不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Cd Pb的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物（CaO、CaCO3、CaSO4）对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO（30.24gCa·kg-1）和CaSO（40.24gCa·kg-1）后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%（P〈0.05）和18.4%（P〈0.05）。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%（P〈0.05）;当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙（0.24gCa·kg-1）条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响

【目的】重金属对环境危害的大小主要取决于其形态分布,尤其是生物有效态镉 (Cd) 的含量和存在比例。添加生物炭可以降低Cd超标土壤中生物有效态Cd的含量,本文研究了施用生物炭后红壤和褐土中Cd形态的变化及其与生物炭施用量的关系,以加深对生物炭修复Cd污染土壤机理的认识。【方法】选择红壤 (pH 5.21) 和褐土 (pH 7.75) 两类土壤进行了室内培养试验。将两个过2 mm筛的自然风干土壤各40 kg,分别装于20 L塑料盒中,加Cd(NO₃)₂溶液使土壤外源Cd含量达到5 mg/kg,保持70%田间最大持水量,于25℃条件下平衡两周;之后,在每1000 g土内,分别添加生物炭0、5、10、20 g,均匀混合后,室温培养50 d;在培养1、4、7、14、21、35、49 d时分别取样,测定土壤pH和有机碳含量,利用Tessier分级法测定土壤Cd形态。【结果】红壤pH随生物炭施用量的增加显著升高,培养14天后,生物炭施加量为2%时,土壤由酸性变为弱碱性,生物炭对褐土pH的提高作用不显著。红壤和褐土有机碳含量均随生物炭施用量的增加而升高。培养49天后,红壤可交换态Cd含量的降幅较大,降幅为0.31～0.82 mg/kg,且处理2%的可交换态Cd含量最低,为1.24 mg/kg,生物炭施用量2%的红壤碳酸盐结合态Cd含量最高,为1.06 mg/kg,施用生物炭的红壤碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd所占比例增加了3.14%～14.21%、8.20%～23.96%,施用生物炭的褐土碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd升高了0.94%～2.61%、0.80%～7.90%。褐土的土壤有机碳含量和生物炭施用量与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤碳酸盐结合态Cd,土壤Fe、Mn氧化物结合态Cd和土壤有机结合态Cd呈极显著正相关关系;红壤pH、有机碳含量和生物炭施用量均与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤其他四种形态Cd呈极显著正相关关系。但在红壤中土壤有机碳和生物炭施用量与各形态Cd的相关系数均大于在褐土中的相关系数。【结论】综合分析两种类型土壤中Cd形态的变化,发现生物炭对红壤的修复效果优于对褐土的修复效果,因此生物炭可以作为Cd污染的酸性土壤的一种修复改良材料。     

秸秆和猪粪的施用对土壤镉有效性的影响和机理研究

用盆栽试验研究作物秸秆和腐熟猪粪对土壤镉（Cd）有效性的影响及机理。结果表明,施用秸秆促进油麦菜对Cd的吸收,而施用猪粪降低油麦菜对Cd的吸收,这主要是由于秸秆显著地增加了交换态Cd含量,而猪粪则显著降低交换态Cd含量。秸秆或猪粪对交换态Cd含量的影响则主要与土壤胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的变化有关。施用秸秆对土壤中FA增加幅度大于对HA的增加幅度,即HA/FA比值降低。而施用猪粪则增加了HA/FA比值。相关分析表明,施用秸秆和猪粪情况下土壤HA/FA与交换态Cd含量之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。结果还表明,秸秆和猪粪对土壤交换态Cd含量的影响还与其对腐殖酸芳构化程度的影响有关,添加猪粪比添加秸秆的土壤腐殖酸芳构化程度大。因此,有机物质对土壤Cd有效性的影响与土壤有机质组成的变化密切相关。     

氮肥对油菜根-土界面镉迁移及镉组分变化特征的影响

利用盆栽试验研究了不同形态氮肥对镉污染土壤油菜根土-界面pH、油菜生长、镉迁移及镉组分变化特征的影响.结果表明,不同形态的氮对油菜地上部Cd积累有显著的影响,施用铵态氮肥可以显著提高油菜地上部Cd含量,而施用硝态氮肥则对地上部Cd含量没有明显的影响.铵态氮肥能显著降低油菜根际pH,使得油菜根际残渣态、碳酸盐态和铁锰结合态Cd强烈活化,促使这三种形态Cd向交换态转换,从而增加了Cd的生物有效性.     

