土壤调理剂对重度镉污染土壤改良及农作物吸收累积镉的影响

[目的]研究土壤调理剂对重度镉污染土壤改良及农作物吸收累积镉的影响。[方法]利用恩施富硒高镉地区表层土壤作为盆栽供试土壤,以辣椒为供试作物,通过开展盆栽试验,研究9种土壤调理剂对辣椒生长、吸收积累镉以及土壤中镉形态变化的影响。[结果]土壤调理剂的施用能明显降低辣椒果实中镉含量,降幅76.35%～90.27%,总体以T₄土壤调理剂(12.99%小麦秸秆生物炭+6.49%过磷酸钙+64.94%凹凸棒石+2.60%硅肥+12.99%贝壳粉)效果最佳。添加生物炭比菜籽粕试验组提升土壤pH效果更好;土壤调理剂的施用能显著降低可交换态和碳酸盐结合态镉含量,且可以促使镉向农作物不可利用的铁锰结合态以及残渣态转变,同时提高了植物叶片的光合速率,促进了植株的生长。辣椒果实镉含量与土壤中镉相关关系表明,辣椒在吸收土壤中水溶态镉的同时,也会对碳酸盐结合态镉进行吸收。[结论]在恩施富硒高镉地区施用“12.99%小麦秸秆生物炭+6.49%过磷酸钙+64.94%凹凸棒石+2.60%硅肥+12.99%贝壳粉”组合的调理剂可有效降低农作物对镉的吸收。高镉地区进行农作物安全种植不仅要降低能被植物直...     

9种钝化剂对耕地土壤镉的钝化效果

为镉污染耕地土壤修复与作物种植提供科学依据,在清镇市红枫湖镇设置田间试验,比较了施加9种土壤钝化剂对土壤和白菜重金属镉含量的影响。结果表明:施加石灰的休闲土壤(不种白菜)有效态镉含量降低最多,降幅为67.97%;施加玉米生物炭的种植白菜土壤有效态镉含量降低最多,降幅为48.02%;施加玉米生物炭、土壤修复调理剂和楚戈牌土壤调理剂的白菜中镉含量较不施加的对照下降最多,降幅达17.0%左右。认为9种钝化剂对耕地土壤镉均有一定钝化效果,而8种钝化剂对白菜镉吸收积累有一定阻滞效果,建议镉污染耕地土壤修复利用施加钝化剂时,优先选用石灰、玉米生物炭、土壤调理剂。     

钝化剂对镉污染温室黑土镉生物有效性及白菜生长的影响

为探究钝化剂对镉污染温室黑土镉生物有效性及白菜生长的影响，对镉中轻度污染的北方温室黑土施加炭基肥和菌糠生物炭，研究生物有效性及不同镉积累能力白菜的生长与镉吸收能力。结果表明，炭基肥和菌糠生物炭均可显著降低土壤中有效态镉含量（P<0.05），分别降低2.5%和1.72%，其中炭基肥效果更好。与不施加钝化剂组相比，在施加炭基肥和菌糠生物炭后，北辰和金峰生物量、株高和根长均显著增加（P<0.05），增量分别为37.7%、7.6%、35.2%和23.1%、5.2%、28.3%。两种白菜可食用部分对镉的积累显著降低（P<0.05）；钝化剂对镉在植株体内迁移无显著影响。综合试验结果，在中轻度镉污染温室土壤环境中，炭基肥可促进白菜生长，有效降低土壤中有效态镉含量，同时显著降低高积累白菜北辰可食用部位镉含量，使其低于食品安全国家标准，实现安全生产。     

