硫肥对伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探索穴施硫粉和硫酸亚铁肥对伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复中性Cd污染土壤的影响,筛选不同硫肥最佳施用量以提高植物提取效率,在阳朔县兴坪镇思的村土壤Cd全量为0.65 mg·kg^-1的农田上,采用田间小区试验方法,设计穴施低、中、高剂量硫粉、硫酸亚铁等7个处理,对比监测了强化修复前后土壤pH、Cd全量、有效态Cd含量和伴矿景天生物量及Cd含量。结果表明：与不施用硫肥的处理（CK）相比,60 d后穴施不同硫肥处理有效降低了土壤pH,提高了土壤有效态Cd含量,同时有效提高了伴矿景天地上部生物量和Cd含量。通过处理效果与成本对比可知,每公顷穴施79 kg硫粉、252 kg硫酸亚铁效果较好,与CK相比,土壤pH分别降低了0.94、0.67个单位,土壤有效态Cd含量分别提高了111.5%、169.5%,伴矿景天地上部生物量分别提高了11.9%、40.7%,地上部Cd含量分别提高了48.5%、132.1%,地上部Cd提取量分别提高了65.8%、226.3%。研究表明,硫粉和硫酸亚铁肥均是伴矿景天修复中性Cd污染农田土壤的潜在强化提取剂,且硫酸亚铁处理修复效率显著高于硫粉处理。     

不同增强试剂对二维电场下伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探讨添加不同增强试剂对二维电场下伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复镉（Cd）污染土壤的影响,采用室内盆栽试验,通过构建棒状石墨阳极在花盆四周,垂直网状不锈钢阴极在土壤表层的二维电场,研究了硫粉、菌菇渣溶解性有机质（DOM）和柠檬酸等不同增强试剂及固定直流电场和反转电场等不同电场模式对土壤理化性质、Cd迁移转化、伴矿景天生长和Cd吸收的影响。结果表明：无电场条件下,施加硫粉能使土壤pH下降0.5~1.0个单位,整体提高了土壤有效态Cd含量,并且显著提高了伴矿景天根部对Cd的积累,但显著降低了伴矿景天地上部生物量和地上部Cd积累量;施加DOM和柠檬酸可显著促进伴矿景天生长,但对伴矿景天吸收Cd影响较小,植物地上部Cd积累量分别是不添加增强剂的对照的1.43倍和1.60倍。施加固定直流电场使土壤表层总Cd发生迁移,增加了植物根区土壤总Cd含量,但并未使底层土壤总Cd向表层土壤迁移;反转电场缓解了土壤pH和有效态Cd的变化,使表层土壤总Cd向底层迁移。直流电场与DOM和柠檬酸共同作用时,固定直流电场和反转电场均显著抑制了伴矿景天的生长和对Cd的积累,电场对伴矿景天生长和Cd吸收的影响占主导地位;直流电场与硫粉共同作用时,硫粉对伴矿景天生长和Cd吸收的影响起主要作用。整体上,固定直流电场相较反转电场可增加植物对Cd的吸收,反转电场相较固定直流电场能增加植物生物量。固定直流电场与硫粉共同作用可显著增加伴矿景天根系Cd浓度,其对地上部的Cd吸收也有促进作用。研究表明,在利用伴矿景天修复碱性污染土壤时,电场+硫粉处理可作为一种有效的强化措施,但是硫粉的施用量需要进一步优化。     

天然有机酸强化伴矿景天提取镉的潜力与机制

为探究天然有机酸对伴矿景天吸收和富集Cd的影响,采用土培盆栽试验方法,以伴矿景天组培苗和扦插苗作为2种供试景天苗,并设计不施强化剂处理和基施5 mmol·kg^-1柠檬酸、基施5 mmol·kg^-1苹果酸2种强化剂施用处理,监测了土壤pH、有效态Cd含量和伴矿景天生物量、Cd含量及根系微区Cd²⁺吸收速率。结果表明：与不施强化剂的对照组相比,基施5 mmol·kg^-1柠檬酸或苹果酸均可以降低土壤pH,提高土壤有效态Cd含量,有效促进伴矿景天的生长以及提高根部微区Cd²⁺吸收速率,分别使伴矿景天组培苗地上部Cd富集量提高了90.4%和61.6%,扦插苗地上部Cd富集量提高了73.8%和34.5%。强化方式相同时,伴矿景天扦插苗的生物量和地上部Cd含量显著高于组培苗。研究表明,基施5 mmol·kg^-1柠檬酸是强化伴矿景天修复Cd污染农田土壤的有效方法,扦插苗在Cd污染土壤的生长适应性与修复效率方面较组培苗表现得更好。     

