复合土壤修复剂对镉砷污染稻田的影响研究

为治理镉砷复合污染农田土壤,选取了湖南省某矿区附近的镉砷复合污染稻田,以小区对比试验研究了复合土壤修复剂(亚硒酸钠+钙镁硅肥+聚合硫酸铁+膨润土+硫磺+氯化钙)对土壤中镉(Cd)、砷(As)有效态、土壤pH,稻谷中Cd、As含量及稻谷产量等指标的影响。结果表明,在2 700 kg/hm~2施用水平,施用土壤修复剂能提高土壤pH 0.4单位,土壤CEC增加9.23 cmol/kg,有机质增加14.32 g/kg;施用土壤修复剂土壤有效态镉、有效态砷含量分别降低41.93%、64.34%,稻米中镉、无机砷含量分别降低81.25%、77.92%,达到国家食品污染物限量标准;同时,施用土壤修复剂能在一定程度上提高稻谷的长势及产量,稻谷产量增加6.82%。     

组配/改性材料对镉砷复合污染土壤的钝化修复

为探究不同类型钝化材料对镉(Cd)砷(As)复合污染土壤的修复效果,以黑麦草为供试植物,研究石灰+硫酸亚铁组配(LF)、改性生物炭(MB)和改性桉树屑(MC)对Cd、As的钝化效果及对黑麦草积累Cd、As的影响。结果表明:在土壤pH为8.19,Cd、As含量为6.87、67.59 mg·kg^-1的重度污染土壤中,施加质量分数为0.5%、1%、2%的LF和0.25%、0.5%、1%的MB或MC不会引起土壤pH大幅度波动;不同施加量下LF、MB和MC对Cd的钝化效率分别达21.4%~32.9%、25.2%~29.4%和18.4%~24.9%,对As的钝化效率分别达3.5%~24.5%、3.7%~22.1%和11.8%~18.2%;3种材料可通过静电吸引、络合、沉淀等作用促使两种元素向低活性态转化;LF、MB和MC不同施加量均对黑麦草的生物量没有显著影响,但分别降低了黑麦草地上部6.5%~25.4%、43.9%~48.8%和40.5%~48.3%的Cd含量,33.1%~43.7%、33.6%~38.9%、14.9%~44.4%的As含量;3种材料均可有效阻控黑麦草对Cd、As的吸收与转运。研究表明,实际应用中施加2%的LF或1%的MB、MC均可达到较佳的Cd、As修复效果。     

稻田镉砷污染阻控原理与技术应用

我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。     

基于风险分级的镉砷污染稻田修复治理

研究基于稻米镉砷含量构建了农田重金属污染5级风险分级分区体系,并结合土壤镉砷含量及pH值等理化性质制定了以石灰质复合材料和镉钝化剂或镉砷同步钝化产品为核心的4个组合修复模式,在祁阳市肖家镇和白水镇开展了重金属污染耕地修复治理示范.结果表明:基于稻米镉砷污染风险分级分区治理的4个耕地修复模式使土壤pH值提升了0.68～1...     

新型土壤调理剂对镉砷复合污染土壤修复效果的研究

为研究"润邦牌"土壤调理剂在稻田同步降低镉、砷含量的应用效果,选取湖南典型的红泥田,在施用本土壤调理剂后,考察土壤理化性质、水稻植株及土壤中镉和砷含量的动态变化。田间试验结果表明:该土壤调理剂可显著减少土壤和稻米中的镉砷含量,提高水稻产量。施用该土壤调理剂1 500～2 100 kg/hm~2,土壤中有效镉含量降低23.7%～44.8%,有效砷下降24.3%～40.5%,土壤pH值提高0.9～1.1个单位,稻米镉含量减少35.6%～51.1%,稻米砷含量降低22.0%～40.6%,水稻增产2%～5%。     