生物炭对水稻镉吸收的影响

为明确施用生物炭对水稻镉吸收的影响,研究了不同生物炭施用量(1.5%、3.0%、6.0%)对土壤pH、土壤有效态镉含量、水稻产量、水稻籽粒中镉含量的影响。结果表明:施用生物炭能够显著提高土壤pH,比对照组分别增加0.05,0.11,0.16。施用生物炭能够降低土壤中有效态镉的含量,比对照组分别降低2.4%、3.8%、7.1%。施用生物炭能够增加水稻产量,施用生物炭的3个处理水稻产量均高于对照处理,但差异不显著。施用生物炭能够抑制镉向水稻植株中迁移,显著降低水稻籽粒中镉的含量,比对照组分别降低20.2%、21.5%、25.8%。在镉污染土壤中施用生物炭可显著降低镉的有效性,降低了水稻镉污染的风险,对保障粮食安全具有重要意义。     

生物质炭对不同质地镉污染土壤性质及有效镉的影响

[目的]研究生物质炭对不同质地镉污染土壤理化性质及有效镉的影响。[方法]按照不同比例配置成砂土、壤土及黏土3种质地的镉污染土壤,通过添加不同比例的生物质炭,模拟研究不同添加量生物质炭对不同质地镉污染土壤pH、EC、有机质、含水率及有效镉含量的影响。[结果]生物质炭尽管提高了不同质地土壤pH,但是没有显著性影响;土壤EC值、有机质含量和含水率均随生物质炭添加量的增加而显著增加。当生物质炭添加量低于4%时,土壤有效镉随着生物质炭添加量的增加呈显著降低,进一步提高生物质炭添加量时土壤有效镉含量变化不明显。和对照相比,当土壤中生物质炭的添加量为2%、4%、8%时,砂土有效镉分别减少2.09%、7.94%、14.50%,壤土分别减少24.00%、32.60%、35.00%;黏土分别减少41.80%、58.80%、63.20%。[结论]该研究为生物质炭在不同质地镉污染土壤中的应用提供理论依据。     

不同种类生物炭对土壤重金属镉铅形态分布的影响

为探讨不同生物炭对土壤镉(Cd)、铅(Pb)复合污染的钝化修复效果,在Cd、Pb复合污染的土壤中施加不同种类、添加量的常见农业废弃物与城市污泥制备的生物炭,分析了土壤中Cd、Pb形态分配的变化,结果表明,添加生物炭可以改变土壤的理化性质,4种生物炭均显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和有机质的含量,与1%添加量相比,4%添加量增加幅度更大,pH、阳离子交换量和有机质含量分别比对照增加了2.7%~11.6%、12.7%~54.3%和252.0%~594.8%。4种生物炭不同程度地降低了重金属的弱酸提取态和可还原物质结合态含量,增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。不同种类生物炭相比,棉花秸秆炭对Cd的钝化效果最佳,其次为玉米秸秆、小麦秸秆和污泥生物炭,其中4%棉花秸秆炭处理下弱酸提取态、可还原物质结合态含量分别下降5.2%、25.5%,可氧化物质结合态、残渣态含量分别增加177.8%、166.7%。生物炭添加同样对土壤中Pb表现出了不同程度的钝化效果,不同生物炭对土壤中Pb的钝化能力表现为玉米秸秆炭小麦秸秆炭棉花秸秆炭污泥生物炭。相关分析表明,添加生物炭导致的土壤理化性质的变化可能是导致土壤重金属形态变化的重要原因。本研究结果表明,施用生物炭可有效改变土壤Cd、Pb赋存形态,促进Cd、Pb由生物有效性高的弱酸提取态、可还原物质结合态,向生物有效性低的可氧化物质结合态、残渣态转化,降低其生物可利用性,从而减轻土壤重金属污染危害。     

