钝化剂联合农艺措施修复镉污染水稻土

为研究镉污染土壤修复方法,选取粉煤灰、磷矿粉、生物炭3种钝化剂单独施加或与叶面喷施硅肥联合开展田间试验,研究它们对水稻产量、水稻籽粒吸收镉与土壤有效态镉的影响,同时采用比表面积孔径孔容(BET)、表面形貌(SEM)、红外光谱(FTIR)、元素组成(EDS)等多种表征手段研究钝化剂的表观性质。结果表明:生物炭具有疏松多孔的结构特征和较大的BET比表面积(达146.83 m2·g-1),且含有较多的羧基等含氧官能团,这种官能团能与镉形成络合物而使得重金属有效态降低。田间试验结果表明,各处理均可升高土壤pH和降低土壤镉的有效性,其中,生物炭处理降低土壤有效态镉含量的效果最好,降低幅度达41.53%,其次为粉煤灰和磷矿粉,有效态镉含量分别降低了27.92%和25.97%。在降低土壤有效镉含量方面,钝化剂与叶面硅肥配施的处理与钝化剂单施的处理无显著差异。此外,各处理均降低了水稻籽粒中镉的含量,其中生物炭与叶面硅肥配施的处理降低籽粒镉含量的能力最强,降低幅度达17.59%。在水稻产量的方面,除了单施生物炭处理,单施磷矿粉和粉煤灰处理均不能提高产量,钝化剂与叶面硅肥配施的处理均能显著提高产量。研究表明,生物炭与叶面硅肥配施能同时显著降低土壤中有效态镉含量和水稻籽粒镉含量,并具有显著的增产作用。     

生物炭基调理剂对土壤镉生物有效性的影响

研究采用木屑和市政污泥混合物制备的生物炭与石灰石、沸石混配成镉污染土壤调理剂,连续两季施用于镉污染稻田。通过对土壤中生物有效态镉及水稻中镉的检测,探讨生物炭基调理剂连续施用的降镉效果及其对水稻吸收镉的影响。结果表明:施用该生物炭使土壤中生物有效性镉降低,与石灰石、沸石混配能进一步降低土壤中有效态镉含量;两季试验有效态镉最大降低幅度分别为27.8%和22.9%;施加沸石、生物炭及两者混配均能提高水稻千粒重,最高达24.2%;混配施用生物炭与石灰石、沸石比单独施用该生物炭能进一步降低水稻根和米中镉含量,与空白对照相比,两季中根镉最大降幅为29.1%,稻米中镉含量降低48.8%。     

不同材料生物炭对镉污染土壤修复和青菜镉吸收的影响

采用大田试验的方法研究水稻秸秆炭、竹炭、山核桃壳炭对镉污染土壤修复及青菜镉吸收的影响。结果表明,不同种类生物炭处理的土壤镉含量均显著降低,降幅达11.46%~17.54%。p H值增幅明显,比对照提高0.38~0.46个单位;施用不同种类的生物炭均可显著降低青菜地上部和根部的镉含量,降幅分别达10.8%~21.5%和9.1%~18.8%,青菜鲜产量也都有增加的趋势。     

不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究

为探讨不同修复措施对硒镉高背景区水稻的降镉增硒效果，在田间试验条件下，设置不同土壤调理剂处理进行效果对比，分析其对水稻产量、不同部位镉硒吸收转运、土壤pH、有效态镉含量及镉的化学形态等的影响。结果表明：除单施钙镁磷肥外，其余处理产量均较对照显著增加，增产范围在11.95%~25.98%。不同调理剂均较对照降低籽粒中镉含量以及提升硒含量，各处理下籽粒硒含量均达到《富硒稻谷》标准，除石灰处理外其余各调理剂处理籽粒镉含量均在食品安全国家标准（0.2 mg·kg^-1）以下，其中生物有机肥对水稻籽粒降镉增硒效果最好。相较对照，施用不同调理剂土壤pH值增加0.10~0.61个单位，从而降低了土壤有效态镉的含量，使土壤镉向残渣态转化。其中森美思处理下土壤镉的弱酸提取态降幅最大，达到17.59%；生物有机肥处理下土壤镉的可还原态降幅最大，为40.13%。钙镁磷肥＋硫酸钾、森美思和生物有机肥处理下投入产出比显著高于其余处理，分别为3.39、3.31和3.18。综合来看，在硒镉高背景土壤中安全生产富硒水稻时，施用生物有机肥可以有效降低土壤镉有效性，抑制水稻中镉的迁移转运并促进籽粒对硒的富集，且具有较高的经济效益和可操作性。     

