生物质灰渣等对红壤性状的影响

为评估生物质灰渣等改良剂对红壤酸度的改良效果,通过土壤培养实验研究了生物质灰渣、磷灰石和石灰3种改良剂对红壤酸度的改良效应。结果表明,3种改良剂均能提高土壤p H和降低土壤交换性Al3+含量,其中,生物质灰渣在培养前期表现差异明显,随着培养时间延长,实验设定的生物质灰渣用量对土壤p H的影响差异不明显;石灰和磷灰石用量对土壤p H和土壤交换性Al3+含量影响显著。培养期间,添加改良剂后土壤p H保持上升趋势,且p H增幅随改良剂用量增加而增加。3种改良剂的施用均可提高土壤CEC和土壤交换性钙含量,用量为4500 kg·hm-2时达到最大值,生物质灰渣处理土壤CEC提高0.90 cmol·kg-1,土壤交换性钙提高1.11 cmol·kg-1;磷灰石处理土壤CEC提高2.17 cmol·kg-1,土壤交换性钙提高0.78 cmol·kg-1;石灰处理土壤CEC提高1.85 cmol·kg-1,土壤交换性钙提高3.47cmol·kg-1。生物质灰渣施用提高土壤速效磷和速效钾含量显著,4500 kg·hm-2用量时达到最大值,分别为19.49和225.00mg·kg-1;磷灰石施用提高土壤速效磷含量且随磷灰石用量增加而增加;石灰施用提高土壤速效磷和碱解氮含量。     

大棚土壤和番茄中Cd含量及其生物有效性

为研究杨凌区大棚土壤和番茄Cd含量及其生物有效性,在该区主要大棚蔬菜产业带采集土壤和番茄样品,对土壤中总量和有效态Cd含量以及上述土壤中生长的番茄中Cd含量进行了测定。结果表明,李台乡大棚土壤Cd含量最高,平均值为0.278 mg/kg。与杨凌土壤背景值(0.108 mg/kg)相比,大棚Cd含量表现出明显的Cd累积效应,但仍低于温室土壤环境质量评价指标限值。有效态Cd含量占Cd总量的百分数分别为14.7、23.9和29.6%。土壤总量和有效态Cd含量之间呈极显著的正相关性。Cd在番茄体内含量为叶片>果实。按照国家Cd食品卫生限量标准(GB2526-2005)限量值,杨凌区大棚番茄果实均无超标样本。番茄对Cd的富集能力受到土壤有效态Cd含量的影响,并随有效态Cd含量的增加而增加。土壤有效态Cd含量与番茄叶片Cd含量之间达到极显著正相关。土壤Cd总量、有效态Cd含量与番茄果实Cd含量未表现出明显的正相关性;番茄叶片Cd含量与果实Cd含量之间表现出弱的正相关性。杨凌区大棚土壤Cd累积明显,大棚种植番茄适应当地土壤环境条件。     

生物炭对水稻根际微域土壤Cd生物有效性及水稻Cd含量的影响

采用根际箱培养的方式,研究了在Cd污染土壤中施用生物炭对根际和非根际土壤pH值、Cd生物有效性及Cd在水稻植株不同部位累积量的影响。结果表明:土壤pH值随着输入生物炭比例增加有上升趋势。在不同用量生物炭添加下,根际和非根际土壤Cd有效态含量均有下降,其中,根际土壤在中用量(50 g·kg~(-1))生物炭处理下降幅最大,达13.9%;非根际第一、二层土壤在高用量(100 g·kg~(-1))生物炭处理下达显著差异(P0.05),分别下降了27.4%和22.9%,而第三层土壤Cd有效态含量在中用量(50 g·kg~(-1))处理下效果最明显,下降了29.2%。施加生物炭均降低水稻各部位Cd含量,且与对照相比,水稻根和糙米中Cd的含量在中用量(50g·kg~(-1))生物炭处理下达显著性差异(P0.05),分别下降了49.8%和81.2%;茎叶和稻壳分别在高用量(100 g·kg~(-1))和中用量(50 g·kg~(-1))处理下降幅最大,分别下降了28.2%和47.1%。由此可见,在Cd污染土壤中添加一定量的生物炭能提高土壤的pH值,降低土壤中Cd的生物有效性并抑制水稻对Cd的吸收。     

