污灌条件下农田土壤重金属的空间变异与模拟

土壤重金属污染影响农田环境质量及食品安全.以天津市武清区北部农产品商品基地(包括10个乡镇)为例,运用地统计学方法和ArcGIS技术,分析了农田土壤中Cu、Zn、Pb、As、Hg 5种重金属元素含量的空间变异性和相关性;借助最优空间插值模型模拟它们的空间分布特征.结果表明,Hg元素属于空间弱相关,Cu、Zn、Pb和A8元素有中等程度的空间相关性.插值结果进一步表明,在研究区北部5种重金属元素含量均较高;Cu含量以北京排污河为中心,向其两侧递减;Zn和As含量呈岛状区域分布,高值区主要分布在排污河附近;Pb和Hg含量分布表现为北部和东南部较高,与污灌范围和强度有明显关联.其中主要污灌区大沙河乡的土壤重金属污染最为严重.     

污灌土壤中硫的积累及形态分布特征

铜矿硫酸盐废水灌溉的农田，土壤中水溶性硫和吸附性硫大幅度提高，且均有向下层土壤迁移的能力；盐酸可溶性硫增幅较小，且主要沉积在表层土壤。铜矿尾砂废水对土壤酶活性有较强的抑制作用，从而使污灌土壤中有机质含量增加，有机硫含量明显上升。土壤在强还原状态，大量的可溶性硫酸盐转化为硫化物是造成晚稻生长受害的主要原因。     

污灌土壤中Pb、Cd形态的研究

运用顺序提取法研究了一些污灌区土壤中Ｐｂ、Ｃｄ的化学形态分布及影响因素。石灰性污灌土壤０－２０ｃｍ土层中，Ｐｂ、Ｃｄ主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在，其次是有机结合态，交换态和吸附态较少。０－２０ｃｍ土层中，Ｐｂ的吸附态＞交换态，而Ｃｄ则相反。影响Ｐｂ、Ｃｄ形态分布的主要因素有ｐＨ、有机质含量、腐殖酸组成和碳酸钙含量等。西安污灌区土壤中的Ｃｄ明显增加，且主要为有机结合态，碳酸盐结合态则相对减少。但这种影响对Ｐｂ并不明显。     

表面活性剂强化EDTA络合洗脱污灌土壤中重金属的试验研究

在实验室条件下研究了表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)和重金属洗脱螯合剂EDTA对土壤中Cd、Pb的解吸去除作用,同时研究了加入SDS和Brij35后对EDTA解吸污染土壤中Cd、Pb作用的影响,并对解吸前后重金属在土壤介质中形态变化进行了测定。结果表明,加入表面活性剂SDS可使EDTA对Cd的解吸量由61.67%增加到79.68%、对Pb的解吸量由57.25%增加到89.65%。在EDTA浓度较小时,加入SDS对Cd、Pb的解吸产生拮抗作用,抑制了EDTA对污染土样中Cd、Pb的解吸;随着EDTA浓度的不断增加,加入SDS与EDTA产生明显的协同增溶作用;表面活性剂Brij35具有相同的增溶作用,但增溶效果不如SDS。比较复配解吸前后重金属形态变化,可溶态、碳酸盐结合态较解吸前减少60%￣90%,大大降低了污灌土壤中重金属的毒性和生物可利用性。试验结果可为利用表面活性剂与EDTA复配提高重金属在土壤介质中的解吸率提供理论依据,并可应用于污灌土壤中重金属的冲洗治理。     

太原市小店区污灌土壤重金属形态分布特征

在太原小店污灌区,采用田间试验,系统研究了污灌土壤中不同形态重金属Pb,Cr,Cd的含量和在1 m土壤中的垂直分布规律,以及玉米、小麦和大豆对Pb,Cr,Cd的吸收分布特性。结果表明,试验区土壤中全量Pb,Cr,Cb含量均为太原市环境背景值的2~5倍;Tessier法浸提态Pb,Cr,Cb含量均随土壤深度增加而逐渐减少,种植玉米、小麦和大豆对其分布规律没有影响;污灌土壤中Pb和Cr以残渣态为主,Cd以有机物结合态和铁锰氧化物结合态为主。     