施用棉秆炭对连作水稻镉吸收的阻控效应

为探寻棉秆炭施用对连作水稻生长及吸收镉的影响,本研究在添加含量为0、1、4、8 mg/kg镉溶液的土壤中施加0%、1.0%、2.5%、5.0%的棉秆生物质炭,待第二年连作水稻收获后,测定水稻生物量和水稻不同器官中的镉含量。结果表明,施用5.0%棉秆炭可以显著降低连作水稻穗的生物量,并显著增加连作水稻根的生物量。施用棉秆炭能够显著降低连作水稻各部位中的镉含量(P0.05),镉在连作水稻各器官中的含量分布规律为:根茎叶糙米稻壳。随土壤中镉浓度的升高,水稻各器官中镉含量增加;在镉污染条件下,随棉秆炭施用量的提高,水稻各器官中镉含量显著降低(P0.05);在4 mg/kg镉污染土壤中施用1.0%～5.0%棉秆炭和在8 mg/kg镉污染土壤中施用2.5%～5.0%棉秆炭,均能有效降低糙米中镉含量(≤0.2 mg/kg)。在镉污染土壤中,施用棉秆炭,连作水稻各器官中根部对镉的吸收量最高,施用棉秆炭抑制了连作水稻地上部分对镉的吸收,对镉由水稻地下部分向地上部分迁移具有阻控作用。     

不同生育期施用硅肥对水稻吸收积累镉硅的影响

为探明硅肥对镉污染稻田降低稻米镉的作用机理,完善稻米镉消减的硅肥施用技术,采用田间试验,研究水稻不同生育期(基肥、分蘖期和孕穗期)施用硅肥对水稻吸收积累镉、硅的影响。结果表明:施用硅肥能够提高土壤0.160~0.290个pH单位,降低镉生物有效性,同时,显著增加土壤有效硅含量,增幅为295.3%~399.2%(P0.05);不同生育期施用硅肥中,基施硅肥能够显著增加9.7%的水稻产量,高于其他处理,基施硅肥显著降低了水稻茎秆、叶片、稻壳和稻米中的镉含量,降幅分别为31.9%(P0.05)、65.8%(P0.05)、46.1%(P0.05)和25.3%(P0.05),施硅降低了镉由茎秆向叶片和稻壳的转运,从而降低了稻米镉的积累,同时显著增加茎秆、叶片和稻壳硅含量,增加幅度分别为44.1%(P0.05)、71.5%(P0.05)和28.8%(P0.05)。综上表明,镉污染稻田基施硅肥能够显著增加水稻产量,降低土壤镉生物有效性,阻止镉的迁移转运,减少稻米镉积累,是镉污染稻田修复中推荐的硅肥施用技术。     

添加生物炭对土壤镉形态和小白菜镉吸收的影响

为了深入研究生物炭对土壤镉(Cd)形态及对小白菜吸收镉的影响,研究采取盆栽试验,将小白菜种植于镉污染土壤中,通过添加不同质量分数的生物炭进行培养试验。试验共设CK(不添加生物炭)、T1(添加2%的生物炭)及T3(添加4%的生物炭)三个处理,每个处理进行三次重复。试验结果表明：添加生物炭可以显著提高供试土壤的pH,T1、T2处理可分别将土壤pH提高0.58、0.80个单位;随着生物炭添加量的增加,土壤中弱酸提取态镉与可还原态镉的含量降低,而可氧化态镉与残渣态镉的含量增加,且T2处理与T1处理相比效果更显著;添加生物炭可以显著减少小白菜吸收镉的量,T1和T2处理可以分别使小白菜对镉的吸收降低41.67%和75.00%。总的来说,添加生物炭可以降低土壤中有效态镉的含量并显著降低小白菜对镉的吸收量,是一种降低土壤镉危害、提高小白菜的食品安全性的有效方法。     

