海泡石对镉污染土壤改良效果的研究

通过人工模拟污染、采用盆栽试验的方法，研究了海泡石对镉污染土壤的改良效果，试验结果表明：海泡石能显著促进空心菜的生长，抑制空心菜对镉的吸收，降低空心菜植株体内镉的浓度，同时，由于海泡石具有很大的表面积和较大的吸附量，可降低土壤镉的有效性。海泡石可作为镉污染土壤的改良剂。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

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。     

膨润土和沸石在镉污染土壤治理中的应用

采用通过盆栽试验,研究了膨润土和沸石对镉污染土壤的治理效果。结果表明,施加膨润土后不同污染程度土壤的交换态、碳酸盐结合态镉的质量分数都有所下降,铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的质量分数则有所上升。沸石和膨润土对轻度、中度镉污染土壤都表现出钝化作用,对重度镉污染土壤,膨润土对镉的钝化效果明显,而沸石却起到了激活镉的作用。在不同程度镉污染土壤上,膨润土可增加乌塌菜的生物量,并可抑制其对镉的吸收,降低乌塌菜植株体内镉的浓度,对乌塌菜的生长具有显著的促进作用。沸石对轻度和中度镉污染土壤均可降低乌塌菜植株体内镉的浓度,促进乌塌菜的生长并增加其生物量;对重度镉污染土壤,沸石对乌塌菜的生长影响较小,乌塌菜植株体内镉的积累显著增加。     

石灰和海泡石对镉污染土壤的修复效应与机理研究

研究了稻作和旱作两种种植制度下,施用石灰、海泡石及两种改良剂配施对镉污染土壤pH值、土壤镉形态变化及作物对镉的吸收等的影响.结果表明,施用改良剂使稻作条件下的土壤pH提高0.3～1.8个单位,旱作条件下土壤pH提高幅度为0.3～2.0个单位:两种种植制度下,作物有效性较高的酸提取态镉含量显著减少,而作物有效性较低的可还原态和残渣态镉含量显著增加,进而引起了水稻和萝卜对镉的吸收量降低.其中以石灰和海泡石配施的效果最好,单施海泡石次之,单施石灰效果最差,且各处理均随改良剂用量的增加效果增强,虽然,施用改良剂可以有效降低土壤中镉的作物有效性,但对水稻产量和生物量及镉在水稻和萝卜两种作物地上部分的分配规律均没有明显的影响.     

膨润土和沸石在镉污染土壤治理中的应用

采用通过盆栽试验,研究了膨润土和沸石对镉污染土壤的治理效果。结果表明,施加膨润土后不同污染程度土壤的交换态、碳酸盐结合态镉的质量分数都有所下降,铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的质量分数则有所上升。沸石和膨润土对轻度、中度镉污染土壤都表现出钝化作用,对重度镉污染土壤,膨润土对镉的钝化效果明显,而沸石却起到了激活镉的作用。在不同程度镉污染土壤上,膨润土可增加乌塌菜的生物量,并可抑制其对镉的吸收,降低乌塌菜植株体内镉的浓度,对乌塌菜的生长具有显著的促进作用。沸石对轻度和中度镉污染土壤均可降低乌塌菜植株体内镉的浓度,促进乌塌菜的生长并增加其生物量;对重度镉污染土壤,沸石对乌塌菜的生长影响较小,乌塌菜植株体内镉的积累显著增加。     

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。     

含方解石物质对土壤镉赋存形态的影响

通过室内培养试验,探究赤泥粉、海泡石粉、方解石粉在不同添加剂量情况下随时间变化对外源污染草甸土土壤镉赋存形态的影响。结果表明,土壤pH值随着钝化剂用量的增加而增加,且均明显高于对照。添加赤泥与其他2种钝化剂处理对pH值影响有所不同,随时间的延长分别呈现先降低后升高最后趋于平稳和缓慢降低的趋势。培养50d后,添加5%赤泥对土壤pH值影响最大,相较对照提高了4.09个单位。土壤可交换态镉的含量随钝化剂用量的增加而降低,培养50d后,当钝化剂添加量为1%,3%时,可交换态镉降低率分别为方解石海泡石赤泥、方解石赤泥海泡石;钝化剂添加量为5%时,降低率为赤泥方解石海泡石。pH值与交换态镉相关性分析表明:添加赤泥处理极显著负相关;添加海泡石处理相关性不显著;添加方解石处理无相关关系。各处理均能显著降低可交换态镉的含量,同时不同程度提高了碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态、残渣态镉含量,其中碳酸盐结合态最为明显。     

蔬菜对土壤镉铜锌富集能力的研究

调查了福建部分污染严重地区不同蔬菜对镉、锌、铜的富集能力。结果表明蔬菜对镉的平均富集系数为0.017，锌的平均富集系数为0.116，铜的平均富集系数为0.014。蔬菜对镉的富集系数的品种间差异最大，达315倍，远高于锌和铜的富集系数的品种间差异。茭白、豇豆和莲藕对镉的富集能力较低，可作为镉污染土壤优先选种的蔬菜品种，而青包菜、白包菜、芥菜、空心菜、芋头等对镉的富集系数较高，不宜在镉污染土壤上栽培。     