污灌土壤-植物体系中污染物迁移积累的研究

研究了污灌时,挥发酚、氰化物和有机氯农药在土壤和山桃、榆树及苹果树等植物中的迁移富集状况。结果表明,污水、植物和土壤样品中含有挥发酚、氰化物和α-666、γ-666、δ-666 3种有机氯农药。各污染物主要来自污水灌溉,富集程度与污水中的各污染物含量相一致。在土壤中,挥发酚有一定的积累,氰化物几乎没有积累。有机氯农药在土壤表层中积累最多。在植物中,挥发酚和氰化物有一定的积累,且山桃中的富集倍数最高。有机氯农药无论是清灌还是污灌,山桃中δ-666>γ-666>α-666,榆树和苹果树中则γ-666>δ-666>α-666。除了少数情况外,无论是清灌和污灌的土壤中,还是山桃、榆树、苹果树等树木中,有机氯残留量和挥发酚、氰化物残留量基本上显示显著性差异,表明污染物存在一定的积累。     

长期污灌农田土壤Cd赋存形态及其有效性的空间变异研究

以典型污灌区农田土壤为研究对象,分析污灌对农田土壤重金属Cd赋存形态的影响,并揭示其生物有效性空间分布特征。研究结果表明:经长期污灌,研究区土壤Cd主要以可交换离子态和碳酸盐结合态为主,两者占全量比平均为73%;各形态平均含量随污灌时间增长而增加,且其形态分配趋于向活性更强的可交换态、碳酸盐结合态转化;由于污灌历史不同,可交换离子态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态呈极显著差异。土壤生物有效态Cd和潜在有效态Cd与不可利用态Cd相比,所受外界影响因素多,具有更弱的空间结构性,其空间分布呈东高西低趋势,因而在未来农业结构调整及制定修复方案时,应予高度重视。     

再生水灌溉对土壤质量影响的研究进展

再生水灌溉是解决农业用水短缺的有效方式之一。总结了目前国内外学者关于再生水灌溉对土壤质量影响的研究进展,指出再生水灌溉使土壤微生物数量增加;再生水灌溉土壤存在盐碱化的风险;短期再生水灌溉对土壤重金属含量的影响较小。但目前对再生水灌溉对土壤盐分、重金属、N、P等元素以及有机物污染的迁移规律研究较少。在今后的研究中,应侧重于利用模型模拟再生水灌溉条件下主要污染物的迁移规律,评估再生水灌溉对土壤环境影响的风险,建立合理的灌溉制度,为再生水灌溉提供可行性和安全性。     

再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响研究

土壤性能和土壤微生物是再生水灌溉对环境安全效应评价的重要指标。通过模拟试验,以北京高碑店污水处理厂生产的再生水浇灌大豆为例,分析了收获期土壤理化特性及微生物类群变化。结果表明,再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,表现为有机质和有效磷显著增加;土壤重金属铅、镉含量相对清水和土壤本底无明显增加,但土壤溶液电导值(EC)增加显著,在一定程度上造成盐度累积。在土壤微生物方面,再生水灌溉使土壤细菌数量相对清水灌溉处理增加;二级再生水和三级再生水灌溉处理间的放线菌数量差异显著,且明显高于清水对照;再生水灌溉对真菌数量影响不大。再生水灌溉使大豆根际土壤脲酶活性增加,碱性磷酸酶活性最高。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力和土壤环境质量的指标。     

