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。     

生物炭+ 石灰混合改良剂对稻田土壤pH、有效镉和糙米镉的影响

生物炭+石灰混合改良剂(BL)由生物炭和石灰以10:1的重量比配制而成。为了研究该混合改良剂的施用效果,在广东省粤北某矿区附近的Cd污染稻田进行小区试验。结果表明:与习惯施肥(NPK)对照比较,生物炭+石灰处理可以明显提高酸性稻田土壤pH值0.53个单位,降低土壤有效态Cd含量24.14%,降低水稻糙米Cd含量53.12%,以上三者均达到显著水平。土壤pH值与土壤有效Cd含量之间、土壤pH值与糙米Cd含量之间均呈显著的负相关;土壤有效Cd含量与糙米Cd含量之间呈显著的正相关。生物炭+石灰处理糙米Cd含量降低至《GB 2762-2012食品安全国家标准食品中污染物限量》中限定Cd 0.2 mg/kg标准值以下,说明生物炭+石灰混合改良剂对治理酸性稻田土壤重金属Cd污染有显著效果。     

渭河水岸带土壤理化特征及其与重金属含量的关系

以黄河最大支流——渭河流域为研究对象,于2015—2016年对流域内土壤理化特征与重金属含量及其形态进行调查,并采用电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry,简称ICP-MS)分析法研究土壤重金属(Ni、Cu、Cr、Zn、Cd和Pb)的形态特征及其影响因子。结果表明:(1)渭河流域土壤电导率和p H值呈一致的变化规律,即平水期枯水期丰水期,土壤全碳、全氮、全钾含量均表现为丰水期平水期枯水期,不同水期全磷含量差异均不显著(P 0. 05);(2)渭河流域土壤重金属含量均以丰水期最高,平水期和枯水期较低,其中土壤Pb和Zn含量最高,Cd含量较低;(3)土壤Cu、Cr、Ni元素均以残渣态为主,而Cd和Zn以弱酸提取态为主; Pb在各形态中较均匀地分布,对生态环境造成的影响较小;(4) Pearson相关性分析可知,土壤Cr、Cu、Ni和Cd的弱酸浸提态与其含量之间呈现出显著的正相关关系(P 0. 05),Cr的弱酸浸提态与可还原态没有显著的相关性(P 0. 05),Cu、Pb、Zn和Cd的弱酸浸提与可还原态具有显著的相关性(P 0. 05)。综合分析可知,渭河流域土壤不同形态重金属元素含量均与土壤养分含量存在显著的正相关性,与p H值和电导率呈负相关,其中全碳含量是控制渭河流域土壤重金属元素含量的主要因素。     

不同剂量尿素、硫酸铵处理对土壤Pb、Zn、Cd形态分布的影响

以土为研究对象,对不同剂量尿素、硫酸铵施入后土壤重金属Pb、Zn、Cd形态分布随时间的变化规律进行研究。结果表明,Pb污染土壤p H值逐渐降低,28 d后达到稳定,土壤p H值由原土样的7.87降至7.15左右;Zn污染土壤p H值先降低后升高,在28 d时降为最低,p H值为7.22;Cd污染土壤p H值逐渐降低,42 d后达到稳定。交换态Pb、Cd所占比例先降后升,而Zn先升后降,且交换态Pb所占比例与土壤p H值呈显著负相关。碳酸盐结合态Pb、Zn、Cd与土壤p H值呈明显正相关,且Cd呈先降后升的趋势。铁锰氧化物结合态Cd与土壤p H值呈显著负相关,而Pb、Zn与土壤p H值无明显关系,其中Zn、Cd均先降后升。有机结合态Pb、Zn、Cd所占比例在35 d内均与土壤p H值呈正相关,35 d后比例骤然增加,且其变化与土壤p H值无显著关系。残渣态Pb、Zn、Cd均先升后降,且与土壤p H值无明显关系。尿素及硫酸铵施入重金属污染土后,短期内约28 d对土壤Pb、Zn、Cd起钝化作用,Pb、Zn、Cd最高钝化量分别为各自总量的11.82%、11.44%、50.00%以上。     

