植物轮作模式对镉污染农田的修复潜力

为探讨不同植物镉（Cd）的积累特征及对Cd污染土壤的修复潜力,筛选便于推广的中轻度Cd污染农田土壤的植物修复模式,通过田间试验,利用不同吸Cd特性的水稻、油菜、油葵和伴矿景天等植物进行组合轮作,对土壤Cd有效性、植物不同部位Cd含量、富集系数、Cd积累量及移除量进行研究。结果表明：供试植物对土壤Cd的积累能力较强,除伴矿景天外,植物不同部位Cd的富集系数为1.03~8.82,不同轮作模式两茬植物地上部Cd积累量分别为13.81~81.34 g·hm^-2和21.54~74.12 g·hm^-2。不同轮作模式Cd移除量表现为伴矿景天与Cd高积累品种晚稻轮作（SPOS）>伴矿景天与Cd高积累油葵轮作（SPHA）>当地主栽品种早稻与Cd高积累品种晚稻轮作（CKOS）>当地主栽品种早稻与当地主栽品种晚稻轮作（CK）>Cd高积累品种油菜与Cd高积累品种晚稻轮作（HNOS）,其中最大移除量达150.34 g·hm^-2。第一茬植物收获后,伴矿景天降低土壤Cd含量和有效态Cd含量的效果最好,最高分别下降了15.66%和37.14%,而第二茬植物收获后,土壤有效态Cd含量均升高了95.51%以上,有利于下一年植物的吸取修复。油菜地上部Cd积累量最低,但其土壤有效态Cd含量较试验前升高了20.00%,且油菜生长期与伴矿景天接近,因此适宜与伴矿景天间套作。综上所述,伴矿景天与高积累晚稻轮作、伴矿景天与高积累油菜间套作对中轻度Cd污染农田修复潜力较大,可作为湘中Cd污染农田修复治理的种植模式。     

红叶甜菜-花生和油葵-花生轮作修复土壤Cd的能力

利用生物量高的经济作物进行轮作,可在加快修复土壤Cd污染进程的同时获得一定的经济效益。本研究在长沙市望城区群力村Cd轻度污染的土壤进行冬季种植红叶甜菜、夏季复种植花生和春末种植油葵、夏季复种植花生的轮作模式试验,探究重金属修复潜力。结果表明：花生、油葵、红叶甜菜各部位Cd富集系数除花生果实外均大于1,对Cd均有较强的富集能力。油葵-花生、红叶甜菜-花生轮作模式种植一季可提取土壤Cd总量分别为40.80 g·hm^-2和53.34 g·hm^-2。红叶甜菜-花生轮作将土壤Cd含量由0.316 mg·kg^-1降至0.286 mg·kg^-1,油葵-花生轮作一季将土壤Cd含量由0.316 mg·kg^-1降至0.283 mg·kg^-1。研究表明,红叶甜菜-花生、油葵-花生轮作模式均对土壤重金属Cd有较好的修复潜力。     

不同黄麻品种对重金属镉和铅的吸收与富集规律

【目的】探究不同生育期黄麻对重度污染土壤中镉(Cd)和铅(Pb)的吸收与富集规律,为重金属污染土壤的生物修复及菜用黄麻种植地选择提供参考依据。【方法】以桂麻菜1号、桂麻菜2号、福农1号和福农4号4个黄麻品种为试验材料,种植于Cd和Pb重度污染的土壤上,采用微波辅助消解—电感耦合等离子体原子发射光谱法分别于苗期、开花期和成熟期测定其根系、麻皮、麻骨、叶片(种子)的Cd和Pb含量,同时测定各部位的生物量,并分析其对Cd和Pb的富集系数和转移系数及累积量的变化规律。【结果】福农4号在开花期和成熟期总生物量分别为21.53和26.18 t/hm~2,均高于其他3个品种。4个黄麻品种各生育期各部位的Cd和Pb含量排序均为根系叶片(种子)麻皮麻骨。桂麻菜2号、福农1号和福农4号的根系、麻皮、麻骨及桂麻菜1号麻皮和麻骨的Cd含量在各生育期的排序均为苗期成熟期开花期,各部位的Pb含量在各生育期排序均为成熟期开花期苗期;各生育期各部位Cd和Pb的富集系数和转移系数均小于1.000;各生育期Cd和Pb的积累量排序为成熟期开花期苗期;Cd和Pb累积量最高的分别为成熟期时的桂麻菜1号(50.160 g/hm~2)和福农1号(64.025 g/hm~2)。【结论】4个黄麻品种作为蔬菜种植时需调查清楚种植土壤的重金属背景值,以保障其食用安全;桂麻菜1号可作为土壤Cd污染修复植物推广应用。     

