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。     

不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉二级和三级污染的红壤和褐土上添加不同磷酸盐(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙)后种植小油菜40d,测定植株生物量、镉吸收量、土壤有效态镉含量、pH值,分析不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响.结果表明,3种磷酸盐使污染红壤和褐土上小油菜生物量分别提高了18.7%～291.1%和31.5%～991.2%,在红壤上提高顺序为磷酸二氢钙>磷酸二氢钾>磷酸二氢铵,而在褐土上则表现为磷酸二氢钙一磷酸二氢钾>磷酸二氢铵.3种磷酸盐影响下小油菜吸收镉量,在镉二级污染水平的红壤上表现为显著提高8.3%～60.6%.而在镉三级污染水平的红壤上则表现为显著降低了4.6%～58.4%.污染红壤有效态镉含量在加入3种磷酸盐后提高了 17.0%～122.7%,提高顺序为磷酸二氢钙>磷酸二氢钾>磷酸二氢铵;而磷酸二氢铵使污染褐土有效态镉含量降低了2.4%～13.4%.3种磷酸盐使红壤pH值提高了0.24～0.99.可见,不同土壤类型、不同镉污染水平下,3种磷酸盐对土壤镉的生物有效性的影响存在差异,其机制有待进一步研究.     

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.     

土壤中镉的赋存形态及生物有效性研究

为研究镉在土壤-植物系统中的赋存形态和生物有效性,以棕壤为供试土壤,添加1、3、8、15、30mg·kg-1等5个不同浓度的外源镉,测定不同浓度和不同处理时间下土壤中镉的存在形态及质量分数。结果表明随外源镉处理浓度的升高,土壤中碳酸盐结合态和有机结合态的镉向交换态、残渣态方向转化,铁锰氧化物结合态变化不大;随处理时间的延长,土壤中交换态和碳酸盐结合态的镉向残渣态、铁锰氧化物结合态和有机结合态方向转化,镉的生物有效性逐渐降低。     

土壤硒的生物有效性及调控技术研究进展

通过阐述硒在土壤中的含量和分布特点,了解不同土壤类型中硒含量的分布和差异,明确硒元素在土壤中的普遍迁移规律,重点总结了影响硒在土壤中生物有效性的因素,系统说明如何通过调控技术提高土壤中硒的生物有效性.对于探索生物地球化学循环中硒元素的迁移规律,提高土壤中硒的生物有效性提供参考.     

不同种植年限大棚菜地土壤速效磷、钾及电导率的垂直变异

【目的】探讨不同种植年限大棚菜地土壤速效磷、速效钾以及电导率的垂直变异,为大棚菜地合理施肥提供理论依据。【方法】采用多点取样的调查方法,对新疆库尔勒主要蔬菜基地种植17年的露天菜地及不同种植年限(3,10,14年)大棚菜地的土壤速效磷、速效钾含量及电导率进行测定,分析其在0～180cm土层的垂直分布状况。【结果】在0～180cm土层,调查区大棚菜地土壤速效磷含量呈明显的上高下低型垂直分布,随种植年限的增加0～20cm土层土壤速效磷大量积累;调查区大棚菜地土壤速效钾含量垂直分布相对平稳,随种植年限的增加各土层土壤速效钾含量逐渐减少,表层土壤速效钾处于明显的消耗状态;调查区大棚菜地土壤电导率随土壤深度增加变化较为平缓,随种植年限的增加,0～60cm土层土壤电导率显著提高,盐分有累积趋势;与种植年限相近的大棚菜地相比较,露天菜地0～20cm土层土壤速效磷显著低于大棚菜地,速效钾含量与电导率则显著高于大棚菜地,表现出更为明显的次生盐渍化。【结论】大棚菜地需要平衡施用磷肥,补充钾肥,并防止土壤次生盐渍化。     