改良剂对土壤锌铅生物有效性及其在玉米中累积状况研究

采用盆栽实验研究不同改良剂组合对广西岩溶地区铅锌矿区周边铅锌污染农田土壤中铅锌赋存形态及玉米吸收、累积铅锌的影响。结果表明,改良剂处理均显著提高玉米生物量和籽粒产量,显著降低玉米各部位Zn、Pb的含量及其富集系数,显著降低Zn由根系向茎叶的转运系数,而只有石灰+胡敏酸钠处理显著降低Zn由根系向籽粒的转运系数。5种改良剂处理均显著提高土壤p H值,降低土壤中Zn、Pb的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态和铁/锰氧化物结合态含量及比例,增加有机物及硫化物结合态和残渣态含量及比例。总体上,改良效应表现为:石灰+胡敏酸钠+硅肥+海泡石石灰+胡敏酸钠+硅肥石灰+胡敏酸钠+海泡石石灰+胡敏酸钠石灰。相关分析结果表明,玉米体内Zn的含量与土壤p H无显著相关(P0.05),但玉米体内Pb的含量与土壤p H呈极显著负相关(P0.01)。玉米体内Zn、Pb的含量均与土壤中Zn、Pb的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态的比例呈极显著正相关(P0.01),相关系数分别为0.967和0.979。     

稻壳生物炭对矿区重金属复合污染土壤中Cd、Zn形态转化的影响

明确稻壳生物炭的农业生态效应对合理利用其修复矿区重金属复合污染土壤具有重要意义。通过盆栽试验,研究了稻壳生物炭不同施用量(0、5、10、20、50、100 g·kg~(-1))对重金属复合污染土壤p H、CEC和Cd、Zn赋存形态转化的影响。结果表明:与对照相比,稻壳生物炭的添加使土壤p H升高0.18~0.29个单位,CEC提高32.89%(5.68 cmol·kg~(-1));同时,重金属复合污染土壤中弱酸提取态Cd、Zn分别降低21.88%、19.63%,氧化态Cd、Zn分别降低24.12%、18.62%,可还原态Cd、Zn分别降低13.72%、8.97%;而使残渣态Cd、Zn分别升高115.56%、39.45%。综上所述,稻壳生物炭的添加提高了矿区重金属复合污染土壤的p H和CEC,促进了重金属复合污染土壤中Cd、Zn的弱酸提取态、可氧化态和可还原态向化学性质稳定的残渣态转化,降低了土壤重金属的有效性,实现了对重金属复合污染土壤的修复。     

羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响

为研究组配改良剂羟基磷灰石+沸石(简称HZ)对稻田土壤Pb和Cd生物有效性以及糙米中Pb和Cd累积的影响,在湘南两矿区附近污染稻田中施用不同添加量(0、0.45、0.9、1.8 kg·m~(-2))的组配改良剂HZ,进行了水稻种植的田间试验。结果表明:与对照相比,当施用量为1.8 kg·m~(-2)时,土壤A中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低69.6%和62.0%,TCLP提取态含量分别降低80.0%和41.8%,Mg Cl2提取态含量分别降低87.4%和19.4%;土壤B中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低73.8%和82.7%,TCLP提取态含量分别降低65.8%和65.1%,Mg Cl2提取态含量分别降低99.8%和94.5%。施用0.45~1.8 kg·m~(-2)的HZ能使土壤A水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低36.4%~48.5%和4.9%~17.0%;土壤B水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低5.0%~41.3%和16.7%~20.2%。分析土壤p H和糙米中重金属含量与3种重金属提取态含量的关系得知,土壤p H增加是HZ降低土壤中Pb和Cd生物有效性的关键因素之一;比较得知,DTPA提取方法更合适表达重金属生物有效性,可用于糙米重金属含量的风险评估。     