3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响

种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径,明确其对土壤镉（Cd）有效性及水稻吸收积累Cd的影响,对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义。采用田间小区试验,设置等量（2 250 kg·hm^-2,干质量）紫云英、油菜秆和有机肥施用处理,通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd （DTPA-Cd）、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量,结合土壤理化指标和酶活性变化,对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理。结果表明： 3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳（DOC）、有机质含量和水稻产量,增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性,在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量。与CK相比,紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%（P<0.05）,Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高,水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%（P<0.05）。在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力,但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运。因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料,防止由此导致的稻米Cd积累风险。     

钾肥强化植物间作修复镉锌污染土壤效应研究

小麦间作伴矿景天是一种原位绿色、边生产边修复重金属污染土壤的有效方式,施用钾肥是保障小麦增产的主要措施之一。为了研究不同类型和用量的钾肥对小麦间作伴矿景天修复镉(Cd)、锌(Zn)污染土壤的强化效果,采用室外盆栽试验方法,以不施钾肥为对照处理,研究了不同类型钾肥(氯化钾、硫酸钾)及施用量(50、100 mg·kg^-1和200 mg·kg^-1,以K2O计)对土壤pH和Cd、Zn含量、小麦和伴矿景天幼苗生物量及其Cd、Zn积累量的影响。结果表明:相较于对照处理,施用氯化钾和硫酸钾均能降低土壤pH,且施用量增至200 mg·kg^-1时土壤pH值降幅最大,分别降低了0.322和0.411。氯化钾和硫酸钾对土壤有效态Cd、Zn含量的提升效果均随施用量的提高而增强,均提高了小麦幼苗与伴矿景天生物量并促进了对Cd、Zn的积累。施用钾肥后,土壤Cd的去除率在15.1%~23.8%,土壤Zn的去除率在1.75%~4.70%。研究表明,施用钾肥均对小麦间作伴矿景天修复土壤Cd、Zn污染具有良好的强化效应,且氯化钾施用量200 mg·kg^-1的修复效果优于其他处理。     

氮肥形态对伴矿景天生长和锌镉吸收性的影响研究

以锌镉超积累植物伴矿景天为供试植物,采用单边根袋法盆栽试验研究了铵态氮肥和硝态氮肥施用对植物根际和非根际土壤中Zn、Cd的化学行为,以及伴矿景天生物量和Zn、Cd吸收性的影响。结果表明,施用硝态氮肥更能提高根际土壤Zn和Cd的生物有效性,显著增大植物体内Zn和Cd浓度(P0.05),增率分别为38.2%和110%,但施用铵态氮肥更有利于促进伴矿景天的生长,增率为49.4%;氮肥形态对伴矿景天生物量的影响显著大于对植物地上部Zn、Cd浓度的效应,施用铵态氮肥显著提高Zn和Cd总吸收量,增率分别为53.3%和123%,施用硝态氮肥对其则无显著影响。施用铵态氮肥较硝态氮肥更能提高伴矿景天的污染土壤Zn、Cd吸取修复效率。     

铅冶炼污染石灰性土壤上冬小麦间作伴矿景天的探讨

通过田间试验探讨了在河南省某铅冶炼污染石灰性土壤上冬小麦与镉超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)间作的可行性。研究采用百农矮抗58和郑麦7698两个小麦品种,设置小麦单作和小麦与伴矿景天间作两种种植方式。结果表明,与单作相比,间作后土壤砷、镉和铅有效性均略有下降或持平。小麦与伴矿景天间作后,籽粒砷、镉和铅含量未出现显著差异(P>0.05),试验条件下小麦籽粒镉含量超过国家标准GB 2762—2012限值。间作伴矿景天地上部镉平均含量为23.4 mg·kg^-1,小麦品种对伴矿景天地上部镉含量无明显影响。间作伴矿景天地上部对镉的积累量为2.12 g·hm^-2。小麦与伴矿景天间作后,土壤有效氮和有效磷含量均有一定程度的上升(增加幅度2.87%~42.0%),间作对小麦籽粒产量存在一定的抑制作用(产量下降0.578%~5.57%)。试验条件下,冬小麦间作伴矿景天未起到改善小麦籽粒品质的作用,且间作条件下伴矿景天对土壤的修复能力较低。     