不同红麻品种的土壤重金属污染修复潜力对比研究

为明确红麻的土壤重金属污染修复潜力,以7个国内代表红麻品种为试验材料,种植于Zn、Cu、Cr、Cd、Ni复合污染(P综合=6.2)土壤。在纤维成熟期测定红麻产量,以及叶片、茎秆、根系重金属含量,并计算红麻重金属转移系数、富集系数以及重金属转移量。结果表明:杂交组合红优2号在两年试验中,生物量均为最佳,分别为10.1 t·hm~(-2)和16.7 t·hm~(-2);红麻不同器官的重金属累积差异显著,叶片和根系重金属累积量均高于茎秆,但富集系数均低于1,未达到高富集植物特征;湘红1号转移系数优于其他品种,其中重金属Cd的转移系数达到1.39;红麻单季最高可转移重金属Cu 185.3 g·hm~(-2)(福红991)、Zn 1 012.9 g·hm~(-2)(湘红1号)、Cd25.7 g·hm~(-2)(浙8310)、Cr 40.8 g·hm~(-2)(H368)、Ni 34.8 g·hm~(-2)(H368)。研究表明:红麻生物量大,重金属耐性高,具有一定经济价值,但重金属提取能力不强,可适用于重金属污染土壤的复垦。     

酸与Cd污染农田的植物修复及健康风险评价

在广西环江县酸与Cd复合污染土壤的大田条件下,研究种植超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)和经济作物甘蔗(Saccharum officinarum L.)对污染农田土壤的治理和修复效果,并分析龙葵和甘蔗对人体的健康风险。植物修复材料研究结果表明,龙葵中Cd的最高含量可达16.83 mg·kg^-1(试验区土壤Cd含量0.71 mg·kg^-1),富集系数大于1,表现出良好的Cd富集植物特性;甘蔗中Cd的最高含量为0.54 mg·kg^-1,富集系数小于1。若按当地正常种植模式计算,龙葵从土壤中提取Cd的量可达100 g·hm^-2以上,提取效率达6%以上,通过种植龙葵将试验区的土壤Cd修复到GB 15618-1995《土壤环境质量标准》的二级标准限值以内最短只需9年左右。因此,种植龙葵对当地酸与Cd复合污染土壤的治理和修复是可行的。试验区土壤中Cd含量分析结果表明,不同土壤处理模式下,添加石灰和氢氧化钠处理龙葵修复效率最高,可达4.44%。对植物的食用健康风险分析结果表明,将龙葵作为蔬菜食用,其可食用部位的Cd含量为5.21~6.83 mg·kg^-1(干重),远远超出食品安全国家标准GB 2762-2012《食品中污染物限量》限值,当地居民平均每日摄入Cd的量为5.38~17.39 μg·kg^-1·d^-1(鲜重),超出FAO/WHO提出的重金属Cd人均每日允许摄入限量标准(PTDI),引起的重金属暴露风险指数大于1,具有较高的潜在风险,因而当地居民不宜继续食用;食用实验区种植的甘蔗生产的蔗糖引起的重金属暴露风险指数小于1,但由于蔗糖中Cd的含量均超出国家标准限值,具有一定的健康风险,需改变甘蔗综合利用方式。     