玉米秸秆与木本泥炭对土壤改良的效应

玉米秸秆与木本泥炭施加到土壤中不仅能稳定土壤有机碳库,保持土壤养分,还可以改善土壤理化性质。但玉米秸秆与木本泥炭性质不同,其对土壤改良的效果不同。通过大田试验研究了还田量在12 000 kg/hm²条件下,玉米秸秆与木本泥炭对黑土的改良效果,共设置3个处理,分别为不施加任何有机物料的对照组（ck）,0～20 cm土层混施木本泥炭组（D）、0～20 cm土层混施秸秆组（CS）。结果表明：土壤施用木本泥炭与秸秆改善了土壤紧实度,提高了土壤有机质、速效养分含量,增加了腐殖质各组分的含碳量,使土壤腐殖化程度增加,胡敏酸（HA）分子趋于简单化;施加秸秆能显著提高土壤中水溶性有机碳活性组分的含量,HA分子结构更简单;土壤施用木本泥炭能显著增加玉米产量,土壤腐殖化程度更高。以上结果表明,黑土施用木本泥炭和玉米秸秆对玉米产量、土壤腐殖化程度影响不同,结合田间实际情况,木本泥炭对增加玉米产量及提高土壤腐殖化程度效果显著,但玉米秸秆可以显著提高土壤水溶性有机碳活性组分含量,使HA分子结构更简单。     

土壤镉和砷污染钝化修复材料及科学计量研究

使用Web of Science(WOS)核心合集数据库统计了5年内(2014—2018年)关于土壤镉(Cd)和砷(As)单一污染的情况,发现土壤Cd和As污染依然受到人们的广泛关注,且我国在该领域发文最多。利用CiteSpace软件分析发现施用钝化修复材料是土壤Cd和As污染治理的热点修复技术之一。基于此,本文综述了常见的钝化修复材料及其钝化机理,并分别对钝化修复材料的室内研究和修复实践进行总结,发现无机类钝化修复材料中石灰类主要通过调节土壤pH值改变重金属有效性;磷酸盐类分别通过共沉淀和点位竞争机制钝化重金属;金属及其氧化物类通过表面络合和还原作用对重金属的钝化效果更好;黏土矿物中海泡石和坡缕石廉价绿色且具有较大的比表面积,对重金属的钝化效果较好。有机类钝化剂中生物炭类为研究热点材料之一,因表面拥有丰富的官能团和较大的比表面积,其对重金属表现出良好的钝化修复效果;有机废弃物含高度腐殖化的有机质和微生物,对重金属钝化效果较好。此外,对国内外典型的Cd和As污染实践修复工程进行介绍,发现金属及其氧化物、堆肥、生物炭以及廉价易获得的石灰和黏土矿物施用较广。最后,讨论了钝化修复材料施用中亟需解决的问题。     

改性生物炭对镉砷复合污染土壤的修复研究进展

土壤镉砷复合污染已成为一个严重的环境问题,由于镉砷具有相反的化学性质,运用生物炭修复镉砷复合污染土壤效果不佳,而改性生物炭在修复镉砷复合污染土壤方面取得了显著的成果。本文介绍了生物炭制备的方法与理化性质,总结了生物炭修复单一镉、砷污染的效果与机理,并阐述了生物炭处理复合污染的不足和难点。重点综述了改性生物炭的制备方法及理化性质,改性生物炭修复土壤镉砷复合污染的影响因素,以及改性生物炭处理镉砷复合污染的效果与机理。与原始生物炭相比,改性生物炭对镉砷具有更高的吸附性能,在复合污染土壤修复中表现出明显优势。但是,改性生物炭的回收问题尚未完全解决,解吸再生和老化问题需要深入研究,改性生物炭仍具有广大的研究和发展前景。     

连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析

选择湖南典型镉砷复合污染稻田,通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证,为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果,但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同,稻米降镉效果最好的是T9处理,3 a平均稻米降镉率为52.42%;其次是T4和T3,3 a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%;稻米降砷效果较好的为T7和T4处理,3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%;整体上,钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果,且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应;另外,连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的pH值,且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤pH值呈显著负相关,表明施用钝化剂提升了土壤pH值,并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为,T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理,T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。     

木本泥炭对钾的缓释效果与固持作用

以木本泥炭为载体,以氯化钾和硫酸钾为钾源,分别制备木本泥炭氯化钾肥和木本泥炭硫酸钾肥.通过沙柱淋溶试验,研究木本泥炭氯化钾肥和木本泥炭硫酸钾肥的钾释放特性及其钾累积释放率曲线方程拟合情况.结果表明,10次沙柱淋溶后木本泥炭氯化钾肥MTLK1处理的钾释放率比纯氯化钾LK减少13.43％.等当量氯化钾条件下,随着木本泥炭用...     