赤泥对Ｃｄ污染稻田水稻生长及吸收累积Ｃｄ的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

淹水灌溉协同钝化剂对水稻Cd吸收和积累的影响

在严格管控区Cd污染稻田开展田间试验,探讨淹水灌溉协同石灰和土壤调理剂对土壤Cd的有效性,以及水稻Cd吸收和累积的影响。结果表明：淹水灌溉协同钝化修复技术可有效降低土壤Cd的有效性和水稻Cd的吸收和积累。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理下,土壤pH值较对照显著（P<0.05）提高0.97个单位,且土壤有效态Cd含量以及水稻根、茎和叶片Cd含量较对照分别显著（P<0.05）降低36.4%、63.0%、80.3%和42.4%,糙米Cd含量降至0.15 mg·kg^-1。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理还显著抑制Cd向糙米部位的累积。糙米Cd的富集系数和Cd累积量较对照分别显著（P<0.05）降低67.8%和62.8%。因此,淹水灌溉协同土壤钝化修复技术是一种有效实现Cd污染稻田水稻安全生产的措施。     

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。     

钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响,通过盆栽试验,将6种复配钝化剂[石海剂(LS)、石磷剂(LP)、石殖酸(LH)、海磷剂(SP)、海殖酸(SH)、磷殖酸(PH)]施用在Cd污染土壤中后种植玉米,间作超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行研究。结果表明,玉米与伴矿景天间作与单作相比较,玉米单株生物量显著上升了12.2%～52.4%,玉米植株Cd含量显著降低了10.0%～38.9%,玉米Cd转运系数显著降低,伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%～73.4%;两种种植模式中,石海剂处理下的玉米单株生物量最大,玉米茎叶中Cd含量最低,符合国家饲料卫生标准,玉米Cd累积量较对照显著降低;间作模式中,石海剂和石殖酸处理下,伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。     

不同浓度及不同来源纳米银对伴矿景天生长及重金属吸收的影响研究

近年来,随着纳米银(Ag NPs)的广泛应用,环境中银(Ag)浓度迅速增加,污泥中存在的Ag NPs的生态风险和环境危害尤其值得关注。采用温室盆栽法,设置Ag NPs+污泥与单独Ag NPs处理(Ag NPs浓度为0~10 mg·kg~(-1)),研究了不同浓度及不同来源Ag NPs对镉/锌(Cd/Zn)超积累植物伴矿景天生长和Ag、Cd、Zn 3种重金属元素吸收性的影响。结果表明:单独Ag NPs处理在0~10mg·kg~(-1)浓度范围内对伴矿景天生长未产生显著影响,但与单独Ag NPs处理相比,Ag NPs+污泥处理明显抑制了伴矿景天生长,导致其生物量显著下降(P0.05)。随着土壤中不同来源Ag NPs浓度的增加,伴矿景天地上部Ag浓度未有显著变化,但根中Ag浓度明显升高,最高浓度可达2.07 mg·kg~(-1),根部对Ag的富集系数(0.177~0.330)明显高于地上部(0.001 01~0.004 02);种植伴矿景天后土壤中Cd和Zn浓度未有明显变化,每盆植物地上部带走的Cd和Zn的量分别占供试土壤的2.62%~7.14%和2.39%~7.65%。因此,该研究条件下Ag NPs+污泥处理对伴矿景天生长的抑制作用与污泥施用有关,污泥中Ag NPs或单独添加的Ag NPs均未对伴矿景天的重金属吸收性产生显著影响。     