7种紫花苜蓿对云南某铅锌矿区土壤镉铅的累积特征及品种差异

以云南某铅锌矿周边的农田为试验地,以7个紫花苜蓿（Medicago Sativa L）品种为植物材料开展田间大棚试验,研究各品种的株高、生物量、镉铅含量及累积量、富集系数和转移系数等指标,探讨不同紫花苜蓿对镉、铅的吸收累积特征及存在的品种差异。结果表明,从富集系数看,至开花期时（120 d）,Cd富集能力最强的品种为"游客",其Cd富集系数为0.054,地上部Cd含量为0.22 mg·kg^-1,地上部Cd累积量为40.58 μg·m^-2,分别为Cd富集能力最弱品种"WL525HQ"的245%、200%和245%。Pb富集能力最强的品种为"国产",其Pb富集系数为0.035,地上部Pb含量为2.67 mg·kg^-1,地上部Pb累积量为282.2 μg·m^-2,分别为Pb富集能力最弱品种"WL525HQ"的152%、153%和110%。多数受试品种对Cd、Pb具有较强的转运能力,其中对Cd转运能力最强的品种为"三得利",其转运系数为1.545,是最弱品种"国产"的172%;对Pb转运能力最强的品种为"国产",其转运系数为2.048,是最弱品种"多叶"的171%。综上,受试紫花苜蓿品种对Cd、Pb的吸收累积存在一定品种差异,若以地上部金属含量为指标,"游客"为Cd高累积品种,"国产"为Pb高累积品种,"四季旺"为Cd低累积品种,"WL525HQ"为Pb低累积品种。     

硫铁矿区污染土壤镉铅高富集蓖麻品种筛选

蓖麻（Ricinus communis L.）是一种有价值的能源作物,筛选适合在硫铁矿区严格管控类耕地上种植的Cd、Pb高富集蓖麻品种,可以合理地利用污染农田且能生产生物能源。选取18个蓖麻品种,通过大田试验,研究Cd、Pb胁迫下蓖麻的生物量及产量、根际土壤Cd、Pb含量及不同蓖麻品种Cd、Pb的提取量、富集与转运差异、根际土壤重金属有效态等。结果表明,不同蓖麻品种的全株生物量及果实的产量之间差异明显;重金属Cd、Pb在蓖麻不同组织的分布情况均为根>茎>叶>壳>籽粒,18个品种蓖麻Cd的富集系数均大于1,Pb的富集系数均小于1,同一个品种茎叶Cd的转运系数均高于果实Cd转运系数,茎叶Pb的转运系数除BM-6外,均高于果实Pb的转运系数; Cd的最大提取量为42.67 mg·株^-1,Pb的最大提取量为1 482.22mg·株^-1;根际土壤有效态Cd、Pb含量均高于背景值,有效态Cd含量为1.25~2.82 mg·kg^-1,有效态Pb含量为72.20~108.79 mg·kg^-1;通过聚类分析,品种BM-6、BM-7、BM-11、BM-13、BM-15和BM-18为蓖麻Cd、Pb高富集的品种。根据蓖麻生物量和产量,植株Cd、Pb含量及提取量,富集及转运系数,根际土壤有效态及酶活性等指标进行综合评价,认为BM-2、BM-6、BM-7、BM-15和BM-18共5个品种可作为Cd、Pb高富集蓖麻品种在严格管控类耕地上推广种植,其中效果最好的品种是BM-18。     