设施菜地土壤镉钝化剂筛选及应用效果研究

针对设施农田土壤重金属污染与农产品累积风险日趋严重的问题,以设施农田镉污染土壤(0.4~0.8 mg·kg-1)为研究对象,在室内钝化剂筛选实验的基础上,通过田间效果验证,重点探究炭基、磷基、硅酸盐、黏土矿物等钝化材料施加浓度和磷基-炭基钝化材料复合配施对土壤镉修复效果及对植物生长的影响。结果表明:施加生物质炭、羟基磷灰石、蒙脱石等钝化剂可明显降低土壤有效态镉含量,其中羟基磷灰石+生物质炭配施效果最好,土壤有效态镉含量降低46.52%~58.11%。与对照相比,施加钝化剂均能抑制油菜对镉的吸收和根部向地上可食部分转移,使油菜地上部镉的含量较CK降低3.9%~51.2%,全部低于《食品安全国家标准》(GB 2762—2016)食品中污染物限量。考虑生产成本、材料来源等因素,推荐羟基磷灰石(225 kg·hm-2)与0.6%生物炭复合添加配施为优选钝化剂组合。田间效果分析也表明,土壤EC与土壤有效态镉含量呈显著正相关,进一步证明污染设施菜地中施加钝化剂降低土壤镉的生物有效性,是实现设施菜地安全生产的可行措施。     

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%。     

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。     

水稻土镉形态分布特征及其生物效应研究

作物籽粒中镉来源于土壤,土壤中镉形态的含量与作物吸收量密切相关。本文旨在找出作物籽粒中镉与土壤镉形态之间的相关性,探究小麦/水稻籽粒中镉的来源,为阻断镉吸收提供理论依据。采用调查采样方法,对成都平原镉污染区冲积性水稻土耕作层土壤镉形态及对应的作物秸秆和籽粒镉含量进行了测试分析,研究镉超标水稻土不同形态镉的分布特征及其生物效应。结果表明:水稻土不同形态镉的平均含量高低排序为:铁锰氧化物结合态残留态水溶交换态有机质结合态碳酸盐结合态,各形态分布极不均衡,生物可利用形态所占比例较大。铁锰氧化物结合态镉与土壤pH值呈极显著正相关(r=0.712**,P0.01)。小麦、水稻籽粒与秸秆中镉含量均呈极显著正相关,相关系数分别为0.854**(P0.01)和0.872**(P0.01)。小麦秸秆和籽粒中镉含量与土壤中水溶交换态镉呈极显著正相关(r=0.677**和0.867**,P0.01),与其他形态相关性不显著;水稻籽粒中镉含量仅与土壤中水溶态镉含量呈显著正相关(r=0.573*,P0.05),与其他形态相关性不显著。镉污染区水稻土种植水稻和小麦农产品的镉含量超标风险较大。     

秸秆炭化后还田对不同镉污染农田土壤中镉生物有效性和赋存形态的影响

通过土壤培养试验和生物盆栽试验,研究不同镉污染土壤上作物秸秆炭化后还田对不同镉污染土壤中镉的赋存形态和生物有效性影响,结果表明:在碱性的镉污染土壤上,秸秆炭化后还田降低了玉米地上部生物量,但对玉米地上部镉含量和镉吸收量无显著影响;在酸性的模拟镉污染土壤上秸秆炭化后还田对玉米生长无影响,但还田含镉的油菜秸秆黑炭显著增加了玉米地上部镉含量和镉吸收量;还田不含镉的玉米秸秆黑炭对镉污染土壤中DTPA提取态镉含量没有明显影响,但还田含镉的油菜秸秆黑炭显著增加了镉污染土壤中DTPA提取态镉含量;施用含镉的油菜秸秆黑炭增加了镉污染土壤中水溶和交换态镉含量;施用玉米和油菜秸秆黑炭均显著降低了模拟镉污染土壤中水溶和交换态镉含量;增加了松有机结合态、碳酸盐结合态和紧有机结合态镉含量;模拟镉污染土壤施用玉米和油菜秸秆黑炭6个月后土壤中水溶和交换态镉仍然是土壤镉的主要赋存形态,水溶和交换态镉占土壤全镉的70％以上.综合以上结果可知,秸秆黑炭不能降低污染土壤中镉的生物有效性和植物对土壤镉的吸收量.     