生物炭对不同镉污染土壤钝化效果和小白菜镉吸收的影响

目前生物炭用量对不同镉污染水平土壤的钝化效果缺乏进一步认识,利用外源添加试验研究了不同土壤镉污染水平、不同生物炭添加量对小白菜镉吸收和土壤镉有效性的影响。结果表明,添加生物炭能降低土壤有效态镉含量和小白菜地上部镉吸收量,且随着生物炭量的增加钝化效果更明显,其中以4%的生物炭添加量的效果最佳,小白菜地上部镉含量降低了55.9%～76.0%。生物炭添加提高土壤pH值,降低了土壤有效态镉含量2.4%～62.3%,其中较低镉水平土壤有效态镉含量降幅高于较高镉水平的土壤。     

海泡石改良土壤效果研究

通过连续三季盆栽试验研究海泡石提高油菜生物量,降低油菜Cd、Pb、Cu、Zn浓度及土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度的效果。结果表明:海泡石在不同程度上提高了三季油菜的生物量,适量的海泡石可降低油菜中Cd、Pb、Cu、Zn浓度及土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度。海泡石降低油菜中重金属浓度效果,第一季,Zn>Pb>Cd>Cu,第二季,Pb>Zn>Cd>Cu,第三季,Zn>Cd>Pb>Cu;降低有效态浓度的效果,第一季,Cd>Cu>Pb>Zn,第二季,Cu>Cd>Zn>Pb,第三季,Pb>Cd>Cu>Zn。因此,海泡石可用于土壤改良,提高油菜生物量,降低油菜中Cd、Pb、Cu、Zn浓度及土壤中Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度。海泡石降低油菜中重金属浓度总效果为Zn>Pb>Cd>Cu;降低土壤重金属有效态浓度总效果为Cd>Cu>Pb>Zn。     

生物炭与沸石混施对不同污染土壤镉形态转化的影响

采用室内培养模拟了低(1.0 mg/kg)、高(10 mg/kg)镉污染的土壤,通过向镉污染土壤中添加0.4%,2%,10%的1∶1的生物炭和沸石的混合物,探究了生物炭及沸石混施对不同程度镉污染土壤的pH和镉形态变化的影响。结果表明:2种不同程度镉污染土壤的pH均较CK有所提高,且随钝化剂用量的增加而增大。随着培养时间的延长,低污染土壤pH呈现降低趋势,而高污染土壤pH先升高后降低最后趋于稳定。培养后期,低污染和高污染土壤在混合物添加量分别为2%和10%时有效态镉降低比例最大,降低比例分别为56.78%和27.33%。各处理土壤随生物炭和沸石混合物添加量的增加交换态镉降低比例逐渐增大,培养后期,低污染土壤的交换态镉较CK分别降低8.35%,13.81%,20.65%,高污染土壤的交换态镉较CK分别降低10.02%,22.34%,33.01%。各处理的钝化剂能够明显的降低交换态镉的含量,增加碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的含量,低污染土壤的有机结合态明显高于高污染土壤。由此可见,生物炭与沸石混施能够降低土壤重金属的生物有效性,为农田土壤修复奠定了理论基础。     

有机物料对农田土壤肥力及镉有效性的影响

明确有机物料对土壤肥力及Cd有效性的影响,对南方中轻度Cd污染农田的安全利用具有重要意义。本研究以我国南方两种不同程度Cd污染农田土壤为研究对象,通过不同有机物料（猪粪、商品有机肥、水稻秸秆和生物炭）施肥处理来探究土壤肥力水平及Cd有效性的变化,并对施用有机物料情况下土壤Cd有效性与土壤养分进行了关联分析。结果表明,施用有机物料显著提高了土壤氮磷钾含量及其有效性,商品有机肥提高了土壤全N含量,施用猪粪处理土壤的全P和有效P含量显著升高,商品有机肥和生物炭明显提高了土壤全K和速效K含量。水稻秸秆和生物炭处理轻污染土壤SOM均达土壤肥力1级（> 40 g/kg）。与CK相比,施加有机物料对轻污染土壤有效态Cd含量的影响不大,但中污染土壤有效态Cd含量显著下降,最高降幅达20.00%。土壤有效态Cd含量与全N、全P和全K和有效P均成显著负相关关系。轻污染土壤施加猪粪和生物炭处理上海青地上部Cd含量均低于0.20 mg/kg。施加商品有机肥处理两种土壤肥力综合指数（SNI）最高,是其他处理的1.50~3.18倍,但其上海青地上部Cd含量存在较高风险。因此,针对南方Cd污染农田土壤的培肥及安全利用可考虑施用猪粪。     