基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价

受污染农田修复技术应用效果的综合评价,在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。本文针对自主研发的改良剂,在我国华南地区受镉（Cd）污染的水稻种植区开展野外大田试验,重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化,探索改良剂施用对土壤质量的影响;选择DTPA浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量（CEC）、糙米Cd和稻谷产量构建指标体系,利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。结果表明,当改良剂施用量为6 000 kg·hm^-2和7 500 kg·hm^-2时,DTPA浸提态Cd含量分别减少10.5%和8.8%。当改良剂用量为6 000 kg·hm^-2时,有机质含量减小6.3%;改良剂没有显著影响碱解氮、有效磷和CEC含量,但是显著提高了速效钾含量。当改良剂用量为1 500 kg·hm^-2时,糙米Cd含量增加23.9%;当改良剂用量≥4 500 kg·hm^-2时,糙米Cd含量显著低于国家标准,且修复效率（RE）均超过40%。当改良剂用量为4 500 kg·hm^-2时,稻谷产量增加18.7%。采用动态加权综合评价模型研究发现,当用量为6 000 kg·hm^-2时,改良剂修复Cd污染稻田的综合效果最佳。     

重度镉污染农田蚕豆对镉的富集与转运效率

以湘蚕鲜1号为材料,在重度Cd污染农田进行大田试验,分析不同时期蚕豆各器官镉含量、富集系数、转运系数,探明不同Cd污染农田对蚕鲜1号富集、转运Cd的影响,为在不同Cd污染地区蚕豆种植结构调整提供技术支撑.结果表明:2种Cd污染土壤条件(Cd1:土壤有效镉含量0.79 mg/kg;Cd2:土壤有效镉含量0.87 mg/k...     

超富集植物叶用红菾菜(Beta vulgaris var.cicla L.)及其对Cd的富集特征

超富集植物是重金属污染土壤植物提取修复的基础,超富集植物的筛选一直都是污染土壤植物修复研究的热点及前沿。采用盆栽实验对7种农作物积累Cd的特征进行研究,结果表明,叶用红菾菜对Cd具有较高的富集系数和转移系数。在此基础上,采用盆栽浓度梯度试验对叶用红菾菜对Cd的富集潜力及富集特征进行了系统研究。结果表明,在Cd污染水平为20mg·kg~(-1)条件下,叶用红菾菜地上部Cd含量超过了100mg·kg~(-1)这一国际公认的Cd超积累植物应达到的临界含量标准;且其对Cd的富集系数和转移系数均大于1;同时,与对照相比,植物的生长未受到抑制,这表明叶用红菾菜是一种Cd超积累植物,为Cd污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

稻秆炭与巨菌草联合对铜镉污染土壤的修复

通过野外小区试验施加不同用量(0、5000、10000、15000、20000 kg·hm^-2)的稻秆生物炭(稻秆炭),探究施用稻秆炭对巨菌草修复铜镉复合(Cu-Cd)污染土壤的影响,并评价稻秆炭与巨菌草联合修复重金属污染土壤的潜力和优势。结果表明,稻秆炭施用可明显提高巨菌草在Cu-Cd污染土壤中的成活率,提高其地上生物量;稻秆炭的施用降低了土壤有效态Cu、Cd和全量Cd含量,在一定程度上降低了巨菌草对Cu的富集,但同时促进了巨菌草对Cd的富集,于5000 kg·hm^-2处理下增幅最大,其根、茎、叶的Cd吸收量分别增加60.75%、230.31%和83.34%;稻秆炭施用显著增加了巨菌草地上部重金属绝对富集量,Cu最高达3741.04 g·hm^-2(用量为10000 kg·hm^-2),Cd最高达167.81 g·hm^-2(用量为5000 kg·hm^-2);各处理的修复边际效率显示,5000 kg·hm^-2稻秆炭施用量更经济、有效。研究表明,稻秆炭施用提升了巨菌草地上部对Cu、Cd的富集水平,其联合修复潜力巨大。     