土壤—水稻镉生物有效性预测模型研究进展

重金属镉(Cd)在土壤—水稻中的迁移转化过程极其复杂且影响因素较多,稻米中Cd的累积会对人体健康造成严重的影响,而稻米Cd的危害取决于Cd的生物有效性,因此,运用数学模型对土壤—水稻镉生物有效性进行模拟预测,已经成为该领域比较热门的研究内容。建立土壤—水稻镉生物有效性预测模型可为环境风险评价、土壤环境质量标准及农产品安全阈值制定提供有效的工具,并为生产安全稻米提供参考。本文对现有的经验(统计)模型、机理模型和半机理模型以及它们的适用范围和优缺点进行综述,并概括土壤类型及其性质对稻米Cd积累的影响,同时探讨当前预测模型的局限性,提出建立注重学科交叉且更为全面、整合度更高的土壤—水稻镉生物有效性预测模型将是今后的发展趋势。     

土壤中镉的形态转化、影响因素及生物有效性研究进展

土壤污染日益受到人们的关注,尤其是重金属引起的污染,其中重金属镉有很大的生物毒性,而镉的生物有效性与镉的存在形态密切相关.综述了近年来土壤中镉的植物和生物毒性,土壤中镉的各种形态分布及其土壤pH值、根际效应等影响因素,镉的存在形态与生物有效性的关系及其影响因素等方面的研究进展.同时,对土壤中镉的形态分析方法及生物有效性的发展趋势进行了展望.     

施用蔗渣对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响研究

采用化学反应的合成方法向蔗渣中引入巯基官能团,并进行电镜扫描和红外光谱分析。在此基础上,通过土壤培养试验和生物盆栽试验,研究了蔗渣和改性蔗渣对模拟镉(Cd)污染农田土壤中镉的赋存形态和生物有效性的影响。结果表明,采用该合成方法,成功地向蔗渣中引入了巯基官能团。在土壤培养试验中,有机物对土壤Cd赋存形态的转化与土壤pH的相关性不明显,但与土壤中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)含量的变化具有一定的相关性:土壤中HA含量随培养时间的延长而逐渐升高,各处理土壤弱酸提取态Cd含量相应减少,而土壤残余态Cd含量则逐渐增加,且巯基蔗渣的作用效果均强于未改性蔗渣。在生物盆栽试验研究中,外加5 mg·kg-1Cd显著降低了小白菜的生物量,而施用有机物料对小白菜均有显著的增产效果,研究结果同时表明蔗渣和巯基蔗渣都不同程度降低了土壤有效态Cd的含量以及小白菜地上部分的镉含量,且巯基蔗渣的作用效果较为显著。另外,小白菜地上部分镉含量与小白菜生物量呈现显著负相关,与土壤有效镉含量呈显著正相关。     