铁改性生物质炭对镉污染土壤中小白菜镉吸收及产量和品质的影响

【目的】探究铁改性生物质炭对小白菜吸收镉以及产量与品质的影响。【方法】以广东韶关重金 属镉污染的菜田土壤为基质,通过室内盆栽试验,研究铁改性生物质炭不同施用量〔生物炭 / 土壤重量比分别为 0（CK）、0.1%、0.3%、0.5%、1%〕对小白菜根际、非根际土壤水溶态、交换态镉含量及镉吸收、品质及抗氧 化酶活性等的影响。【结果】铁改性生物质炭处理显著降低根际以及非根际土壤水溶态镉含量,铁改性生物质 炭添加量在 0.5% 时根际水溶态镉含量最低,为 CK 的 58.55%;铁改性生物质炭添加处理的根际与非根际土壤交 换态镉含量无显著性差异。同时,铁改性生物质炭添加可提高小白菜生物量以及 Vc、可溶性糖、可溶性蛋白质 含量,降低小白菜硝酸盐含量、镉含量与吸收量,显著提高小白菜超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD） 和硝酸还原酶（NR）活性。【结论】铁改性生物质炭添加量为 0.5% 时效果最佳,对镉污染土壤小白菜产量和 品质具有明显促进和改善作用,同时能够降低根际土壤水溶态镉含量,降低小白菜对镉的吸收风险。     

油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及牛物有效性的影响.结果表明:(1)在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量.施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性.(2)在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著.     

生物炭施用对棕壤重金属镉赋存形态及油菜吸收镉的影响

以受镉(Cd)单一污染的棕壤为供试土壤,分别添加不同用量(0、1%、3%和5%)的稻壳生物炭进行土壤培养试验,通过测定不同形态重金属Cd含量及土壤pH的变化,研究生物炭施用对棕壤中Cd赋存形态的影响;将培养后的土壤继续进行盆栽油菜的种植,测定不同时期油菜地上部及地下部的Cd含量,并计算其根富集系数及地上部转运系数,旨在探明生物炭的施用对油菜吸收Cd的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加,活性较强的交换态Cd的含量显著降低,而活性较弱的有机结合态和残渣态Cd的含量显著增加(P0.05);3%、5%的生物炭施用量提高了土壤pH,可交换态Cd与土壤pH存在极显著负相关关系(P0.01),有机结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd与土壤pH存在显著正相关关系(P0.05)。与对照相比,不同生物炭施用量(1%、3%和5%)处理的油菜地上部Cd含量分别降低了18.86%、64.22%、68.40%,地下部Cd含量分别降低了11.03%、57.93%、60.62%;油菜全生育期根富集系数减小值在0.01~1.26范围内,地上部转运系数减小值在0.22~0.32范围内,其中以生物炭施加量为5%的处理效果最佳。     

垫料生物炭对土壤镉的钝化作用

在500℃条件下采用限氧热解法制备垫料生物炭和秸秆生物炭,研究垫料生物炭对土壤中镉的钝化效果。通过分析添加垫料生物炭后土壤pH和镉形态的变化,并用小青菜盆栽试验和土柱淋滤试验等评估垫料生物炭对土壤镉固定效果的影响,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,添加垫料生物炭和秸秆生物炭后,镉污染土壤的pH值均显著升高;两种生物炭对镉都有很强的固定效果,能显著降低镉的生物有效性,向镉污染土壤中分别施加5%的垫料生物炭和秸秆生物炭后,在培养60 d时的降低程度为24.88%和21.94%;添加垫料生物炭和秸秆生物炭能提高小青菜的产量,并有效降低小青菜对镉的吸收,降幅分别为37.21%和29.70%;垫料生物炭对土壤镉污染的修复效果优于秸秆生物炭。     