镉污染耕地大豆安全生产模式的探究

为探索大豆在我国南方镉（Cd）污染耕地上安全可行的种植模式,本研究通过低积累品种筛选,结合钝化剂施用,在镉污染安全利用区[土壤总镉含量为（0.49±0.04）mg·kg^-1,pH为6.31]开展田间试验。结果表明：各品种大豆籽粒镉含量均未超过国家限量标准,其中浙农6号、浙鲜9号、浙鲜12号和浙鲜19号具有镉低积累性状。将上述4个品种在镉污染严格管控区[土壤总镉含量为（1.69±0.25）mg·kg^-1,pH为4.65]开展不同钝化剂施用量对大豆镉积累能力影响试验,发现1 500 kg·hm^-2钝化剂施用下,4个品种大豆籽粒镉含量下降30.4%~79.0%,其中浙鲜9号、浙鲜12号籽粒镉含量降至0.13 mg·kg^-1,符合国家食品安全限量标准（0.2mg·kg^-1）。3 000 kg·hm^-2钝化剂施用量下大豆籽粒镉积累能力与1 500 kg·hm^-2无显著差异。1 500 kg·hm^-2钝化剂处理分别使浙农6号、浙鲜9号和浙鲜12号的产量提高了14.7%、16.7%、16.1%。研究表明,施用1 500 kg·hm^-2钝化剂可使浙鲜9号与浙鲜12号大豆籽粒中镉含量降低至国家食品安全限量标准内。     

不同小麦品种对大田中低量镉富集及转运研究

为解决Cd污染带来的粮食安全问题及为小麦品种推广应用提供品种特征数据资料,采用田间调查的方法,于黄淮海平原9个小麦种植区采集了59个小麦品种,共计91组土壤-植物点对点样品,基于小麦不同部位Cd含量、茎叶Cd转移系数(TF)及籽粒Cd富集系数(BCF)值等指标对不同小麦品种Cd富集能力进行比较研究;采用聚类分析,以不同基因型小麦的BCF为筛选条件,对59个小麦品种进行了分类。结果表明:除济源外(2.292 mg·kg~(-1)),研究区表层土壤Cd污染状况整体尚好(0.107~0.212 mg·kg~(-1));济源小麦品种籽粒Cd含量范围为0.119~0.150 mg·kg~(-1),其他样点为0.005~0.030 mg·kg~(-1);TF变化区间为0.093~0.500,最大与最小值间相差约4.4倍;BCF变化区间为0.047~0.165,最大与最小值间相差约2.5倍。经聚类分析把不同品种小麦Cd的BCF值分为五类,并筛选出冀麦518、衡0628、衡09观29三个低Cd富集小麦品种。通过BCF推算,在保障籽粒Cd含量不超过食品安全限量标准的前提下,59个小麦品种基本上都可以在国家规定的二类Cd污染土壤上种植,其中,有27个小麦品种还可以在三级Cd污染土壤上种植。     

双季稻区镉污染稻田水稻改制玉米轮作对镉吸收的影响

为研究低镉(Cd)污染(Cd为0.35 mg·kg~(-1))稻田改制的农产品安全利用技术,通过双季稻区早-晚稻轮作,玉米-玉米轮作、水稻-玉米轮作和玉米-水稻轮作试验,研究不同轮作制度下土壤有效Cd、作物不同器官Cd含量,Cd富集系数、转移系数和土壤养分的变化。结果表明:不同轮作制度下,水稻根、茎叶和稻米中Cd的平均含量分别为3.66、1.30 mg·kg~(-1)和0.36 mg·kg~(-1);玉米根、茎叶和籽粒中Cd的含量分别为0.50、0.12 mg·kg~(-1)和0.03 mg·kg~(-1);水稻根系、茎叶和籽粒的富集系数平均分别为11.96、4.27和1.19,玉米的分别为1.73、0.50和0.13;水稻的根系向茎叶和茎叶向籽粒转运的转运系数分别为0.36和0.28,玉米的为0.24和0.20;晚稻籽粒Cd含量高于早稻,秋玉米Cd含量高于春玉米;土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾不影响作物对Cd的吸收;种植玉米比同季水稻略有增产。研究表明,在Cd轻度污染地区,晚稻改种玉米能保障粮食作物安全,是一种值得推荐的种植制度。     