再生水灌溉土壤主要盐离子迁移模拟

在北京市通州新河灌区,再生水已逐步成为农田灌溉的主体水源。与一般常规灌溉水源不同,再生水虽经过处理,仍含有多种重金属和盐分离子以及一些有机污染物。针对再生水灌溉过程中盐离子可能在土壤中积累进而产生地下水污染问题,运用非饱和土壤水流和溶质运移模型Hydrus-1D,模拟再生水灌溉条件下主要盐离子SO2-4、Cl-和NO3-N在土层中的垂向分布及其随时间向深层的迁移情况,讨论了再生水灌溉是否对地下水构成潜在威胁。模拟结果显示,新河灌区的再生水盐离子主要集中在50 cm以内的表层土壤中,其浓度累积不足以迁移到深层土壤并进而污染地下水,盐离子甚至会随着时间的延长逐渐被作物吸收利用。该灌区的使用现状表明再生水进行农田灌溉是可行的,对地下水污染的可能性极小,但为避免表层土壤含盐量超标影响作物生长,建议采用基于土壤环境和作物生命健康的再生水灌溉制度。     

海水灌溉滨海盐渍土的水盐运动模拟研究

 模拟江苏大丰夏季降雨条件 ,采用原状土柱 ,对江苏滨海盐渍土进行海水灌溉试验。结果表明 ,夏季滨海盐渍土 0～ 4 0cm土层中盐分的运动和再分布非常活跃 ,而 4 0～ 12 0cm土层中盐分较稳定。未灌溉处理一般不会有盐峰形成 ,始终处于较稳定的脱盐状态 ,但遇持续性高温干燥天气 ,会有较小的盐峰形成。海水灌溉各处理灌溉后 ,如果在很长一段时间内无降水 ,则 0～ 5cm土层中可溶盐将明显积累 ,形成巨大盐峰 ;而 5～ 2 0cm和 2 0～ 4 0cm土层形成的盐峰较小 ;4 0cm以下的土层一般无盐峰形成。灌溉海水的浓度越高 ,且灌溉后持续干旱的时间越长 ,则积盐越严重。海水灌溉处理中 ,Na+ 交换了Ca2 + 、Mg2 + 后 ,很快被土壤胶体吸附 ,在土体中较稳定 ;相反 ,Ca2 + 、Mg2 + 则遭到严重淋失 ;Cl-是较为活跃的离子 ,随水分蒸发在土壤表层积聚 ,随降雨和灌溉海水向下层迁移 ;HCO3 -较稳定 ,除非有大强度的降雨 ,否则 ,一般不会淋失。因此 ,只要夏季选择适宜浓度的海水灌溉 ,土体中的盐分不会积累。     

不同潜水埋深污水灌溉硝态氮运移试验研究

随着污水灌溉的迅速发展,污水灌溉对土壤环境及地下水的影响日益受到人们的关注。通过污水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下,污水灌溉对土壤及地下水中硝态氮的影响。结果表明:与灌水前相比,灌水后土壤硝态氮含量的峰值都出现下移现象,灌水对土壤中的硝态氮有强烈的淋洗作用;地下水埋深相同时,高灌水量处理土壤增加的硝态氮含量比低灌水量处理的大;灌水量相同时,土壤硝态氮增加量随着地下水埋深增加而增大。     

滴灌条件下土壤水盐运移特征及影响因素研究综述

综述了滴灌技术的灌水量、滴灌周期、滴头流量和灌溉水矿化度等因素对土壤水盐运移动态影响的研究现状,分析了不同因素影响土壤盐分运移的机理及目前该领域存在的问题。同时,总结了地下水埋深和化学改良方法对土壤水盐运移的动态影响和存在的问题。通过分析研究现状,提出了今后该领域的研究重点。     

膜下滴灌棉田土壤盐分变化规律研究

针对新疆土壤盐碱化开发利用和防止土壤次生盐渍化的问题,通过对不同年限的棉田膜下滴灌土壤盐分的运移研究,从棉花生育期、土壤空间两个方面对不同年限土壤盐分进行分析比对,初步得出：随着生育期的推后,各土层含盐量都有不同程度的加大;垂直方向盐分的积累在40~80 cm土层逐渐增加,80~100 cm土层盐分积累受膜下滴灌影响较小;不同滴灌年限中滴灌年限越长,棉田中的盐分积累就越多。     