外源硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量研究

【目的】利用两种外源硅肥材料开展试验,研究外源硅对土壤重金属Cd有效性以及稻谷Cd含量的影响。【方法】以硅胶（分子式mSiO2.nH2O,含量98%以上）、液体硅肥（SiO2浓度≥23%）作为外源硅肥材料,通过在重金属镉Cd超标稻田土壤施用硅胶,在水稻分蘖期、孕穗期喷施液体硅肥,研究硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量。【结果】施用硅胶达到100kg/667m2对降低土壤有效Cd含量有极显著效果,表明稻田施用硅胶可以钝化土壤重金属Cd有效性;施用硅胶达到100kg/667m2对降低稻谷Cd含量有显著效果,施用硅胶再配合喷施液体硅肥时,对降低稻谷Cd含量有极显著效果;施用硅胶、液体硅肥对提高稻谷产量有显著作用。【结论】基施硅胶配合喷施液体硅肥,对钝化土壤重金属Cd有效性,降低稻谷Cd含量,提高稻谷产量具有显著效果。     

广西稻田镉污染状况及硅对稻米镉的消减作用

[目的]调查广西稻田土壤镉污染现状,开展硅对稻米镉的消减作用研究,为治理广西稻田土壤镉污染提供科学依据.[方法]在广西境内,采集水稻主产区的稻田耕层(0～20 cm)土样157个,分析其镉含量,并采用单因子指数法和Hakanson的潜在生态风险指数法对稻田土壤环境质量和潜在生态风险进行评价;另外,在镉超标稻田上进行不同硅肥处理对稻米镉的消减试验,试验设不施硅肥作对照、土壤中施用硅肥750 kg/ha、叶面喷施0.2％纳米硅1500L/ha和土壤中施用硅肥750 kg/ha+叶面喷施纳米硅1500 L/ha4个处理,测定各处理的稻米中的镉含量.[结果]采样调查结果表明,广西稻田耕层土壤中全量镉含量为0.02～7.33 mg/kg,平均0.53 mg/kg,其中35.03％土壤样品的镉含量超过国家土壤环境质量标准的Ⅱ级标准,以中、轻度污染为主.硅肥试验结果表明,不同硅肥处理均显著降低了稻米中镉的含量(P＜0.05),其中土施硅肥750 kg/ha+叶面喷施纳米硅1500L/ha处理效果最好,稻米镉含量比对照处理下降73.45％;喷施纳米硅1500L/ha处理稻米镉含量下降62.07％,土施硅肥750 kg/ha处理下降34.48％.[结论]广西稻田土壤中镉的生态风险为中等至高的风险,合理施用硅肥可有效降低稻米镉的含量.     

钝化材料的老化对水稻土中Cd钝化稳定性的影响

为揭示钝化材料的老化对土壤镉（Cd）钝化稳定性的影响,选择河池、湘潭、韶关三类酸性水稻土,开展了温室条件下为期308 d的土壤培养试验,每类水稻土均设置1个对照和天然海泡石、生物质炭2个钝化材料处理,研究施用钝化材料后,水稻土中土壤Cd形态变化,以及土壤Cd与铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）和锌（Zn）形态变化的相关性。结果表明：施加天然海泡石后,河池、湘潭、韶关的土壤中酸提取态Cd含量在308 d土壤培养期间总体呈先减少后增加趋势;其中河池土壤酸提取态Cd占总Cd比例在0~28 d减少9.0个百分点,在28~308 d增加13.8个百分点;湘潭土壤酸提取态Cd占比在0~7 d减少3.2个百分点,7~308 d增加2.0个百分点;韶关土壤酸提取态Cd占比在0~7 d减少4.4个百分点,在7~308 d增加3.5个百分点。施加生物质炭后,河池、湘潭、韶关的土壤中酸提取态Cd含量在308 d土壤培养期间总体也呈先减少后增加趋势,在0~7 d,三个试验地土壤酸提取态Cd占总Cd比例减少5.5~8.1个百分点,在7~308 d增加3.4~6.6个百分点。与施加天然海泡石相比,施加生物质炭后,河池水稻土中Cd与Fe、Mn赋存形态之间的相关性强。研究表明,施加天然海泡石或生物质炭后,Cd污染程度在安全利用类范围的水稻土（河池、湘潭和韶关水稻土）中Cd均存在再活化、再释放现象,天然海泡石和生物质炭的老化显著影响河池、湘潭和韶关水稻土中Cd的形态分布。     