醋糟生物炭对石灰性土壤镉形态转化和小麦镉积累的影响

[目的]醋糟生物炭的制备及应用是有效处理酿醋产业副产物醋糟的方式之一,本文旨在探究醋糟生物炭对石灰性土壤中镉钝化效果的影响。[方法]采用盆栽试验,研究醋糟生物炭（施加量为0.5%和2%）对镉污染土壤理化性质、土壤镉形态及有效性和小麦吸收转运镉的影响。[结果]施加醋糟生物炭后土壤pH值无显著变化,但生物炭能显著提高土壤有机质和全氮含量,且当生物炭施加量为2%时其含量分别较对照增加了101.53%～109.54%和54.85%～61.14%。在镉污染浓度分别为2、4和8 mg·kg-1的土壤中,施入2%生物炭时,土壤DTPA提取态镉较对照分别显著降低了64.66%、13.47%和20.35%。当土壤镉污染浓度达到8 mg·kg-1时,与对照相比,施加2%生物炭可显著促使土壤可交换态镉（35.48%）和碳酸盐结合态镉（18.90%）向铁锰氧化物结合态镉（54.96%）、有机结合态镉（133.50%）和残渣态镉（4.56%）转化。此外,施加生物炭可有效降低小麦植株的镉含量,其中生物炭施加量为2%时,小麦地上部和地下部镉含量分别较对照降低了30.41%～51.73%和11.98%～38.93%。...     

不同钝化剂对水稻田镉污染的修复效应

通过大田试验,分析不同钝化剂对水稻田土壤镉(Cd)污染的修复效果及对水稻生长的影响。结果表明,石灰、生物炭、有机肥、钙镁磷肥处理均能显著增加土壤pH值,分别增加12.9%、5.7%、4.7%和5.5%。石灰、生物炭与钙镁磷肥处理能显著降低土壤有效态Cd含量,降低作用表现为石灰>生物炭>钙镁磷肥,分别降低50.0%、33.7%与15.1%。石灰、有机肥、钙镁磷肥处理能显著增加水稻产量,增幅分别达16.2%、20.1%和11.1%。石灰处理的水稻籽粒中Cd含量下降幅度最大,达41.3%。石灰对Cd污染水稻田土壤修复方面表现出高效的修复潜力,可为浙江省水稻田Cd污染土壤修复治理提供科学依据。     

不同土壤调理剂对桂东中度镉污染农田的修复效果

为桂东地区镉污染农田的安全生产提供依据,在桂东中度镉污染农田开展田间试验,比较诺地康、隆昌LC-SOl、格丰GF-TD2、格丰GF-TP3和石灰5种不同的土壤调理剂对土壤pH、土壤有机质、全镉、有效态镉和糙米镉含量的影响,探明不同土壤调理剂在中度镉污染农田上的修复效果。结果表明：与对照相比,施用5种土壤调理剂均显著提高土壤pH,土壤pH增加0.26～0.91个单位;土壤有效态镉含量显著降低31.8%～56.6%;水稻糙米中的镉含量降幅为45.9%～80.8%,土壤pH与土壤有效态镉含量密切相关,土壤有效态镉含量与土壤pH呈极显著负相关（R=-0.676）;但5种土壤调理剂对水稻产量、土壤全镉含量和土壤有机质含量影响较小。从水稻产量、土壤pH、土壤有效镉含量和糙米镉含量来看,格丰GF-TP3土壤调理剂对土壤有效态镉含量和糙米镉含量的控制效果最佳,其降幅分别为56.6%和80.8%。     

秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响.结果表明,秸秆还田显著提高了2 种镉污染土壤的pH值.镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA 提取态镉含量,秸秆还田后2 周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%～33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显.模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA 提取态镉含量影响不明显.镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%.还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量.     