Soil Water Distribution and Irrigation Uniformity Under Alternative Furrow Irrigation

Field experiments were conducted to investigate the spatial-temporal distribution and the uni-formity of soil water under alternative furrow irrigation in spring maize field in Gansu Province. Resultsshowed that during the crop growing season, alternative drying and wetting furrows could incur crops to en-dure a water stress, thus the adsorptive ability of root system could be enhanced. As there was no zero fluxplane between irrigated furrows and non-irrigated furrows under alternative furrow irrigation, lateral infiltra-tion of water was obviously increased, thus decreasing the deep percolation. Compared with the conventionalirrigation, although the water consumption in alternative furrow irrigation was reduced, the uniformity of soilwater was not obviously affected.     

滴灌条件下棉花对土壤盐分及离子运移的影响

【目的】研究棉花对盐分及离子的运移的作用关系,分析滴灌棉田盐分的运移规律和影响机制。【方法】通过田间微区试验,对小区内盐渍化土壤进行混匀,设置种植棉花与未种植棉花试验处理,研究棉田土壤盐分离子的运移特征。【结果】灌溉使得0~40 cm土层土壤盐分、阴、阳离子含量明显下降,在40~60 cm土层浓度增加形成离子聚集区。棉花种植过程对0~30 cm土层土壤总盐分、阴阳离子都有一定的影响,但影响较为显著是10~20 cm土层的总盐分、Cl^-和SO₄^2-离子的含量,减缓了其运移过程,对其他离子的影响均未达到显著水平,对土壤pH值影响不大。【结论】棉花种植过程显著影响土壤10~20 cm土层的总盐分、Cl^-和SO₄^2-离子向下运移过程。     

咸水滴灌条件下土壤盐分运动规律

选择新疆尉犁县土壤含盐量较高的当年造林地,利用咸水进行滴灌,比较研究了4个月间不同灌溉量的土壤盐分变化,并对一个灌溉周期内灌溉前及灌溉后168 h时段,距滴头不同距离的土壤剖面盐分运移规律进行观测.结果表明:咸水滴灌,地表积盐现象明显,在0～10 cm土壤湿润区内部可形成一个低盐区,适宜林木根系发育;灌溉周期相同,单次灌量越大,盐分会被淋洗的更远,滴头附近积盐程度越轻;在一个灌溉周期内,盐分先向下和向内移动,后向表层和外侧移动.     

干旱半干旱地区灌溉条件下的土壤水盐运移研究进展

土壤盐渍化是制约农业发展的主要因素。土壤水盐运移研究是认识并解决干旱半干旱地区灌溉后的土壤盐渍化问题的重要基础。在查阅大量文献的基础上,回顾了土壤水盐运移研究的历史,并系统阐述了在灌溉条件下不同潜水埋深、土壤质地、灌溉水质、灌溉制度及耕作措施等影响的土壤水盐运移规律。由于受试验条件的局限,模拟土壤水盐运移的数学模型的发展受到限制,同时影响了大田尺度下的土壤水盐动态的精确模拟与预报;同时,提出未来的研究应该采用系统论观点,以环境生物化学循环为背景,对流域尺度上多年土壤水盐平衡问题进行深入研究。     

中水灌溉对城市绿地土壤微生物数量的促进效应

用田间采样及室内培养的方法,研究短期和长期中水和清水灌溉下3种常见绿地植物根系层土壤微生物的数量变化。结果表明：金叶假连翘和黄金榕的根际土壤细菌、真菌和放线菌数量均随土层深度的增加而减少,但真菌在短期清水灌溉下20～40cm土层中数量分布最多;台湾草的根际土壤细菌、真菌在各土层间的数量分布与金叶假连翘和黄金榕相似,放线菌在20—40cm土层数量分布最多;与清水灌溉相比,3种植物在短期中水灌溉下,其根际土壤细菌、真菌和放线菌数量在O-20cm土层差异显著,20—4J0、40—60cm土层中的数量分布因植物种类不同而有所差异。