不同微塑料对水稻土性质、镉有效性及其形态的影响

土壤中重金属与微塑料(MPs)复合污染越来越普遍,然而关于MPs对土壤中重金属的有效性和形态的影响及其机制尚不清楚。本文以镉(Cd)污染水稻土为研究对象,通过土培试验探究不同MPs类型[聚乙烯微塑料(PE-MPs)、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯微塑料(PBAT-MPs)]及不同添加量(0.5%、1%、2%,m/m)对土壤理化性质和酶活性的影响,并分析MPs对土壤Cd有效性及形态的影响及其机制。结果表明,1%、2%PBAT-MPs处理能显著提高土壤pH、溶解性有机碳(DOC)含量、铵态氮含量、脲酶活性、脱氢酶活性和过氧化氢酶活性,并显著降低总溶解性氮(TDN)、硝态氮和速效磷含量;而PE-MPs处理降低了土壤DOC含量,增加了土壤TDN含量。可见,PBAT-MPs对土壤理化性质及酶活性的影响比PE-MPs更显著。PE-MPs和PBAT-MPs均能显著降低CaCl₂-Cd含量,分别降低了4.6%～8.7%和4.3%～22.4%。与空白相比,0.5%、1%和2%PE-MPs处理下酸溶态Cd占比增加了1.0%～1.8%,可氧化态Cd占比降低了1.0%～1.3%;1%和2%P...     

水分管理联合磷酸盐施用对水稻土中镉转化的影响

为探究水分管理方式和磷酸盐对水稻土中Cd转化的影响,按磷(KH2PO4)与Cd的摩尔比为2∶1添加磷酸盐,在75%田间持水量、田间持水量、持续淹水和淹水回旱四个水分管理下,测定土壤p H值及Cd的Ca Cl2有效态含量,并采用重金属连续浸提法分析土壤中Cd的形态分布。结果表明:与对照相比,持续淹水和田间持水量处理分别使有效态Cd含量降低了37.3%和10.0%,75%田间持水量和淹水回旱处理有效态Cd含量增加了12.5%和9.5%;重金属形态分析表明,施用磷酸盐促进弱酸提取态Cd向可还原态和可氧化态转化;75%田间持水量处理中弱酸提取态Cd所占比例显著降低,更有利于Cd向稳定的形态转化,而淹水回旱处理中,弱酸提取态镉含量增加,增大了Cd浸出、迁移的风险;不同水分管理下土壤p H值随时间的变化趋势差异较大,75%田间持水量处理中土壤有效态Cd与p H值呈显著负相关关系(r=-0.861 8),而持续淹水与淹水回旱处理的淹水还原过程对Cd的有效性有较为复杂的影响。综上,水分管理与磷酸盐施用对有效态Cd的影响存在交互作用,在75%田间持水量时磷酸盐施用对镉的稳定效果较好,且水分管理是控制水稻土中Cd转化的主要影响因素。     

羊粪还田对巨峰葡萄园土壤理化性质的影响

为通过合理施用羊粪提高葡萄园土壤肥力,降低羊粪中氮、铁、铜等物质对环境的污染,以充分腐熟羊粪为基肥,设施入羊粪基肥20、40、60、80、100t/hm~2等5个处理,以不施羊粪基肥为对照(CK),研究羊粪还田对巨峰葡萄园土壤含水量、土壤p H值以及土壤全氮、速效磷和速效钾含量的影响。结果发现,与不施羊粪基肥的CK相比,羊粪还田处理可提高葡萄园土壤含水量,且随着施肥量增加土壤深层土壤蓄水能力增加;羊粪还田可降低葡萄园土壤pH值;羊粪还田条件下不同土层土壤全氮、速效磷和速效钾含量随施肥量的增加而增加;不同羊粪施肥量均可提高土壤有机质含量,且在不同土层中表现为随着施肥量的增加而增大,各土层在施入100t/hm~2羊粪时土壤阳离子交换值(CEC)达最大,0～15、15～30、30～45cm土层的CEC分别为15.62、14.70、12.25cmol/kg。     

淹水稻田中土壤性质的变化及其对土壤镉活性影响的研究进展

近年来,面对稻田土壤镉(Cd)污染日益严重和"镉米"事件频发的现状,许多专家对稻田土壤镉的活性变化及其污染治理进行了大量研究,大多数研究表明淹水能降低稻田土壤Cd的活性和稻米Cd的含量。但是,由于稻田土壤自身的复杂性以及影响因素的多样性、综合性和不确定性,尤其是在淹水条件下,稻田土壤性质[土壤胶体和团聚体、pH和Eh(pe+pH)、阴离子和阳离子、铁锰氧化物和含硫化合物、有机质和可溶性有机物、碳酸盐和磷酸盐、根系分泌物和微生物等]发生了复杂变化,使得Cd活性变化更加复杂,Cd污染的防控和修复更加困难。通过综述淹水条件下稻田土壤性质的变化,阐述了这些变化对土壤中Cd活性的影响,同时对该领域的研究方向进行了展望,旨在为实现Cd污染稻田的农业安全生产提供理论依据,并为Cd污染土壤的修复治理提供参考。     