施用锌肥对水稻吸收不同污染水平土壤中镉的影响

通过田间小区试验研究了3种镉污染水平土壤上施用锌肥对水稻植株镉积累的影响。结果表明:叶面喷施锌肥能抑制水稻籽粒中镉的积累,在轻度、中度和重度镉污染的土壤上叶面喷施锌肥后水稻籽粒中镉含量分别比对照(不施锌肥)降低了25.93%、20.51%和16.17%;土施锌肥对轻、中度污染土壤上生长的水稻籽粒中镉积累有明显的抑制作用,分别比对照下降了37.04%和28.21%,但在重度污染土壤中土施锌肥增加了水稻籽粒中镉的积累,比对照增加了13.23%。     

不同秸秆炭的制备及其对镉污染黄壤中镉的钝化效果

为优化秸秆炭的生产工艺及修复治理镉污染黄壤提供依据,选择水稻秸秆和玉米秸秆为试验材料,筛选优化秸秆炭的产炭温度与时间;并研究不同秸秆炭施用量(土壤重量的1%、2. 5%和5%)对镉污染黄壤中镉的钝化效果。结果表明:不同热解条件下,秸秆炭的产率为8. 7%～30. 5%,以400℃热解炭化2 h的产炭率最优,为30. 5%,较相同温度下热解炭化3 h和1 h的产炭率分别提高5. 8%和9. 3%; 1%、2. 5%和5%的3个施用量处理的水稻秸秆炭土壤可交换态镉含量较对照(不施用秸秆炭)分别降低34. 00%、54. 67%和41. 00%,玉米秸秆炭各处理土壤可交换态镉含量较对照分别降低14. 00%、42. 33%和52. 67%,土壤螯合态镉和残渣态镉的含量有所增加;在一定用量范围内,施用2种秸秆炭均能够降低黄壤中镉的有效性,以2. 5%的水稻秸秆炭和5%的玉米秸秆炭施用水平对其钝化效果最佳。     

石灰和牡蛎粉对酸性镉污染农田粉葛增产降镉效应

为探究含钙物质对酸性镉污染农田粉葛生长及镉富集特征,以江西省新余市酸性镉污染土壤为研究对象,研究了施用石灰和牡蛎粉2种钙素材料对土壤化学性质、粉葛各部位镉含量及生物量的影响。结果表明,与对照比,施钙(石灰、牡蛎粉)处理显著提高了土壤pH(0.85～0.87个单位),显著降低了土壤有效态镉含量(53.85%),施钙处理还降低了镉在粉葛体内富集。与对照相比,石灰处理粉葛总生物量、产量和收益分别增加了34.26%、38.20%和107.15%,块根和葛粉中镉含量分别降低了34.09%和15.38%。与对照相比,牡蛎粉处理粉葛总生物量、产量和收益分别增加了42.46%、38.07%和173.08%,块根和葛粉中镉含量分别降低了63.64%和69.23%,其中以牡蛎粉处理的增产降镉效果最佳。相关分析表明,粉葛生物量及产量与土壤pH呈显著正相关(P<0.05),与土壤镉含量呈显著负相关(P<0.05);粉葛各部位镉含量与土壤pH呈显著负相关(P<0.05),与土壤中镉含量呈显著正相关(P<0.05)。综上,在镉污染耕地上施用牡蛎粉(2 250 kg·hm^-2     

"大三元"土壤调理剂各组分对酸性镉污染稻田的修复效果

为研究"大三元"土壤调理剂各组分对土壤镉、pH和稻米镉影响,选取中度镉污染土壤开展水稻田间试验。试验结果表明:"大三元"土壤调理剂各组分能够提高土壤pH值,降低土壤有效镉和稻米镉含量,提高水稻产量;其中复合微生物肥料能够降低早晚稻米镉含量29%和28%,降低早晚稻土壤有效镉36%和35%,全年两季水稻累计增产5.1%。复合微生物肥料的施用可以降低土壤有效镉和稻米镉,增加水稻产量。     

不同稳定化材料对水稻吸收转运镉的影响

本研究选取4种不同稳定化材料对镉污染水稻田进行田间对比试验研究。结果表明,镉污染土壤中分别添加甲壳素、生物炭、石灰、土壤调理剂4种不同稳定化材料均能显著增加土壤pH与有机质含量,同时降低土壤中有效态Cd含量和水稻植株各部分Cd含量。本试验条件下,添加石灰处理组效果最佳,土壤pH与有机质含量分别比对照增加了1.56个单位与32.57 g·kg^-1,水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量分别比对照降低了3.20、1.23、0.34与0.23 mg·kg^-1,能有效降低土壤中的Cd由水稻根系转运至地上部。     