苄嘧磺隆对Cd的生物有效性影响的研究

利用109Cd2 示踪技术,以水稻为指示植物,根据苄嘧磺隆的商业推荐施用量200～400g·hm-2,研究了苄嘧磺隆施用量分别为0、200、300、400和600g·hm-2时,对重金属元素Cd的生物有效性影响。结果表明,水稻植株对109Cd2 的吸收能力较强,但主要分布在根系,占植株总吸收量的92.8%～94.4%。根系中Cd的富集系数(根中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.612～0.813;茎叶中Cd的富集系数(茎叶中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.036～0.054。当苄嘧磺隆施用量为200、300g·hm-2时,水稻对109Cd2 的吸收总量比对照有减少的趋势。当施用量为200、300和400g·hm-2时,根部吸收109Cd2 有逐渐增加的趋势,在施用量为400g·hm-2时,水稻根部吸收109Cd2 的比活度分别与施用200、300g·hm-2相比,有显著增加(P<0.01)趋势,这表明苄嘧磺隆对水稻根系吸收Cd有一定的刺激作用,然而同样的处理在茎叶中增加的趋势没有显著性差异(P<0.01)。当苄嘧磺隆使用量为600g·hm-2时,水稻根系及茎叶吸收109Cd2 的比活度明显降低(P<0.01),主要是因为苄嘧磺隆的降解产物达到一定浓度并与镉可能形成有机金属配合物,从而降低了Cd的生物有效性。试验结果还表明,茎叶吸收的109Cd2 分别比对照和其他处理浓度时的吸收量显著降低了(P<0.05),这是因为有机金属配合物的长距离运输比较困难,使大量的有机金属配合物富集在根系中。     

淹水还原作用对红壤镉生物有效性的影响

用添加20mg·k~(-1)镉(Cd)的红壤(pH4.46)室温淹水培养41 d,研究淹水还原作用对Cd溶解性的影响,同时设置水稻培养试验.在红壤淹水初期(1-11 d)和后期(淹水31-41 d)植入水稻秧苗,以比较不同淹水时段红壤Cd对水稻的有效性.结果表明,红壤淹水后1-25 d水溶性Cd浓度由0.210 mg·L~(-1)上升到0.254 mg·L~(-1),淹水28-40 d水溶性Cd浓度由0.221 mg·L~(-1)下降到0.092mg·L~(-1),在淹水1～11 d和31-41 d水稻茎叶Cd含量分别为48.37和16.25 mg·kg~(-1).说明淹水初期红壤Cd活性和生物有效性高于淹水后期.通过红壤淹水过程Fe、Cd溶解性及CEC、阳离子饱和度等的研究,表明红壤淹水后氧化铁的还原溶解作用导致pe+pH下降和pH上升,由此控制着Cd活性和生物有效性的升降.     