减量施磷对温室菜地土壤磷素积累、迁移与利用的影响

【目的】针对过量施磷问题,定位研究日光温室蔬菜生产磷肥减施潜力,明确适宜施磷范围。【方法】以北方温室蔬菜主栽种类黄瓜和番茄为研究对象,采用冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄种植模式,在基础土壤有效磷(Olsen-P)40.2 mg·kg~(-1)下,设计不施磷肥(P0)、减量施磷(P1)和农民常规施磷量(P2)3个磷肥用量水平。P0、P1、P2处理对应黄瓜单季施磷肥(P_2O_5)0、300、675 kg·hm~(-2),番茄单季施磷肥(P_2O_5)0、225、675 kg·hm~(-2)。3年6季定位研究蔬菜生产磷素盈亏、土壤有效磷供应与迁移,分析产量变化,推荐合理施磷范围。【结果】(1)农民常规施磷量年盈余磷480.0 kg P·hm~(-2)·a~(-1),每盈余磷100 kg P·hm~(-2)主根区0—20 cm土层Olsen-P增加2.7mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量70.2 mg·kg~(-1),2010年番茄季0—20 cm土层磷素饱和度(DPSM3)为80%,磷素土壤深层迁移明显。(2)减量施磷较农民常规磷量下降61.1%,3年磷素盈余量下降71.0%—77.3%,0—20 cm土层Olsen-P含量下降18.6%—43.5%,3年均值为49.3 mg·kg~(-1),接近瓜果类蔬菜Olsen-P农学阈值,关键生育期磷素吸收量无显著变化,产量保持在中高水平不降低;经过3年种植,0—20 cm土层DPSM3下降21个百分点,20—60 cm土层Olsen-P平均含量下降9.3%—30.1%,减施磷肥有效缓解了土壤磷素深层迁移。(3)不施磷肥导致土壤磷素亏缺,蔬菜从土壤中每攫取磷100 kg P·hm~(-2),P0处理0—20 cm土层Olsen-P含量下降3.4 mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量30.5 mg·kg~(-1),虽产量没有显著降低,但是2008年番茄高产下(140 t·hm~(-2))磷素吸收量较P1、P2处理下降19.8%—30.0%,产量呈降低趋势。(4)依据上述推荐:土壤有效磷含量≥40 mg·kg~(-1)的温室,冬春茬黄瓜产量水平170 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过300 kg·hm~(-2),秋冬茬番茄产量水平100 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过225 kg·hm~(-2)。【结论】华北平原温室蔬菜生产减施磷肥潜力较大。对于种植一段时间(≥3年)的温室,较农民常规减施磷60%,可以显著改善磷素盈余状况,缓解土壤有效磷积累,降低土壤磷素深层迁移量,保证黄瓜番茄持续中高产水平生产。     

ICP—AES测定酸性土壤中有效磷的研究

采用电感耦合等离子发射光谱法（ICP—AES）测定土壤中有效磷的含量。本法测定国家土壤标准样品（GBW7416）的结果平均值与标准值较好的吻合,并且与分光光度法测定结果无显著性差异。ICP-AES法具有较多优点,简单、灵敏度高、准确性好,符合土壤中有效磷分析的要求。     

土壤有效磷测定方法概述

土壤有效磷是土壤肥力重要指标和磷肥施用量的基本指标。为更好地指导农业生产,对土壤有效磷常用化学、同位素示踪以及生物测定方法进行概述,并就今后发展趋势进行分析。     

温室栽培条件下土壤无机磷组分的累积、迁移特征

 【目的】揭示温室栽培条件下磷肥施用量大,但利用率低的原因,探明磷素养分淋溶损失的主体成分,为合理施用磷肥、提高磷肥利用率、减少环境污染提供依据。【方法】以辽宁沈阳地区具有代表性的温室为研究对象,通过对不同使用年限温室土壤剖面全磷及无机磷各组分含量的分析测定,探讨温室栽培条件下土壤无机磷的累积、迁移特点。【结果】(1)温室土壤全磷、无机磷、速效磷的含量均较露地土壤有明显增加,且耕层(0—20 cm)的累积量最高,平均含量分别为露地土壤的3.1倍、3.3倍、3.6倍,无机磷占全磷含量的92.1%,速效磷仅占全磷含量的16.6%。(2)温室土壤各无机磷组分的含量及其相对组成均较露地土壤变化明显,Ca8-P、Al-P、Ca2-P、Fe-P、O-P、Ca10-P的平均含量分别为露地土壤的10.2、5.9、5.0、3.1、2.7、1.5倍,温室土壤无机磷各组分占全磷含量的比例表现为Al-P(26.1%)＞Fe-P(18.1%)＞O-P(17.6%)＞Ca10-P(14.4%)＞Ca8-P (10.5%)＞Ca2-P(5.6%)。其中Ca2-P的有效性最高,但累积量最低;O-P、Ca10-P的有效性低,但累积量高,从而导致土壤磷素的利用率降低。(3)温室土壤中,Al-P和Fe-P是耕层土壤(0—20 cm)磷素养分的主要累积形态,两者可占无机磷总量的49.8%;O-P、Ca10-P是底层土壤磷素养分的主要累积形态,两者在20—100 cm土层的累积量可达无机磷总量的46.6%—78.2%,且该比例随土层深度的增加而有所增加。【结论】温室栽培条件下,土壤磷素养分虽有大量累积,但其迁移、转化的主要存在形态均以有效性较低的Ca10-P、O-P、Fe-P为主,如何提高这部分磷源的生物有效性,降低其环境风险,是温室土壤磷素养分管理的关键。     