油枯对镉污染土壤的钝化研究

为了研究油枯对镉(Cd)污染土壤的钝化效果,以油枯为外源添加物(质量比:1%、2%、3%、4%、5%),模拟田间条件在塑料桶中进行为期45 d的培养,对镉污染土壤中Cd形态分布特征、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)含量、pH、有机质含量进行分析。结果表明,添加油枯可显著降低镉污染土壤中可交换态镉(Ex-Cd)的比例,提高碳酸盐结合态镉(Cb-Cd)、铁锰氧化物结合态镉(Fe-Mnb-Cd)以及有机质及硫化物晶格态镉(OMb-Cd)的比例,而残渣晶格结合态镉(RLb-Cd)变化不明显。添加油枯显著降低镉污染土壤中DTPA-Cd含量,降幅最高可达49%。镉污染土壤p H值维持在6.0左右,1%~4%添加处理中土壤pH波动幅度较大;而5%添加处理的土壤pH波动幅度小。添加油枯均能显著提高镉污染土壤中有机质含量。由此可见,油枯对镉污染土壤有较好的钝化效果,这为重金属污染土壤的修复和农业废弃物的循环利用提供了参考。     

硅藻土有机肥对Cd-Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响

通过室内土壤培养试验研究硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响。结果表明,添加硅藻土有机肥可提高Cd、Zn复合污染土壤的pH值,降低土壤有效态Cd、Zn的含量。硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤Cd、Zn形态有明显的影响,表现为明显降低土壤交换态、松结有机态Cd、Zn含量,提高紧结有机态和残渣态Cd、Zn含量。相关分析表明,土壤交换态、松结有机态Cd、Zn的含量与土壤有效态Cd、Zn的含量均呈极显著相关,氧化锰结合态Cd与土壤有效态Cd含量显著相关。硅藻土有机肥用量(土壤重量的5%和10%)对土壤有效态Cd、Zn和不同形态Cd、Zn含量无显著差异。     

生物炭对复合污染土壤——作物中镉砷累积和转运的影响

针对镉砷复合污染土壤中小麦籽粒重金属积累问题,采用生物模拟方法,以镉砷复合污染区土壤为研究对象,探究杏核生物炭(C1和C2分别表示3%和6%生物炭添加量)对复合污染土壤—小麦/玉米系统中镉砷累积和转运的影响。结果表明：添加生物炭(C1、C2)显著降低了小麦季根际/非根际土壤Cd、As有效性,并且小麦籽粒中Cd、As含量分别比CK平均降低19.25%和50.70%,但前者差异不显著。对玉米而言,生物炭C1、C2处理显著降低穗中Cd和As含量,降幅分别为85.67%,61.28%和98.36%,96.48%;此外,施用生物炭显著降低了小麦—玉米体系中镉砷的转运和累积,但对小麦镉由秸秆向籽粒转运及籽粒中镉累积的影响未达显著水平。总之,添加3%生物炭可降低小麦籽粒和玉米穗中镉、砷含量,且对玉米穗中重金属镉、砷降低效果更明显,综合分析生物炭对镉、砷在复合污染石灰性土壤—小麦/玉米体系中迁移和累积的阻控效应,推荐施用3%生物炭为宜。     

淹水条件下含硫锌肥与蒜皮对镉生物有效性及水稻产量的影响

采用盆栽试验,研究了淹水条件下施用锌肥(ZnSO4.7H2O)与含巯基废弃物(蒜皮)对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,与对照相比,施用锌肥(0.2 g kg-1)后水稻增产25%(P<0.05),在淹水平衡7 d时土壤中有效硫和有效锌含量显著提高,增幅分别为267.9%和684.4%,而土壤中有效态镉含量降幅达61.3%(P<0.05);水稻移栽30 d和60 d时,土壤中有效硫和有效锌含量仍显著高于对照,有效态镉显著低于对照,但随着时间的推移均呈下降趋势,水稻根系和糙米镉含量较对照降低了31.0%(P<0.05)和38.9%(P<0.05)。与对照相比,施用蒜皮(1 g kg-1)的土壤有效硫随时间的推移呈上升趋势,同时有效态镉含量下降,水稻根系和糙米中镉含量降低,但差异均不显著。锌肥与蒜皮配合施用的效果优于两者单施。因此,淹水还原条件下施用适量含硫锌肥可有效降低污染土壤中镉的活性,减少水稻的镉累积,而本试验条件下施用富含巯基的蒜皮效果不明显。     

Silicon alleviates the toxicity of cadmium and zinc for maize (Zea mays L.) grown on a contaminated soil

Although silicon (Si) is not an essential element, it presents a close relationship with the alleviation of heavy‐metal toxicity to plants. This work was carried out to evaluate the effects of Si application to soil on the amelioration of metal stress to maize grown on a contaminated soil amended with Si (0, 50, 100, 150, and 200 mg kg^–1) as calcium silicate (CaSiO₃). Additionally, the cadmium (Cd) and zinc (Zn) bioavailability as well as their distribution into soil fractions was also studied. The results showed that adding Si to a Cd‐ and Zn‐contaminated soil effectively diminished the metal stress and resulted in biomass increase in comparison to metal‐contaminated soil not treated with Si. This relied on Cd and Zn immobilization in soil rather than on the increase of soil pH driven by calcium silicate application. Silicon altered the Cd and Zn distribution in soil fractions, decreasing the most bioavailable pools and increasing the allocation of metals into more stable fractions such as organic matter and crystalline iron oxides.