不同镉污染特征稻田施用土壤调理剂修复效果

选择长株潭地区不同镉(Cd)污染特征稻田,施用"宇丰"土壤调理剂,探明其在不同Cd污染稻田中的修复效果。结果表明:施用的石灰和土壤调理剂皆可显著提高酸性土壤p H值,有效降低土壤有效态Cd含量,显著降低水稻对Cd的吸收积累。施用石灰1 500 kg/hm2平均可提高土壤p H值0.35个单位,降低稻米Cd含量34.54%;而施用土壤调理剂1 500 kg/hm2则可平均提高土壤p H值0.30个单位,降低稻米Cd含量46.20%,效果优于石灰。施用石灰降低稻米Cd含量的效果主要受土壤Cd有效率的调控;而施用土壤调理剂降低稻米Cd含量是多途径抑制水稻对Cd吸收和转运的综合效果,因而"宇丰"土壤调理剂降低稻米Cd含量的效果更稳定,适应范围更广。     

几种矿物材料对Cd污染土壤中Cd形态分布及植物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料不同添加量对Cd污染土壤p H、有效Cd、Cd形态分布及小白菜生物量、Cd含量的影响。结果表明:几种矿物材料均可显著提高土壤p H,并显著降低土壤有效态Cd含量,且降低幅度随添加量的增加而增大。与对照相比,添加矿物材料后土壤p H提高0.1~0.7个单位,有效Cd含量降低9.19%~18.92%。几种矿物材料对土壤Cd形态的影响均以酸提取态和残渣态的变化较为明显,酸提取态Cd比例降低3.27%~8.68%,残渣态Cd比例升高1.35%~4.75%,添加海泡石和钠基膨润土处理的变化更为突出。小白菜地上部和根部Cd含量随矿物材料用量的增加而降低,分别较对照降低16.03%~42.95%和20.69%~50.34%,海泡石、钠基膨润土和石灰的降低效果更好。值得注意的是,除海泡石和钙基膨润土外,施用钠基膨润土、汉白玉和石灰在降低小白菜Cd含量的同时亦可造成其地上部生物量的显著降低。     

不同热解温度蚕沙生物质炭对土壤镉、铅钝化效果研究

以蚕沙为原材料,采用缺氧热解法在300、500和700℃下制备生物质炭,研究生物质炭施入Cd、Pb单一污染和复合污染潮土(Cd浓度5 mg/kg,Pb浓度350 mg/kg)后,土壤性质及土壤中Cd、Pb化学形态的变化,探讨生物质炭对土壤重金属的钝化效果。结果表明:添加生物质炭培养45 d后,土壤p H值和SOC含量随着生物质炭热解温度升高而逐渐增大。同时,生物质炭的施入显著降低了土壤Cd、Pb的弱酸可提取态含量,提高了残渣态含量,钝化效果明显。不同热解温度生物质炭对3种污染潮土中Cd、Pb的钝化效果均为:蚕沙-700蚕沙-500蚕沙-300。添加700℃蚕沙生物质炭,在Cd、Pb单一污染潮土中弱酸可提取态含量分别较对照降低了55.62%和38.45%,残渣态含量增加了500.00%和9.95%;在复合污染潮土中Cd、Pb弱酸可提取态含量分别降低了35.39%和38.70%,残渣可提取态Cd、Pb含量分别增加了239.29%和23.76%,Cd和Pb之间的竞争吸附作用在一定程度上会影响生物质炭对重金属的钝化效果。     

海南清澜港红树林湿地沉积物中重金属形态及生物有效性

【目的】分析了沉积物各形态和沉积物部分理化性质间的相关性,并讨论了沉积物中形态特征和生物有效性,旨在为合理预防和治理红树林湿地沉积物重金属污染提供依据。【方法】以海南清澜港红树林湿地沉积物为研究对象,采用改进的BCR连续提取法并测定沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素形态和含量。【结果】各重金属之间具有不同程度的相关性,Cd和Pb之间呈显著相关,二者存在一定的伴生关系,具有同源污染物质的可能;沉积物重金属各形态中Cu和Cd形态中含量最高的是弱酸提取态,Pb在可还原态中含量较高,Zn的残渣态含量较高,说明研究区沉积物中Cu、Cd、Zn的潜在危害大;沉积物重金属Cd、Cu、Zn、Pb的各形态之间具有显著相关性;沉积物pH值与Cd弱酸提取态、Cd可还原态、Cu弱酸提取态、Cu可还原态之间呈显著正相关关系。【结论】沉积物中这4种重金属生物有效态含量较高,具有较强的生物活性,易于被植物吸收和利用,同时也表明研究区沉积物中Cd、Cu、Zn、Pb具有较高的释放风险,应该引起足够重视。     