不同生物质黑碳对土壤中外源镉(Cd)有效性的影响

选取水稻秸秆和樟木枝条两种生物质材料(分别代表农业生态系统和森林生态系统中的废弃生物质材料),分别在300～700℃和500～900.℃温度下,采用限氧控温炭化法制备黑碳.为探讨不同生物质材料在不同热解温度下所制黑碳(BC)对污染土壤中镉(Cd)的固持作用,将一系列黑碳分别加入镉(Cd)污染土壤培养,检测重金属Cd形态以及土壤中有机质含量、阳离子交换量(CEC)的变化.结果表明:土壤中有效态Cd含量随着黑碳添加量和热解温度的升高而降低,即土壤对重金属Cd的固持作用增强.700℃水稻BC在添加量为6％时,土壤中有效态Cd含量降幅最大,为47.96％; 900℃樟木BC在添加量为6％时,有效态Cd含量也降低了31.91％.土壤培养90d与45 d相比,添加水稻BC 2％、4％、6％的土壤平均有机质含量分别降低了0.94％、12.93％、17.19％,类似的,添加樟木BC的土壤平均有机质含量分别降低了5.33％、10.68％、20.70％,土壤有效态Cd含量与土壤中有机质的含量呈显著负相关.土壤培养结束后,水稻BC添加量为2％、4％、6％的土壤平均CEC值分别比对照增加了4.71、6.38、7.25 cmol· kg-1,樟木BC添加量为2％、4％、6％的土壤平均CEC值分别比对照增加了2.90、8.33、8.52 cmol· kg-1.生物质黑碳加入土壤后改变了土壤的基本性状,增强了土壤对Cd的固持作用,降低了土壤介质中有效态Cd的含量,也降低了迁移性和生物毒性,其生态风险性亦相应降低.     

长期施用生物炭对土壤中Cd吸附及生物有效性的影响

考察了Cd在长期施用生物炭农田土壤上的吸附及解吸过程,并结合大田试验稻麦轮作结果探究了长期施用生物炭对土壤中Cd有效性的影响。实验结果表明,与对照农田土壤相比,生物炭的施入量越高,土壤对Cd的吸附固定能力越强,这主要是由于生物炭的加入可显著增加农田土壤的pH、阳离子交换量(CEC)和有机质含量。大田数据显示生物炭可降低土壤中Cd的有效性,抑制土壤中的Cd向稻麦中迁移。     

三种生物质炭对红壤和黄壤镉有效性的影响

采用盆栽试验,研究了5%的花生壳炭、竹炭和小麦秸秆炭对红壤和黄壤中有效镉含量及玉米幼苗镉吸收和转运的影响。结果表明:3种生物质炭使红壤和黄壤的pH分别提高0.12~0.59和0.21~1.00,有机质含量分别提高35.43%~83.34%和52.14%~142.82%,均达到显著性水平(P0.05);生物质炭使红壤和黄壤有效镉含量分别降低12.8%~20.1%和17.7%~29.9%,降幅在红壤中以花生壳炭处理最大,黄壤中则以小麦秸秆炭处理最大,但两种土壤中花生壳炭、小麦秸秆炭处理有效镉含量差异不显著;3种生物质炭一定程度上可抑制红壤中玉米的生长,但花生壳炭和竹炭可促进黄壤中玉米幼苗的生长;花生壳炭和竹炭使红壤中玉米幼苗地上部镉含量分别降低19.63%和23.10%,竹炭使黄壤中玉米幼苗根部镉含量提高14.88%,其余处理对玉米幼苗根部和地上部的镉含量影响均不显著。这说明尽管生物质炭可通过提高土壤pH和有机质含量降低红壤和黄壤的有效镉含量,但对植物镉含量的影响则因土壤类型和生物质炭种类而异。     

黄土高原不同土壤中Cd形态分级及其生物有效性研究

【目的】研究黄土高原主要农田土壤重金属Cd的形态与生物有效性的关系,为评价本区土壤重金属Cd污染程度及其生物有效性提供一定的理论与数据依据。【方法】以黄土高原自北向南采集的12个0~20 cm耕层土壤为供试土样,通过室内分析和盆栽试验,研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态Cd的分布特征及其生物有效性。【结果】黄土高原农田土壤Cd各形态总体分布特征为:有机结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>残渣态Cd,自北向南各形态Cd含量均呈不同程度的增加趋势。各土壤类型间铁锰氧化物结合态Cd及碳酸盐结合态Cd平均含量均表现为:干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加。碳酸盐结合态Cd和全Cd含量主要受到全氮、有效磷和砂粒含量的影响,且全氮和有效磷含量对其的影响为正效应。铁锰氧化物结合态Cd含量主要受全氮、有效磷、砂粒和粉砂粒含量的影响,且全氮、有效磷和粉砂粒含量对其的影响为正效应。土壤中各形态Cd含量与有机质、C/N、pH、CaCO3、粘粒含量的相关性均不显著,其中与C/N、pH、粘粒含量呈负相关。Cd在小麦茎叶层的含量小于根系;而作物不同部位Cd累积量表现为茎叶>根系。【结论】相关分析表明,小麦茎叶Cd累积量与土壤中各形态Cd及全Cd含量无显著相关性,而根系Cd累积量和小麦Cd累积总量与土壤铁锰氧化物结合态Cd及全Cd含量呈显著正相关,说明黄土高原主要农田土壤中铁锰氧化物结合态Cd具有较高的生物有效性。     