不同粒径贝壳粉对水稻吸收镉与硒的影响

为明确不同粒径贝壳粉对土壤镉、硒有效性及水稻吸收累积镉与硒的影响差异,采用田间试验,设置等量不同粒径贝壳粉施用处理,通过测定水稻植株各部位镉和硒含量,结合土壤pH、土壤有效态镉和有效态硒及其价态含量,对比分析不同粒径贝壳粉对水稻吸收累积镉和硒的影响。结果表明:施用贝壳粉可显著提高稻田土壤pH,降低土壤有效态镉含量,且贝壳粉粒径越小,效果越显著,10、60、200目贝壳粉处理的土壤有效态镉含量分别比对照(常规种植)降低8.68%、10.84%和17.50%,同时稻田土壤有效态硒含量得以提高,并以交换态硒为主,贝壳粉粒径越小,越利于交换态硒向+6价硒转化;施用贝壳粉可促进水稻降镉富硒,糙米镉含量比对照降低9.62%～49.02%,硒含量提高4.31～5.58倍,且水稻体内镉含量与硒含量呈显著的负相关性,其中60目和200目贝壳粉处理的糙米镉含量均符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)的要求。研究表明,在实际生产中可选用粒径60目以上的贝壳粉作为镉污染农田稻米降镉富硒的修复材料。     

钾硅肥施用对水稻吸收铅、镉的影响

为探讨钾硅肥施用对水稻铅、镉吸收及土壤中铅、镉生物有效性的影响,将施肥和重金属钝化修复良好结合在一起提供依据,采用盆栽试验,研究了钾硅肥施用对水稻生物量、钾素积累量、铅/镉含量和土壤中有效态铅/镉含量及其变化的影响。结果表明,钾硅肥施用可以显著提高水稻植株各部位生物量和钾素累积量,与不施钾处理相比,水稻生物量和钾素积累量分别增加了40.4%~47.0%和170.0%~252.0%;钾硅肥的施用显著降低了水稻茎、叶和籽粒中铅和镉的含量,与施用硫酸钾处理相比,水稻茎、叶、籽粒中铅和镉的含量分别降低了23.6%、35.6%、28.7%和15.6%、29.7%、26.8%,且随着钾硅肥用量的增加,水稻地上各部位铅和镉的含量显著降低,但水稻根部重金属含量并无显著差异。土壤中有效态铅、镉经过一季水稻种植后均有不同程度降低,钾硅肥处理和硫酸钾处理土壤有效铅、镉含量并无明显差异。钾硅肥的施用既满足了水稻对钾素的需求,又降低了水稻地上各部位对土壤重金属的吸收。     

混合改良剂对土壤和水稻糙米镉积累的影响

混合改良剂(RM)由石灰、沸石、过磷酸钙和生物质炭按71:23:5:1质量比配制而成。为研究该混合改良剂的施用效果,按4个添加量水平(0、0.1%、0.2%和0.5%)在杭州市富阳区和桐庐县镉污染稻田分别进行田间试验。结果表明,与对照比较,富阳和桐庐试验点产量分别增加3.0%~16.3%和2.3%~10.6%,产量增加最大为RM2(0.2%)处理;富阳和桐庐试验点各处理在水稻生长期明显降低了土壤有效态镉含量,其中,在成熟期土壤有效态镉含量分别降低了9.0%~30.3%和7.1%~29.4%,同时,对改良土壤pH值有一定的实效性;各混合改良剂处理水稻糙米镉含量降低至GB 2762—2017《食品中污染物限量》0.2 mg·kg^-1标准值以下,其中,水稻品种秀水11低吸收镉特征优于甬优5550。此混合改良剂对治理酸性稻田土壤重金属镉污染有明显效果。     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd 和Pb 污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤pH值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd 和Pb 的含量,且土壤pH 值与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd 和Pb 的含量,其中水稻糙米Cd 降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb 含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd 和Pb 的含量与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤pH 值、土壤养分含量、土壤有效态Cd 和Pb 的含量以及水稻Cd和Pb 的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd 和Pb 污染稻田土壤有较好的修复效果。