磷肥不同施用方式对土壤速效磷及春玉米磷素吸收和产量的影响

通过田间小区试验的方法研究了磷肥不同施用方式下,土壤速效磷含量变化、超高产春玉米磷素吸收规律以及产量的变化.结果表明,土壤速效磷含量随施磷量的增加呈增加的趋势,苗期不同处理间差异显著,至蜡熟期差异逐渐减小.施用磷肥提高了春玉米植株对磷素的吸收量,在磷肥总量相同的条件下,不同基肥、追肥比例春玉米磷素吸收量有所不同.春玉米产量与磷肥施用量呈典型抛物线关系,一定范围内随施磷量增加春玉米产量呈增加的趋势,过量施用磷肥导致减产.     

溶磷细菌对复垦土壤有效磷及各形态无机磷含量的影响

为探索溶磷细菌在复垦土壤中对磷的作用效果,采用室内摇瓶培养的方法,研究了溶磷细菌及其组合对磷酸钙的溶解能力,从而确定最佳组合,并探讨最佳组合溶磷细菌对复垦土壤有效磷及各形态无机磷含量的影响。结果表明,拉恩式菌(W2)+荧光假单胞菌1(W3)+荧光假单胞菌2(W4)培养液的有效磷含量最高,为609.1 mg/L,其为最佳溶磷细菌组合。施用此溶磷细菌组合肥可以增加复垦土壤有效磷含量,复垦土壤有效磷含量表现为BG(溶磷细菌肥+磷酸钙)处理B(溶磷细菌肥)处理MG(基质+磷酸钙)处理M(基质)处理CK(空白),其中,B处理在苗期、拔节期、收获期分别比M处理显著增加15.7%、119.7%、54.1%,BG处理在苗期、拔节期、收获期分别比MG处理显著增加55.8%、91.8%、88.9%。在玉米苗期和收获期,施用溶磷细菌可以增加复垦土壤Ca_2-P、Ca_8-P、Fe-P、Al-P含量,其中收获期B处理比基质处理M分别显著增加86.6%、88.7%、38.6%、83.3%;复垦土壤O-P和Ca_(10)-P含量均表现为MGBGMBCK,溶磷细菌对复垦土壤O-P含量影响较小,对Ca_(10)-P含量影响较大,苗期和收获期B、BG处理Ca_(10)-P含量分别比对应的基质处理M、MG处理降低5.8%、23.1%和9.5%、24.4%,即溶磷细菌可以减少复垦土壤Ca_(10)-P的含量。土壤有效磷含量与土壤Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P含量呈极显著正相关,与O-P、Ca_(10)-P含量无显著相关性。     

土壤中有效态镉测定方法探讨

本文比较了４种浸提剂在３种平衡时间和３种土液比条件下对土壤镉的提取，结果表明，在褐土上，随着平衡时间延长和土液比减小，提取镉量有逐渐增加的趋势。对提取镉与小麦籽粒镉所作的相关性研究表明，平衡时间６０ｍｉｎ土液比１：１２．５，用１ｍｏｌ／ＬＮＨ４０Ａｃ浸提剂提取褐土有效镉较为适宜。     