东南景天玉米轮作体系中黑网或黑膜覆盖对植物生长和镉锌含量的影响

通过小区试验对比黑网覆盖、黑膜覆盖以及空白对照的杂草控制率、作物产量以及重金属镉锌含量,衡量覆盖黑网控草的效果。结果表明:在东南景天小区试验中覆盖黑网对杂草的控制率3次分别为93.08%、93.12%、77.99%,覆盖黑膜对杂草的控制率3次分别为100%、98.39%、87.39%,两种控草方法均对杂草具有较好的控制效果;低Cd玉米小区试验的结果与之相似。与空白相比,覆盖黑网能显著增加东南景天产量、Cd含量和提取率;覆盖黑网的玉米小区追施喇叭口肥后地表径流营养元素(N、P、K)浓度低于覆盖黑膜,与对照相当。因此,覆盖黑网能够实现有效控制杂草,且施用化肥时可以不用掀开,适合在Cd污染土壤上应用。     

植物修复重金属和抗生素复合污染土壤微生物数量和酶活性的变化

养殖废水污灌易引发土壤重金属和抗生素复合污染,为探索植物修复下复合污染土壤重金属和抗生素变化对土壤微生物活性的影响,利用锌镉超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)修复贵阳市某复合污染菜地土壤,研究植物修复和常规种植模式下复合污染土壤微生物数量和酶活性。结果表明:伴矿景天修复后,土壤中重金属Zn、Cd和Pb总量分别降低13.2%、17.8%和12.2%;四环素、土霉素和强力霉素分别下降70.5%、57.4%和76.0%;磺胺甲恶唑、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺对甲氧嘧啶以及喹诺酮类氧氟沙星和恩诺沙星下降幅度为35.8%～62.3%;土壤细菌、真菌数量分别增加了18.8%和73.1%;土壤中脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶的活性分别提高了16.5%、65.4%和20.5%。常规种植芹菜(Apium graveolens L.)土壤中的重金属和抗生素含量也呈降低趋势,微生物数量和酶活性相应提高,但变化幅度小于伴矿景天修复土壤。在植物修复下土壤重金属含量降低,抗生素生物降解作用增强,污染物下降后,其对土壤微生物及酶的抑制减弱,可提高土壤生物活性,改善土壤微环境。     

水淹条件下秋华柳对Cd污染土壤化学性质的影响

为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在消落带水淹环境中对Cd污染土壤化学性质的影响,设置无镉处理组(Cd0)和镉浓度为2mg/kg的镉处理组(Cd2),水分设置为正常供水组及土壤表面以上5cm水淹组,所有处理组包括秋华柳种植组和无植物组.结果表明:1)秋华柳种植及水分处理均显著降低了土壤的pH值,使土壤酸碱度趋向于中性.2)所有处理及其交互作用未对土壤有机质质量分数表现出显著影响.3)秋华柳种植、水分处理及其交互作用极显著影响了土壤全氮质量分数;植物处理以及植物与Cd的交互作用显著影响土壤全磷质量分数;土壤全钾质量分数受到Cd处理、植物与水分以及水分与Cd处理之间交互作用的影响显著.水淹条件下种植秋华柳后,其土壤全氮质量分数为正常供水条件下裸地的79%;在Cd污染环境中,种植秋华柳使土壤全磷质量分数降低了15%,水分与植物的联合处理使全钾质量分数降低21%.4)与裸地正常供水组相比,水淹条件下秋华柳种植显著提高了土壤碱解氮质量分数;土壤速效磷质量分数仅受到Cd处理的影响,植物和水分处理未对土壤速效磷质量分数形成显著性影响;在无Cd环境中,与正常供水土壤相比,水淹显著降低了土壤速效磷的质量分数.研究表明,水淹条件下,秋华柳的种植显著降低土壤pH值,将对土壤中Cd离子形态产生明显影响,有利于植物对Cd的吸收.土壤营养元素的潜在供应能力有所降低,供应容量与供应强度随元素种类的变化以及外界环境的影响而表现出一定的差异性.因此,建议在秋华柳修复消落带Cd污染土壤的过程中,严格监控土壤中营养元素的质量分数,在必要的时候可在每年退水期适当施肥以促进秋华柳的生长,从而保证更好的植物修复效果.