.0478、0.0391、0.2785、0.0014和0.0454 mg·kg-1。总体上,蔬菜设施基地5种重金属在土壤-蔬菜中迁移能力顺序为:CdHgCrAsPb。5种重金属造成的目标危害系数大小依次为:CdPbHgAsCr。所有蔬菜样品中单一重金属的目标危害系数均小于1,表明单一重金属没有明显的负面影响。【结论】本研究所选设施蔬菜基地的土壤重金属(As、Cd、Cr和Hg)存在积累趋势,须重视健康风险。     

不同改良剂处理对玉米生长和重金属累积的影响

采用土壤盆栽实验研究不同改良剂对玉米吸收和积累重金属的影响.结果表明,大多数改良剂处理均显著地提高玉米的地上部鲜重和总鲜重.添加改良剂可显著地降低土壤Cd、Pb、Cu和Zn的有效态含量.与CK处理相比,添加不同改良剂导致土壤有效态Cd含量降低4.8％～16.5％,有效态Pb含量降低10.6％～15.5％,有效态Cu含量降低4.5％～26.7％和有效态Zn含量降低2.8％～7.6％,其中骨炭、骨炭+赤泥和Al2(SO4)3改性骨炭处理降低效果最明显.改良剂的添加对玉米吸收和积累Cd、Pb、Cu和Zn产生不同程度的影响.与对照相比,不同改良剂处理均显著地降低玉米叶片中的Cd含量27.5％～62.2％,骨炭+赤泥、海泡石、沸石和天然骨炭处理分别降低玉米茎中Pb含量46.7％、55.6％、59.0％和74.0％.同样,改良剂对玉米植株Cu和Zn含量的影响也表现出相类似的规律.玉米转运重金属也受改良剂添加的影响.     

不同污染浓度的五种重金属在胡萝卜与土壤中的积累研究

土壤重金属污染不仅限制了经济、社会可持续发展,而且给人类健康带来威胁。了解和探明重金属在作物可食部分的累积情况和对产量的影响程度有着重要的意义。在海南最具有代表性的砖红壤中添加不同重金属含量的的5种重金属后,分析Cr、Pb、Cd、As和Hg在胡萝卜、土壤中的重金属含量,测定每种重金属添加后的胡萝卜产量,旨在揭示不同重金属添加量在大田下胡萝卜可食部分内和土壤中的累积规律及其对产量的影响,为治理重金属对胡萝卜的污染提供科学依据。研究结果表明:在不同重金属处理下,胡萝卜对5种重金属的吸收富集能力顺序为:CdHgCrAsPb。不同重金属添加量的As、Hg、Cd、Pb、Cr在土壤中的有效态含量、全量随着处理浓度的升高而升高。收获胡萝卜后的土壤中随着元素浓度增大,对比空白都表现出减产的趋势,减产幅度由大到小为CrPbCdAsHg。As、Pb、Cr对胡萝卜产量影响的差异不显著。其中,C1处理下的Hg使胡萝卜的产量显著上升,但C1、C2处理下的Cd分别使胡萝卜产量显著下降5.2%和15.7%。     

不同植物对煤矿废弃地土壤重金属富集转化规律

于2008~2009年采取吉林省九台营城煤矿废弃地的复垦土和矸石土作为种植土壤,分别于试验小区内种植黄花草木樨(Melilotus officinalis Lam.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.),研究植物不同营养器官对煤矿废弃地土壤重金属的富集转化规律。结果表明,两种植物对不同土壤重金属的富集能力不同。复垦土种植条件下,黄花草木樨的叶和茎、紫花苜蓿的根和叶对Zn、Cd、Ni和Cu富集能力较强;矸石土种植条件下,黄花草木樨的叶对Ni、Cd及Cu的富集能力较强,根对Zn的富集能力较强,紫花苜蓿的叶对4种重金属的富集能力均较强,且茎对Cu和Ni、根对Zn也存在一定的富集能力。