冬油菜替代种植技术对华北典型镉铅污染农田适用性研究

为探究冬油菜替代种植技术在我国华北地区镉(Cd)、铅(Pb)污染农田土壤中的适用性特征,本研究在河南省济源市Cd、Pb污染农田开展田间试验,选用冬油菜(Brassica napus)秦油1号和三月黄为供试植物,在不同大气沉降和土壤污染程度条件下研究两种供试油菜不同部位中Cd、Pb含量及富集量,油菜对土壤中Cd、Pb的去除率,以及菜籽油和饼粕中Cd、Pb含量。结果表明,秦油1号油菜生物量普遍高于三月黄。三月黄油菜对Cd富集量较高,达9.469 g·hm^-2,秦油1号对Pb富集量较高,达53.856 g·hm^-2,整体上两种油菜对土壤中Cd的去除率(0.081%～0.843%)高于对Pb的去除率(0.000 6%～0.074 3%)。在大气沉降程度较低但土壤污染严重的试验区,两种油菜吸收的Cd均集中在茎部,Pb集中在根部;而在大气沉降程度较高的试验区,不同的土壤污染程度下,油菜将吸收的Cd、Pb更多富集在荚部。在常规物理压榨和丁烷低温萃取两种不同制油工艺处理下,菜籽毛油和饼粕中Cd、Pb含量均较低,符合国家相关标准,菜籽油可安全食用,油菜饼粕可作...     

不同工业大麻品种对田间5种重金属吸收积累特性的比较

为了分析不同工业大麻品种对不同重金属富集与转移的差异,以云南5个工业大麻主栽品种（ym1~ym5）为试验材料,修复云南矿区重金属污染严重的农田。结果表明： 5个工业大麻品种中,成熟期的根系对Pb和Cd吸收量最大的为ym1,对As、Cu和Zn吸收量最大的为ym3,而ym5对Pb、Cu、Cd和Zn吸收量皆最小;茎叶对As、Cu和Cd吸收量最大的为ym3,对Pb和Zn吸收量最大的分别为ym1和ym2;种子对Pb和Cd吸收量最大的为ym2,对As和Cu吸收量最大的为ym5,对Zn吸收量最大则为ym3,ym1种子对Pb、As和Cu吸收量皆最小,对Cd、Zn吸收最小的品种分别为ym4和ym2;5个品种表现为除Cu外,茎叶富集系数皆大于根,根系向茎叶的转运系数均大于1。研究表明,ym1可作为Pb污染修复植物,ym3可作为As、Zn、Cu和Cd污染修复的适推品种。     

覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响研究

为探讨覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响,以湖南某休耕地试验区为供试农田,研究了镉锌超积累植物伴矿景天在垄上覆膜和未覆膜两种栽培条件下,移栽后不同时间的植物生物量、地上部镉浓度变化与吸取修复动态。结果表明:伴矿景天的单株鲜质量和干质量在移栽后157～214 d范围内增速最快。覆膜和未覆膜处理的单株鲜质量增速分别为3.92 g·d~(-1)和3.25 g·d~(-1),单株干质量增速则分别为0.23 g·d~(-1)和0.17 g·d~(-1)。随着生长时间的延长,伴矿景天地上部镉浓度呈先降低后升高再降低的变化趋势;而吸镉量则因生物量的增加而呈现逐渐增大的趋势,其中在30～63 d范围内的日平均吸镉量较高(覆膜和未覆膜处理分别为3.62 g·hm~(-2)·d~(-1)和3.10 g·hm~(-2)·d~(-1)),最小值为移栽初期的0～30 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.90 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.26 g·hm-2·d~(-1))和生育后期的214～240 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.20 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.25 g·hm-2·d~(-1))。覆膜和未覆膜处理下,伴矿景天的镉总吸收量分别为447.00 g·hm~(-2)和329.85 g·hm~(-2);供试田块0～20 cm土层土壤镉去除率分别为16.18%和12.16%。研究表明,相对于未覆膜处理,覆膜能显著提高伴矿景天地上部生物量、镉吸收量及对污染土壤中镉的吸取修复效率。