施用高浓度Cu、Zn沼液盆栽对土壤理化性状及重金属含量的影响

以潮土、红壤为供试土壤,以玉米、小白菜和紫花苜蓿为供试作物,采用盆栽试验的方法,研究了高浓度的Cu、Zn猪场沼液施用30天后(盆栽开始30天)对几种土壤理化性质和不同形态重金属含量的影响。结果表明,与不施用沼液的对照相比,施用高浓度Cu、Zn猪场沼液使潮土p H下降、红壤pH显著升高,土壤p H值的这一变化在3种供试作物上表现相同;土壤脲酶、磷酸酶活性显著提高,而过氧化氢酶活性变化因土壤类型而异;土壤交换态和铁锰态Cu、Zn含量显著提高,且在红壤上的提高幅度显著大于潮土。研究认为,高浓度Cu、Zn猪场沼液施用于农田在改善土壤肥力性状的同时,也会使土壤重金属Cu、Zn含量特别是有效态含量增加,导致潜在环境风险增大。     

施用有机物料对土壤镉形态的影响

采用室内培养试验,研究作物新鲜秸秆和腐熟猪粪对模拟镉（Cd）污染的土壤中Cd形态转化的动态影响。结果表明,各处理土壤交换态Cd含量随培养时间均逐渐降低。碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cd含量先增加后降低, 而有机质结合态和残渣态Cd含量则逐渐增加。添加秸秆可增加土壤交换态Cd含量,但随时间延长,增幅逐渐降低, 猪粪则可降低土壤交换态Cd含量。添加有机物后土壤交换态Cd含量的变化主要是由有机质结合态或残渣态Cd含量的变化而引起。秸秆和猪粪对土壤Cd形态的转化与土壤胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的变化有关。秸秆对能活化土壤Cd的FA增加幅度大于对能钝化土壤Cd的HA增加幅度,降低HA/FA比,但降幅随时间逐渐减少; 猪粪在整个培养阶段对HA增加幅度均大于FA的增加幅度,增加HA/FA比。秸秆和猪粪均可降低潮土pH而提高红壤pH,但只有猪粪可通过提高红壤pH降低Cd向交换态转化。添加秸秆和猪粪后,Cd由低活性态向交换态转化与HA/FA呈显著负相关。     

2种含铁材料对水稻土中砷和重金属生物有效性的影响

通过盆栽试验研究添加2种含铁材料(Fe(OH)3、FeCl3)对污染水稻土壤中As、Pb、Cd、Cu、Zn生物有效性的影响。结果表明,添加Fe(OH)3对土壤As交换态含量没有显著的影响,添加FeCl3显著降低了土壤As交换态含量,添加量为0.50g/kg时,土壤As交换态含量比对照下降46%。添加Fe(OH)3使土壤Pb、Cu交换态含量显著降低,2.00g/kg的添加量使Pb、Cu交换态含量分别下降63%,74%。添加FeCl3使土壤Pb、Cd、Zn交换态含量显著升高,2.00g/kg的添加量使Pb、Cd、Zn交换态含量分别升高3 834%,247%,1 744%。添加Fe(OH)3对糙米中无机As和重金属Pb、Cd、Cu、Zn含量没有显著的影响,添加FeCl3显著降低了糙米中无机As含量,但显著提高了糙米中Pb、Cu含量,1.00g/kg的添加量使糙米中无机As含量降低33%,Pb、Cu含量分别升高147%,50%。表明添加FeCl3能有效降低土壤As的生物有效性,但提高了土壤重金属的生物有效性。添加Fe(OH)3对土壤pH无显著影响,而添加FeCl3能显著降低土壤pH值,这是FeCl3能有效固定土壤As,提高土壤重金属交换态含量的重要原因之一。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