镉污染稻田水分调控与石灰耦合的季节性休耕修复效应（英文）

以镉(Cd)污染稻田为对象,研究休耕期间采用水分管理和施用石灰组合措施对土壤理化性状,及复耕后水稻产量和稻米Cd含量的影响。结果表明,与干旱处理相比,休耕淹水处理的土壤p H值下降,土壤有机质和阳离子交换量分布提高了,并降低了土壤有效态镉和稻米镉含量;干旱或淹水休耕,水稻产量均增加;施用石灰显著降低了稻米镉含量,其作用效果随石灰用量的增加呈线性增加趋势,每施用石灰1 000 kg/hm~2的土壤p H值提高0.24个单位、土壤有效态Cd含量降低0.007 5 mg/kg;干旱休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为5 120kg/hm~2,稻米Cd含量为0.12 mg/kg;淹水休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为4636 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.10 mg/kg,总体结果表明,镉污染稻田采取淹水+石灰的休耕模式更有利于降低复耕后稻米Cd含量。     

3种改良剂对不同土壤-水稻系统中Cd行为的影响

通过水稻盆栽试验,研究了钙镁磷肥、石灰和硅肥作为土壤改良剂对几种中度污染水稻土中Cd的赋存形态以及对水稻生长的影响和改善糙米品质安全性的作用。结果表明,由于各种改良剂的性质和改良机理上存在差异,改良效果各不相同,其中硅肥的改良效果最好,其次是钙镁磷肥,然后是石灰。虽然3种改良剂均能降低土壤中有效态Cd以及糙米和秸秆中Cd的含量,使稻米质量符合国家食品卫生安全标准,但土壤性质的不同会影响改良剂的效果。同一改良剂施用在红壤上的效果最为明显,其次是黄泥土,而呈碱性的潮黄土由于土壤有效态Cd的含量明显低于前两种土壤,施用改良剂后糙米和秸秆中的Cd含量虽有所降低,但改善效果不太明显。     

秸秆还田配施无机改良剂对稻田土壤镉赋存形态及生物有效性的影响

以成都平原德阳市旌阳区Cd污染稻田土为研究对象,通过大田试验研究了秸秆还田下配施无机改良剂对污染稻田土壤Cd形态分布特征及水稻生物有效性的影响。结果表明,秸秆(油菜秆、小麦秆)配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用均显著降低水稻糙米Cd含量,其中油菜秸秆配合海泡石效果较优,降低幅度为36.75%;油菜秸秆配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用提升了茎秆Cd含量(31.46%~140.73%),可能会影响秸秆还田利用。对土壤可交换态Cd含量影响表现为:水稻分蘖期,小麦秸秆配合石灰处理降低50.47%,效果较佳;水稻成熟期,小麦秸秆配合钙镁磷肥处理降低58%,效果较优。回归分析结果表明,土壤Cd形态由有效性较高的形态(可交换态)向有效性较低的形态(铁锰氧化物结合态、有机结合态等)转化,有助于减少水稻根系对Cd的吸收,降低糙米Cd的累积。综上,在抑制土壤活性态Cd,降低水稻Cd积累方面,油菜秸秆还田配合海泡石和小麦秸秆还田配合石灰效果均较优。     