生物有机肥对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响

[目的]探究不同生物有机肥施用量对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响.[方法]采用盆栽试验研究了不同有机肥增施量对水稻主要生育期内土壤pH、有机质和Cd赋存形态的动态变化以及糙米中Cd含量的影响.[结果]与对照相比,25～45 g/kg有机肥增施量条件下,水稻分蘖期土壤pH显著提高0.40～0.42,有机质含量显著增加1.74～3.1 mg/kg,有效态Cd下降15.7％～40.7％;孕穗期土壤pH显著提高1.08～1.14,有机质含量显著增加7.48～9.68 mg/kg,有效态Cd下降13.6％～38.8％;扬花期土壤pH显著提高1.30～1.53,有机质含量显著增加8.38～9.19 mg/kg,有效态Cd下降10.0％～36.7％;成熟期土壤pH显著提高0.97～1.13,有机质含量显著增加6.54～8.81 mg/kg,有效态Cd下降9.2％～36.8％;水稻成熟后的糙米中Cd含量显著下降67.7％～72.3％.随着有机肥施用量增加,土壤pH、有机质含量以及糙米中Cd含量并无明显的变化.[结论]水稻种植过程中增施生物有机肥能有效提高酸性土壤的pH,增强土壤的酸碱缓冲能力,并显著提升土壤中的有机质含量,促使土壤中Cd由生物活性较强的弱酸提取态向可还原态转化,从而达到抑制水稻对Cd的吸收,显著减少糙米中Cd积累的目的.     

生物质灰渣特性及其对沼液净化的试验研究

在对生物质灰渣特性进行分析的基础上以活性炭为对照,研究不同粒径灰渣对沼液的净化效果。结果表明:灰渣水浸液呈较强的碱性,p H值在8.35~9.78之间。不同取样时间的样品中粒径分布不同,但主要分布在0.5~2 mm范围内,约占总质量的80%。生物质灰渣粒径大小对其容重、孔隙度和其它物质的吸附性能有较大影响,生物质灰渣的容重、通气孔隙度和总孔隙度随着粒径的增加而减小。生物质灰渣容重介于0.55 g·cm~(-3)(3 mm)~0.83 g·cm~(-3)(0.5 mm)之间,通气孔隙度介于28.76%(3 mm)~47.29%(0.5 mm),总孔隙度介于36.52%(3 mm)~58.96%(0.5 mm)之间。生物质灰渣对沼液具有较好的过滤净化效果,COD、TS的去除率分别达到87.35%和63.5%,沼液净化后的电导率和浊度比净化前分别降低了79.31%和52.95%。     

大气臭氧胁迫对稻季土壤Cd生物有效性的影响

为明确大气O_3浓度升高对稻季土壤Cd生物有效性的影响,利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高(比周围大气高40 nmol·mol-1)处理,土壤设置外源加入0、5、50 mg·kg~(-1)Cd处理,研究水稻生长期间不同深度土壤Cd含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内Cd含量的变化情况。在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别采集耕层0~5、5~10、10~15 cm深度土样,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价盆栽水稻土壤Cd生物有效性。结果表明,臭氧熏蒸显著降低了无污染土壤处理水稻籽粒生物量,降幅达2.92%,但却有增加植株各器官Cd含量的趋势,中度和重度污染土壤处理水稻的籽粒Cd含量较对照分别增加了20.20%和6.67%,差异不显著;臭氧熏蒸加剧了水稻生长对残渣态Cd的活化,营养生长时期更加明显,臭氧熏蒸不利于水稻的生长,在Cd污染土壤上会加剧Cd对作物的毒害,可能增加其通过生物富集进入食物链的风险。     