施用碳酸钙对土壤铅、镉、锌交换态含量及在大豆中累积分布的影响

在重金属复合污染的土壤中,通过施用不同水平的碳酸钙对土壤进行改良,研究土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量的变化以及在大豆植株中的累积分布.结果表明:(1)在污染土壤中施用碳酸钙,能够降低土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量,且随着碳酸钙施用量的增加,土壤中这3种重金属交换态含量呈明显降低趋势.在土壤中施用碳酸钙改善了大豆植株的生长状况,有效地抑制大豆植株对土壤Pb、Cd、Zn的吸收.从而减缓了重金属对大豆植株的毒害作用.(2)2.0 g/kg为碳酸钙的最佳施用量,能使大豆籽粒增产47.5%.籽粒中Pb含量降低73.0%,Cd含量降低53.8%,但在这个重金属污染矿区土壤中施用碳酸钙仍无法使籽粒中的重金属含量达到国家粮食卫生标准中Pb、Cd低于0.2 mg/kg的标准.     

石灰和硅肥对非污染土壤Cd有效性和花生Cd含量的影响

本文研究了花生盆栽过程中,不同用量石灰及石灰、硅肥配施对非污染土壤有效态Cd和花生籽仁Cd含量的影响。结果表明：（1）在常规施肥条件下,施用石灰及石灰、硅肥配施均能显著提高土壤pH值,同时使得花生叶片细胞膜透性具有降低的趋势;石灰施用量为0.67g·kg-1土时的土壤有效态Cd含量降低了12.6%（显著低于CK）,而石灰、硅肥配施组合对降低土壤有效Cd含量的作用不显著,可能与硅肥中Cd含量较高有关。（2）不同石灰施用量均有降低花生籽仁中Cd含量的趋势,其中石灰施用量为0.67g·kg-1土时花生籽仁Cd含量比CK降低26.1%;但石灰、硅肥配施对降低花生籽仁Cd含量的作用不显著。（3）花生籽仁Cd含量与土壤有效态Cd含量达正相关显著水平,表明土壤Cd有效性是影响花生籽仁Cd含量的主要原因。     

表面活性剂LAS对土壤Cd形态及Cd在黄豆植株中分配的影响

A pot experiment was conducted to study the effect of an anionic surfactant linear alkylbenzene sulfonate （LAS） application on cadmium （Cd） fractions in soils and Cd distribution in different tissues of soybean （Glycine max） plants as well as soil pH. Soil samples were treated with three levels of Cd （0, 5, and 10 mg kg^-1） and five levels of LAS （0, 5, 15, 50, and 100 mg L^-1）. Results indicated that compared to the control soils （no Cd and no LAS treatment）, soil pH increased and available Cd decreased in the soil treated with external Cd and watered with LAS solutions. Meanwhile, soil exchangeable Cd and Cd bound to carbonates decreased; Cd bound to amorphous iron and manganese oxides and Cd bound to organic matter increased. In addition, LAS application could reduce enrichment of Cd in soybean plants, resulting in decreased Cd in the soybean plants. Thus, suitable LAS application could decrease bioavailability and mobility of soil Cd.     

Effect of Zero-Valent Iron Application on Cadmium Uptake in Rice Plants Grown in Cadmium-Contaminated Soils

Cadmium (Cd) contamination in soils is a serious problem for crop production in the world. Zero-valent iron [Fe (0)] is a reactive material with reducing power capable of stabilizing toxic elements in a solution. In the present study, we examined the effect of zero-valent iron [Fe (0)] application on Cd accumulation in rice plants growing in Cd-contaminated paddy soils. The application of 1.0 and 0.5 mg Fe (0) per 100 g soils significantly reduced the Cd concentration in seeds and leaves by less than 10% and 20% of those without Fe (0) application, respectively. The form of Cd in soil was determined by sequential extraction. The Fe (0) application increased the free-oxides-occluded (less available) Cd content, and decreased the exchangeable and iron-manganese-oxides-bound (more available) Cd content, in Cd-contaminated soils. Thus, this study clearly showed that the application of Fe (0) is a promising approach for remediation of Cd-contaminated paddy soils.     