不同pH值下巯基活化硅对土壤和水稻镉含量的影响

采用盆栽试验,研究了在pH值4.5、5.5、6.5条件下施用巯基活化硅对土壤Cd含量及水稻Cd累积的影响,以期为生产实践中施用巯基活化硅修复重金属污染土壤提供理论和技术依据。结果表明,在不同pH值条件下,随着巯基活化硅施用量的增加,土壤有效态Cd、水稻不同部位Cd含量均呈先减后增的趋势。施用巯基活化硅后可抑制水稻根系对土壤中Cd的富集,促进Cd从水稻根系向茎叶迁移转运,减少糙米对茎叶中Cd的积累。在pH值4.5条件下,巯基活化硅225 kg/hm~2处理土壤有效态Cd含量最低,较不施巯基活化硅处理(对照)显著降低26.0%,水稻糙米、茎叶和根系Cd含量分别显著降低45.0%、43.8%和66.8%。在pH值5.5和6.5条件下,施用巯基活化硅150 kg/hm~2处理降Cd效果最佳,土壤有效态Cd含量降低28.9%和20.9%,水稻糙米Cd含量降低29.3%和34.9%,茎叶Cd含量降低29.3%和39.4%,根系Cd含量降低60.0%和44.4%。综上,施用巯基活化硅可以有效降低土壤中有效态Cd含量,抑制水稻体内Cd向籽粒中转运,从而降低稻米Cd累积的风险。     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd 和Pb 污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤pH值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd 和Pb 的含量,且土壤pH 值与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd 和Pb 的含量,其中水稻糙米Cd 降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb 含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd 和Pb 的含量与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤pH 值、土壤养分含量、土壤有效态Cd 和Pb 的含量以及水稻Cd和Pb 的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd 和Pb 污染稻田土壤有较好的修复效果。     

不同改良剂及其组合对土壤镉形态和理化性质的影响

生物炭和石灰作为土壤钝化剂施用能够有效地降低土壤中重金属的生物有效性,而聚丙烯酰胺(PAM)在改善土壤理化性质方面效果显著。本研究在模拟镉(Cd)污染土壤中单独施加不同改良剂以及其不同组合,比较不同处理对土壤理化性质、Cd的有效性及形态变化的影响。结果表明,石灰、生物炭可以有效钝化土壤中的重金属,土壤有效Cd含量比对照组分别降低了43.69%~57.00%、8.42%~11.83%;石灰与生物炭的组合效果在复配处理中最为显著,使土壤有效Cd的含量降低45.38%~62.22%;但是石灰会使土壤p H增加29.05%~50.90%,对土壤理化性质有一定的负面影响。PAM虽没有显著影响Cd的有效态及形态变化,但却提高了土壤团粒体含量。三者共施能够使土壤中有效态Cd含量降低46.13%~62.48%,并改善土壤结构;从形态分布来看,则明显减弱了弱酸提取态和可还原态Cd比例,难利用态Cd比例显著增加。本研究结果表明,PAM+生物炭+石灰三者共同施用可以在不对土壤性质造成较大负面影响的前提下,有效降低土壤中可利用态Cd含量,这对于重金属污染土壤的钝化修复具有一定的参考价值。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

不同品种水稻全生育期内土壤Cd赋存形态及ω（Cd）变化特征

以优优128、粳籼89、湛优226和粤香占4个水稻品种为材料,通过盆栽试验模拟土壤Cd污染,采用BCR法区分土壤Cd赋存形态,从而比较水稻品种对土壤Cd赋存形态及质量分数变化的影响。结果表明,在没有施用外源性Cd情况下,水稻土中Cd主要以残渣态存在为主,而弱酸提取态、铁锰氧化物结合态、有机物络合物等形态的质量分数均较低,且后3种赋存形态质量分数差异不显著。随着外源性Cd施入量逐渐增加,土壤中弱酸提取态、铁锰氧化物结合态w(Cd)有所升高。水稻品种和生育期不同,土壤中各赋存形态w(Cd)也有所差异。粳籼89全生育期内土壤中弱酸提取态w(Cd)及在土壤总Cd中的比例均明显地高于其他3个品种,这表明,粳籼89根系分泌物及其影响下的土壤对Cd的络合与固定能力较低,致使外源性Cd长时间停留在生物有效性较高的弱酸提取态。此外,在水稻全生育期内,各土壤中弱酸提取态w(Cd)及其在总Cd中的比例随时间延长而有所降低。     

石灰降低酸性农田农产品中重金属积累的效果

针对27份不同酸化程度的农田土壤设置对照(不施石灰)和施用石灰2个处理,相继种植蔬菜和水稻,比较研究了施用石灰对蔬菜和糙米中重金属积累的影响。结果表明,与对照比较,施用石灰可使蔬菜中Cd、Pb、Hg、As和Cr含量分别降低30.71%、14.30%、14.10%、6.46%、10.70%,糙米中Cd、Pb、Hg、As和Cr含量分别降低39.37%、17.96%、11.60%、5.40%、10.66%;降低效果随土壤p H值的下降而增强,以Cd最为显著。