不同土壤调理剂对Cd污染稻田修复效果

为验证不同土壤调理剂在轻度Cd污染稻田的修复效果,本研究于2021年和2022年在湖北大冶连续开展田间小区试验,研究了20种土壤调理剂对水稻产量、糙米Cd含量、土壤pH、土壤有效态Cd含量的影响,并选取2021年试验中具有代表性的4种调理剂（有机类：P3、P4,无机类：P11、P12）,探究其对Cd在土壤-植株中转运累积和在土壤中5种赋存形态转化的影响。两年的结果表明：与对照组相比,各调理剂处理后水稻产量变化幅度为-9.80%~20.09%,糙米 Cd 降幅为 8.05%~79.57%,土壤 pH 提高了-0.01~1.13个单位,有效态Cd含量降低了4.79%~25.00%,且连续两年土壤pH值与有效态Cd含量均呈显著负相关关系。2021年试验中4种调理剂处理均能显著降低Cd从土壤到水稻根系的转运系数,且无机类调理剂（P11、P12）效果显著优于有机类（P3、P4）;各类调理剂（P3、P4、P11、P12）处理使土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd占比分别降低5.91~17.77个百分点和6.33~8.88个百分点;使土壤中Fe-Mn结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd占比分别增加3.47~16.31、0.80~6.50个百分点和4.82~7.05个百分点。有机类调理剂（P3、P4）倾向于将土壤中Cd向有机结合态Cd转化,无机类调理剂（P11、P12）则更倾向将土壤中Cd向Fe-Mn结合态Cd转化。研究表明,选取适宜的调理剂能够实现Cd污染耕地安全利用,推荐无机类P12调理剂（主要成分CaO≥28%）作为湖北大冶轻度Cd污染修复调理剂。     

基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价

受污染农田修复技术应用效果的综合评价,在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。本文针对自主研发的改良剂,在我国华南地区受镉（Cd）污染的水稻种植区开展野外大田试验,重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化,探索改良剂施用对土壤质量的影响;选择DTPA浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量（CEC）、糙米Cd和稻谷产量构建指标体系,利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。结果表明,当改良剂施用量为6 000 kg·hm^-2和7 500 kg·hm^-2时,DTPA浸提态Cd含量分别减少10.5%和8.8%。当改良剂用量为6 000 kg·hm^-2时,有机质含量减小6.3%;改良剂没有显著影响碱解氮、有效磷和CEC含量,但是显著提高了速效钾含量。当改良剂用量为1 500 kg·hm^-2时,糙米Cd含量增加23.9%;当改良剂用量≥4 500 kg·hm^-2时,糙米Cd含量显著低于国家标准,且修复效率（RE）均超过40%。当改良剂用量为4 500 kg·hm^-2时,稻谷产量增加18.7%。采用动态加权综合评价模型研究发现,当用量为6 000 kg·hm^-2时,改良剂修复Cd污染稻田的综合效果最佳。     

长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响

长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥（NK）、氮磷钾化肥（NPK）和氮磷钾化肥配施有机肥（NPKM）处理,在长期试验40年后（2020年）,分别采集0～20、20～40、40～60 cm深度的土壤样品,测定了全土和各团聚体组分的总磷和有效磷含量,并探讨了施肥-团聚体质量百分比-团聚体磷素之间的内在关系。结果表明,所有施肥处理均表现为>2 mm团聚体质量百分比随着土壤深度的增加而逐渐降低,与NK处理相比,磷肥施用显著提高了0～20 cm和20～40 cm全土和团聚体组分中有效磷含量,且NPKM处理的增幅最大。与NK处理相比,NPKM处理下0～20、20～40cm和40～60 cm各团聚体总磷含量分别提高了2.14～2.60、1.39～2.80倍和27.03%～180%,各团聚体有效磷含量增幅分别为12.95～18.29、7.57～12.31倍和70.67%～709%。同时,NPKM处理总磷和有效磷的增幅呈现出...