有机肥对生菜生长及其Cd含量的影响

为了比较不同有机肥及其用量对土壤Cd的钝化效果和叶菜Cd含量的影响,选择猪粪、牛粪、鸡粪和花生麸,分别以0.5％、1％、2％、4％的用量施入重金属污染土壤,通过种植3茬生菜的盆栽试验研究有机肥对重金属污染土壤上生菜(Lactuca sativa L.)生长及其Cd含量的影响.结果表明,与对照相比,4种有机肥显著提高生菜的生物量,其中鸡粪和花生麸的肥效较高,牛粪和猪粪的肥效较低.猪粪、牛粪和鸡粪有降低生菜Cd含量的趋势,而花生麸由于降低土壤pH值,提高土壤DTPA-Cd含量,因而具有提高生菜地上部Cd含量的趋势.     

石灰和硅肥对非污染土壤Cd有效性和花生Cd含量的影响

本文研究了花生盆栽过程中,不同用量石灰及石灰、硅肥配施对非污染土壤有效态Cd和花生籽仁Cd含量的影响。结果表明:(1)在常规施肥条件下,施用石灰及石灰、硅肥配施均能显著提高土壤pH值,同时使得花生叶片细胞膜透性具有降低的趋势;石灰施用量为0.67g·kg-1土时的土壤有效态Cd含量降低了12.6%(显著低于CK),而石灰、硅肥配施组合对降低土壤有效Cd含量的作用不显著,可能与硅肥中Cd含量较高有关。(2)不同石灰施用量均有降低花生籽仁中Cd含量的趋势,其中石灰施用量为0.67g·kg-1土时花生籽仁Cd含量比CK降低26.1%;但石灰、硅肥配施对降低花生籽仁Cd含量的作用不显著。(3)花生籽仁Cd含量与土壤有效态Cd含量达正相关显著水平,表明土壤Cd有效性是影响花生籽仁Cd含量的主要原因。     

玉米种植制度对红壤钾素形态及其有效性的影响

【目的】探讨玉米种植制度对红壤土壤钾形态及其有效性的影响,为该区域合理安排种植制度和玉米地土壤钾素管理提供依据。【方法】于春播前采集红壤区撂荒（CK）、玉米连作（CY）、豌豆-玉米轮作（RWY）和西葫芦-玉米轮作（RXY）4个种植制度下耕层（0~20 cm）和亚耕层（20~40 cm）土壤,测定其土壤理化性质和各形态钾含量,并分析其相关性。【结果】4个玉米种植制度下土壤各形态钾分布规律不同,耕层土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和非交换性钾含量均高于亚耕层,矿物钾含量未表现出典型规律,种植制度对耕层土壤钾素含量影响更大。耕层和亚耕层土壤的水溶性钾、特殊吸附钾和非特殊吸附钾均与速效钾含量呈极显著正相关,特殊吸附钾是该区有效钾的最大供应源。与玉米轮作相比,玉米连作导致土壤酸化程度增加,尽管其速效钾含量显著高于其他土壤（P<0.05）,但长期采用玉米连作不利于维持土壤钾素平衡。轮作可降低土壤酸化程度,防止速效钾过度累积,其中西葫芦-玉米轮作可使土壤供钾能力处于较高水平并保持稳定。【结论】玉米种植制度对红壤耕层钾形态及其有效性影响较大,其中西葫芦-玉米轮作是该区钾素可持续利用的玉米最佳种植制度。     