添加碳酸钙对土壤中镉形态转化与玉米叶片镉组分的影响

采用土壤培养、盆栽试验及连续提取测定等方法研究添加碳酸钙对外源镉在棕壤中的转化与玉米叶片镉组分的影响。与不加碳酸钙处理比较，添加碳酸钙处理土壤交换态镉含量显著下降，专性吸附态镉、铁锰氧化物结合态镉和残余态镉含量显著增加；添加碳酸钙处理可显著增加土壤ｐＨ、土壤饱和浸提液［Ｃａ２十］及［Ｃａ２十］／［Ｃｄ２十］，并显著降低饱和浸提液［Ｃｄ２＋］碳酸钙处理玉米根、茎、叶干重和全钙量显著增加，全镉含量及叶片Ｈ２Ｏ提取镉、２ｍｏｌ　Ｌ－１　ＮａＮＯ３提取镉、１０％ＨＯＡｃ提取镉、２ｍｏｌ　Ｌ－１　ＨＣＩ提取镉和残余镉含量均明显减少。上述结果显示，添加碳酸钙可降低土壤─植物体系的镉毒害。     

Toxicity of Cu and Cd in Soils and Detoxication by Additives

Results from laboratory experiments indicated that the concentrations and toxicities of both water-soluble and 0.1 M HCl-extractable Cu and Cd from soils were in the order of red soil> yellow brown earth> black earth. The toxicity of soil varied with the concentrations of metals. The form, concentration and toxicity of Cu and Cd in soils were determined by cation exchange capacity, content of organic matter and composition of clay minerals in the soil. Addition of CaCO3 could significantly decrease the concentration and toxicity of water-soluble and 0.1 M HCl-extractable Cu or Cd from the red soil, and could notably transform the Cu and Cd from the water-soluble or exchangeable form into the organic, free oxides-occluded or sulfic form.     

湖南4个典型工矿区大豆种植土壤Pb Cd Zn污染调查与评价

通过对湖南4个典型工矿区（郴州柿竹园矿区、郴州宝山矿区、衡阳水口山矿区、株洲清水塘工业区）大豆以及其种植土壤的采样调查,综合评价了4个工矿区大豆及其种植土壤重金属污染程度。结果显示：（1）4个工矿区21个采样点的大豆及其种植土壤已经受到了重金属污染。土壤中Pb、Cd、Zn的浓度范围分别为269.02～6450.35、3.04～23.93、104.22～381.91mg·kg-1,大豆籽粒中这3种重金属的浓度范围分别为4.69～20.05、0.81～5.48、24.87～190.48mg·kg-1,均已超过相应的标准。（2）21个采样点中大豆植株对Pb、Cd和Zn的生物富集系数大小依次为Cd〉Zn〉Pb,表明大豆植株对Cd富集能力大于Zn和Pb。（3）21个土壤样品中交换态Pb、Cd、Zn含量与大豆植株样品各部位中这3种重金属元素含量基本上存在着显著或极显著的正的线性关系。     

棉花钾素营养与土壤钾素供应水平

大田试验和田间调查分别在杭州浙江农业大学实验农场黄松土(Semihy dromorphic soil)和金华盆地红壤上进行.品种分别为钱江9号和协作2号,这两处土壤有效钾含量均较低,棉花(Gosoypium hirsutum L.)生长不良,普遍早衰.根据土壤中交换性钾的含量与棉花生长情况,一般可分为四类:土壤交换性钾>90ppm,棉花生长正常,70-90ppm,潜在缺钾;<70ppm,明显缺钾;<50ppm,严重缺钾.棉花叶片含钾量与土壤交换性钾含量呈正相关,r=0.928,显著性超过1%水准.大田试验表明,施用钾肥能提高棉花叶片含钾量,增加叶面积和叶绿素含量以及CO₂的同化率;钾还能促进叶片中细胞色素氧化酶和硝酸还原酶的活性,提高气孔导度,降低水分的蒸腾速率.缺钾叶片结构松弛,角质层发育不良;正常叶片结构紧密,角质层发育良好.叶片含钾量无论在苗期、初花期、盛花期、花铃期,均与皮棉产量呈正相关,达到显著水准.     