两种外源性有机物料对设施土壤磷变化的影响

采用室内强化模拟试验研究了90 d培养期内稻草和草炭2种外源性有机物料对设施菜地土壤磷素转化的影响。结果显示,与对照相比,添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤微生物生物量磷分别增加111.1%~310.0%和197.7%~356.3%,草炭处理分别增加23.7%~54.6%和63.2%~157.1%;添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤有效磷平均降低了15.0%和20.2%,草炭处理土壤有效磷与对照差异在前期(45 d)并不显著;土壤易解吸磷30 d后持续降低,培养结束时稻草和草炭处理土壤易解吸磷均值分别降低了21.3%和10.9%。以培养结束时各组分磷占全磷的比例来看,稻草和草炭均可促进土壤无机态的Al-P、Fe-P、O-P及有机态的MLOP、HROP等组分向有机态的LOP和MROP转化,土壤微生物生物量磷、有效磷和易解吸磷均与Fe-P呈显著线性相关。研究表明,添加稻草和草炭有利于设施土壤磷素的管理,且稻草的效果总体上比草炭的要好;Fe-P是调控设施土壤磷素周转与流失的重要形态。     

柠檬酸对温室土壤磷有效性的影响

温室菜地土壤面临磷肥大量投入, 磷肥有效性低下等问题, 为提高土壤中磷素的有效性, 减少磷肥施用, 亟待开展相关研究。以番茄为供试对象, 研究温室番茄地施用柠檬酸对土壤有效磷时空变化及番茄产量的影响, 试验设置磷肥和柠檬酸2个因素4个水平, 采用完全随机设计, 分别为:0(CA0)、0.42(CA1)、0.84(CA2)、1.26(CA3)kg·hm^-2和0(P0)、96(P1)、168(P2)、240(P3)kg·hm^-2.结果表明:与对照相比, 施加柠檬酸后土壤pH极显着降低(P<0.01),CA3P0处理使土壤pH降低了0.62;不施加磷肥时, 柠檬酸促进土壤磷素的释放, 提高了土壤有效磷的含量;施加磷肥后, 柠檬酸和磷肥交互作用可以显着提高表层0~20 cm土壤有效磷含量, 但是过多施用柠檬酸和磷肥CA3P3处理使表层0~20 cm土壤有效磷含量降低, 使20~40 cm土壤有效磷含量增加, 并提高有效磷向下运移的可能性。合适的柠檬酸和磷肥配比CA2P2既可以获得较高番茄产量6.02 t·hm^-2,又可以减少30%的磷肥施用量, 同时降低磷素向深层运移的风险。     

北京平谷区土壤有效磷的空间变异特征及其环境风险评价

 【目的】探明土壤有效磷的空间分布,为合理科学配方施肥和识别农业面源磷污染重点控制区提供依据。【方法】在北京郊区平谷区布设1 058个采样点,测定其耕层（0～20 cm）与亚耕层（20～40 cm）土壤有效磷含量。应用地统计学方法对数据进行分析。【结果】平谷区耕层和亚耕层土壤有效磷的变异系数分别为1.15和1.29,均属强变异程度,其平均含量分别为32.80和9.74 mg?kg-1,耕层含量高于亚耕层,表现出一定的表聚性。耕层和亚耕层有效磷的空间相关距离分别为14.6和15.8 km。平谷区耕层土壤有效磷含量空间分布表现为：低山区＞平原区＞山区,主要与高程、土地利用方式及施肥量有关。亚耕层有效磷空间分布格局与耕层相似,但其含量远小于耕层。耕层土壤有效磷含量超过临界值（60 mg?kg-1）的概率为70%～90%的区域占研究区总面积的1.9%,主要分布在西北部的半山区。概率＜20%的区域占研究区总面积的70.1%,分散分布于东北部山区、东部半山区及中部、西南部平原区。【结论】平谷区果园、菜地和大田土壤磷素均有不同程度的盈余,有机肥和化肥的大量投入是平谷区土壤有效磷含量高的主要原因。大华山镇中部及刘家店乡东南部部分区域作为农业面源磷污染的重点控制区,应引起足够重视。