施用生物炭对红壤中不同形态钾含量及小白菜生长的影响

为研究施用生物炭对南方红壤不同形态钾含量及小白菜生长的影响,采用盆栽试验,设置0%C(CK)、1%C、2%C、4%C和正常施用钾肥(K)5个处理,并土培种植"热绿二号"小白菜。结果表明:与对照(CK)相比,土壤中水溶性钾、交换性钾、非交换性钾的含量在施用生物炭后分别提高12.6%～51.8%、13.3%～43.5%、10.3%～26.1%。4%C处理相比施用正常水平钾肥对各种形态钾增加量最接近。土壤pH、速效磷、速效钾和有机质含量显著提高,其中pH增加0.06～0.25;同时,阳离子交换量、交换性钙、镁含量也显著提高,而交换性铝含量显著降低,降幅达到87%～98%。此外,施用生物炭提高了小白菜的生物量、叶片数、株高和鲜质量等农艺性状。     

水稻中铁的含量及其生物有效性研究进展

评述了不同米类食品和不同水稻籽粒及其加工产品中的铁含量、不同形态铁的生物有效性及基因技术在提高水稻铁含量和生物有效性中的研究现状,重点介绍了高铁载体、铁贮存蛋白、铁转运蛋白、铁还原酶和肌醇六磷酸酶、半胱氨酸等的研究进展,同时提出了该领域今后的研究方向。     

过磷酸钙对土壤中铅的形态及其生物有效性的影响

采用盆栽试验方法,研究了施入过磷酸钙磷肥对土壤中外源铅的形态变化及其生物有效性的影响。结果表明:土壤加入过磷酸钙可使土壤中交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态和有机结合态铅含量下降,残渣态铅含量增加,供试作物小白菜体内铅浓度明显降低;处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ和处理Ⅴ分别为20.29,16.00,12.66,10.31mg·kg-1,与处理Ⅰ(26.68mg.kg-1)对照相比分别降低了6.39mg·kg-1、10.08mg·kg-1、14.02mg.kg-1和16.37mg·kg-1。不同过磷酸钙用量处理间土壤中铅形态含量、供试作物小白菜铅浓度差异达到了5%显著水平。     

生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响

为了解生物质炭施用对红壤性质的改良效果,采用盆栽试验研究不同生物质炭投入量对2种不同肥力水平红壤质量指标的影响,探讨生物质炭施用对黑麦草生长的影响.结果表明:红壤施用生物质炭不仅大大提高了土壤碳库,还可降低土壤酸度,增加土壤pH值和盐基饱和度,提高土壤水稳定性团聚体数量,增加土壤速效磷、速效钾和有效氮,增强土壤保肥能力,改善植物生长环境,促进黑麦草的生长;生物质炭施用量为10和50 g·kg-1时,经1年的培养试验后2个研究土壤的有机碳、速效P、速效K和盐基饱和度分别比对照增加31%～744%、14%～215%、6%～110%和17%～82%,pH值增加0.11～0.40个单位;生物质炭的改善作用在肥力水平较低的土壤上明显高于肥力水平较高的土壤,改善效果随生物质炭用量的增加而增加,而在肥力水平较高的土壤中,高量施用生物质炭(200 g·kg-1)可导致土壤微生物生物量下降,对黑麦草的生长产生轻微的抑制作用.     

施用生物质炭对红壤氮素供应能力的影响

通过室内培养试验研究添加生物质炭对红壤氮素供应能力的影响。结果表明,施用生物质炭明显提高土壤的pH值和土壤有机碳的积累,增加微生物生物量碳和氮的数量,减缓土壤氮素供应强度,促使土壤中矿质态氮向微生物生物量氮转化,但对土壤碱解氮的影响较小。氮素较低的土壤中施用生物质炭可导致速效氮素的明显下降,在施用生物质炭同时应配合施用氮素;而对于氮素偏高的土壤施用生物质炭,可降低土壤中的速效氮的水平,减少土壤氮素的淋失或NH+4 N和NO-3 N在土壤中的过度积累。