水稻秸秆和蚕沙生物炭对玉米植株镉累积的影响

【目的】研究生物炭对土壤镉生物有效性和玉米植株镉累积的影响,为生物炭在重金属污染土壤修复及农业废弃物的资源化利用提供参考。【方法】选用水稻秸秆和蚕沙在500℃限氧条件下制备生物炭,通过室内培养实验(45 d)研究添加1%生物炭对镉污染土壤(5 mg/kg)中镉化学形态(BCR法)的影响,并从土壤p H值和阳离子交换量的变换初步探讨生物炭对土壤镉的钝化机理;通过玉米盆栽实验(45 d)研究添加0.5%和1%生物炭对玉米植株镉含量变化的影响。【结果】在培养结束时,添加水稻秸秆生物炭和蚕沙生物炭的土壤镉弱酸可提取态含量分别降低了27.76%和38.40%,残渣态含量分别增加了150.00%和188.10%;添加1%的水稻秸秆生物炭和蚕沙生物炭,玉米植株地下部分镉含量分别下降了33.33%和50.00%,地上部分下降了42.85%和62.86%。【结论】2种生物炭能有效降低土壤镉的弱酸可提取态和可还原态含量,增加可氧化态和残渣态含量,使土壤镉的生物活性显著降低,有效地减少了其向玉米植株的迁移和富集,蚕沙生物炭对土壤镉的钝化效果较好。     

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.     

麦季土壤镉生物有效性对大气臭氧浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高的暴露环境,采用盆栽试验研究不同浓度外源镉污染土壤在小麦生长期间不同深度土层中各形态镉含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内镉含量的变化,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价小麦土壤镉生物有效性。结果表明:臭氧熏蒸在各土壤处理均有提高镉生物有效性的趋势,成熟期5mg·kg-1镉污染土壤的镉生物有效性变化显著,其中DTPA-镉含量在0~5、5~10、10~15cm土层分别增加21.82%、16.07%、21.90%,成熟期0~5、5~10cm土层的BCR弱酸溶解态镉分别提高34.83%、47.55%。臭氧熏蒸显著降低无污染土壤暴露组小麦籽粒的生物量(12.22%),却有增加植株各器官镉含量的趋势,其中秸秆部镉含量较对照组显著增加14.75%。臭氧暴露干扰土壤镉的形态分布,促进镉向更易被作物吸收利用的形态转化,增加小麦对镉的吸收累积,最终加剧镉进入食物链的风险。     

硅对土壤外源镉活性和玉米吸收镉的影响

 通过土培试验，研究了外源硅对土壤镉形态组成的影响，以及与玉米吸镉量的关系。结果表明，经0.1和1.0 mmol·kg-1（以CdSO4·8/3H2O加入）镉处理的土壤加入2.0 g·kg-1 硅酸钠（以Na2SiO3·9H2O加入，pH调至6.0）后可显著减轻镉对玉米的毒害，降低玉米吸镉量。加硅处理显著降低土壤中的交换态和铁锰结合态镉量，但显著提高碳酸盐结合态和残渣态镉的量。硅降低镉对玉米毒害的机制之一是硅改变了根外土壤中镉的形态，降低了镉的活性和生物有效性。     

毕节岩溶区坡耕地烟草镉安全评价研究

以贵州省毕节地区岩溶环境烟水配套工程为例,通过实地调查和采样,对烟草地土壤-烟草系统镉进行评价.结果表明,烟草地土壤镉含量0.12～0.67mg·kg-1,平均0.40 mg·kg-1,已遭轻度-中度污染.水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐植酸态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态镉分别为0.024、0.100、0.033、0.067、0.096、0.019mg·kg-1和0.016mg·kg-1,其中离子交换态、铁锰结合态和腐植酸态占66%.全镉与水溶态、离子交换态和铁锰结合态,水溶态与离子交换态和碳酸盐结合态,离子交换态与铁锰氧化物结合态显著正相关,揭示了镉形态间的转化关系及其对烟草的潜在影响.烟株上部烟叶镉含量1.04～1.59 mg·kg-1,茎、根中镉残留量为0.2～1.4mg·kg-1,可能与源自K326的主推和示范品种对镉的提取效率高有关.因此,建议采用吸收镉低的烟草品种和合理的差异性水肥管理措施,固定土壤中活性态镉,降低土壤镉向烟株的转移,以保障烟叶品质,同时妥善处理这些农业废弃物以保护环境.