生物炭和菌肥对土壤镉形态和棉花镉吸收的影响

【目的】为了明确生物炭和菌肥修复石灰性土壤镉(Cd)污染的效果,探寻适宜石灰性土壤重金属Cd修复技术。【方法】采用盆栽的试验方法,研究施用3%的生物炭(B3)和1.5%的菌肥(M1.5)对不同外源Cd浓度(0、1、2、4 mg kg^-1)石灰性土壤的pH值、Cd形态分布、酶活性以及棉花各器官Cd含量的影响。【结果】结果表明,生物炭和菌肥均能显著提高土壤的p H,但随着培养时间的延续添加改良剂处理的土壤的pH值呈现出下降的趋势：生物炭和菌肥的施用均能降低土壤可交换态Cd比例,提高土壤残渣态Cd比例,与对照相比,生物炭和菌肥处理下可交换态Cd的含量分别下降了18.42%～48.46%和15.21%～50.19%。生物炭和菌肥的添加显著提高土壤酶活性,其中蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶的最大增幅分别为89.1%、140.1%、39.7%和38.1%,菌肥处理总体优于生物炭处理。生物炭和菌肥的施用降低了植株各器官Cd含量,其中生物炭处理各器官中Cd含量最大降幅为34.0%,菌肥处理下最大降幅为39.5%。相关性和主成分结果表明,可交换态Cd与土壤酶活性呈显著负相关(...     

鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响

采用盆栽试验,在红壤和潮土中分别施入土壤重量5%、10%和15%的鸡粪或垃圾有机肥,研究其对苋菜（Amaranthustricoclor L.）生长、土壤化学性状及重金属含量的影响。结果表明,与对照相比,施入鸡粪或垃圾有机肥显著增加苋菜的鲜重、主根长和株高;土壤有机质、EC值、速效磷和速效钾含量均大幅增加,但土壤全氮含量无明显变化。与对照相比,潮土中施用两类有机肥使苋菜植株Cu和Zn含量分别增加26.3%~36.0%和1.2%~20.3%,但未超出国家食品卫生标准对Cu和Zn的允许含量;Cd、Cr和Pb含量都较对照降低,没有出现积累现象。红壤施用两类有机肥,苋菜植株中Zn、Cd和Pb分别下降42.7%~59.9%、0~48.9%和4.1%~71.3%,达到显著水平。有机肥的施入量为5%时,两类土壤中重金属都没有出现明显积累;当施入量为10%和15%时,两类土壤的Cu、Cd、Cr和Pb含量显著增加,出现明显积累趋势,其中除了施用鸡粪使土壤有效Cu含量下降外,两种有机肥均增加了两类土壤中重金属Zn、Cd、Cr和Pb的有效态含量。试验结果提示,从土壤培肥与环境质量安全综合考虑,有机肥的用量应控制在一个适宜范围内。     

石灰与生物炭配施对不同浓度镉污染土壤修复

通过室内培养试验,研究生物炭与石灰不同用量配施对镉污染土壤pH和镉赋存形态的影响。结果表明,生物炭与石灰配施能够明显提高污染土壤pH,且随着施入量的增加pH提升效果显著。随着石灰和生物炭配施用量的增加,土壤交换态镉降低比例逐渐增大。培养60天后,镉污染浓度为5mg/kg的土壤交换态镉含量同对照处理相比依次减少36.80%,49.12%和57.38%;而土壤镉污染浓度为20mg/kg的土壤交换态镉含量较对照相比分别降低29.27%,31.68%和39.03%。2个浓度中土壤碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉和有机结合态镉均有所增加,残渣态镉虽有所增加,但在不同浓度之间存在差异。总体来看,本试验用量条件下,石灰和生物炭配施对污染浓度为5mg/kg的土壤镉钝化效果优于污染浓度为20mg/kg的土壤。