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。     

改良剂对复合污染红壤中镉锌有效性的影响及机理

采用盆栽试验,研究了施用石灰、有机肥、海泡石对红壤上小油菜生物量、Cd与Zn吸收量、土壤Cd、Zn形态转化、pH等的影响。结果表明,改良剂对无污染红壤小油菜的生长影响不大,但能显著提高污染土壤上小油菜的生物产量,同时明显降低小油菜对Cd、Zn的吸收浓度。改良剂单施的效果是有机肥>石灰>海泡石,而有机肥和石灰配施或3种改良剂配合施用优于单施。改良剂降低复合污染红壤Cd、Zn生物有效性的主要原因是,施用改良剂后,土壤重金属形态和pH值发生显著变化。施用改良剂,土壤Cd、Zn转变为植物不易吸收的形态,与植物生长有良好相关性的土壤有效态重金属含量显著减少;施用石灰使土壤pH升高约2个单位,施用海泡石和有机肥使土壤pH增加1.2个单位以上。     

钝化剂对农田土壤镉污染的原位钝化修复效应研究

选择野外镉(Cd)污染农田,以小麦(第一季)、水稻(第二季)为模式作物,以蒙脱土、钙镁磷肥、磷矿石、重钙、普钙为钝化修复材料(施加浓度为1.3 kg·m-2),并配施石灰(0.52 kg·m-2),研究其对小麦、水稻产量及籽粒中Cd含量、土壤pH以及土壤中Cd形态分布的影响,考察不同钝化剂对农田土壤Cd污染的原位钝化修复效果。结果表明:施用不同钝化剂后均显著抑制小麦和水稻籽粒对Cd的吸收,而配施石灰能更进一步抑制小麦和水稻对Cd的吸收。第一季,钙镁磷肥和蒙脱石配施石灰的抑制效果最好,钙镁磷肥配施石灰和蒙脱土配施石灰降幅分别达到78.7%和72.8%;第二季,钙镁磷肥和重钙配施石灰的抑制效果最好,钙镁磷肥配施石灰和重钙配施石灰降幅分别达到82.83%和67.43%。研究发现钝化剂显著降低土壤酸溶态Cd含量,而小麦和水稻籽粒中Cd含量与土壤pH呈极显著负相关关系,相关系数分别为-0.817和-0.718;与土壤酸溶态Cd呈显著正相关关系,相关系数分别为0.769和0.613;同时发现施用钝化剂后小麦、水稻的产量均有显著提高,增幅最大的为可溶性磷肥重钙和钙镁磷肥,原因可能是施入的改良剂减缓了Cd毒性,同时提供了作物生长所需的钙、镁、磷等必需营养元素。根据田间试验效果,钙镁磷肥配施石灰对降低小麦和水稻中Cd含量的效果最显著,可推荐作为Cd污染土壤的改良剂。旱作条件下,蒙脱石配施石灰也是Cd污染农田改良剂的较好选择,而稻作条件下则不宜使用。     

改良剂对不同性质镉污染土壤中有效镉和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,研究了施用石灰、鸡粪、泥炭、石灰+鸡粪、石灰+泥炭处理对4种外加镉污染土壤上小白菜生物量、镉吸收量以及土壤有效镉含量和p H的影响。结果表明,各改良剂单施和有机物料+石灰配施均可以显著提高小白菜生物量,小白菜生物量较对照提高11.76%~59.38%,且改良剂配施效果优于单施;改良剂单施处理对小白菜的增产效果是鸡粪>泥炭>石灰,单施石灰能显著提高南方酸性土上小白菜生物量,对北方碱性土小白菜生物量影响不显著。与不施改良剂的对照相比,施用改良剂的处理明显降低了小白菜对镉的吸收量和土壤有效镉含量,且改良剂配施的效果好于单施,土壤有效镉含量较对照降低31.2%~67.0%;比较单施有机物料或单施石灰,在南方酸性土壤上,单施石灰效果好于单施有机物料,在北方碱性土上,单施有机物料效果则好于单施石灰。另外,在对土壤p H的影响上,单施鸡粪或石灰,鸡粪+石灰和泥炭+石灰四个处理均可以显著提高土壤p H,增幅在0.15~2.16个单位,且石灰、鸡粪+石灰和泥炭+石灰效果好于鸡粪处理,泥炭处理对南方酸性土p H影响不大,但可以降低北方碱性土的p H。     

不同改良剂抑制水稻吸收镉的研究——在酸性土壤上

通过田间小区试验研究了锌肥、石灰,硅肥、钙镁磷肥、铬渣钙镁磷肥、石膏、牛粪、粉煤灰等8种改良剂在pH为5.27—5.63的酸性Cd污染土壤上抑制水稻吸收镉的效果。结果表明,以硅肥、钙镁磷肥或铬渣钙镁磷肥高用量(1.5kg/m~2)时效果最佳,不仅可显著提高土壤的pH,降低土壤中植物有效态镉含量和水稻米镉含量,而且可提高稻谷产量。     

不同改良剂对土壤－叶菜系统Ｃｄ迁移累积的调控作用

为筛选适合在中轻度镉污染土壤上有效降低叶菜吸收镉的改良剂及用量,采用镉污染菜地土壤进行盆栽试验,研究不同用量的石灰、泥炭和碱渣对小白菜(Brassica chinensis L.)生物量、镉吸收量,土壤pH及有效态镉含量的影响.结果表明,3种改良剂对小白菜生长均无显著的抑制作用;与不施改良剂的处理相比,石灰、泥炭显著抑制小白菜对镉的吸收,地上部镉含量与石灰和泥炭用量均呈显著负相关关系(R=-0.668、-0.785,P<0.05),碱渣对小白菜地上部镉含量的影响不显著,但显著增加根系镉含量;改良剂均显著提高土壤pH,但对DTPA-Cd影响不同,石灰显著降低DTPA-Cd,泥炭、碱渣均有增加DTPA-Cd含量的趋势;泥炭对土壤-小白菜系统Cd迁移的调控效果最佳,其最佳用量为20 g·kg-1土,石灰次之,碱渣不适合.     

不同改良剂降低稻米镉含量的效果

用盆栽方法,研究了大冶县镉污染土壤应用石灰、钙镁磷肥、草炭、粉煤灰、绿肥等改良剂抑制水稻吸收镉的效果,以及六个水稻品种吸收镉的差异。结果表明,水稻品种间对镉的富集能力存在显著差异;几种供试改良剂均不同程度地降低米镉含量,以施钙镁磷肥大于150 kg/100m~2最为有效,使米镉含量降低77×10~(-2)以上,低于粮食卫生标准,其后效维持一年以上。     

不同调控措施对酸性土壤中白菜生长的影响

采用盆栽试验研究了有机肥、钙镁磷肥和石灰3种改良剂对酸性土壤上白菜生长的改善作用。结果表明,改良剂处理的酸性土壤上生长的白菜长势明显优于对照,地上部分的生物量均极显著高于对照(P<0.01)。3种改良剂对白菜生物量和叶绿素含量的作用效果与施加量有关,其中除高量石灰处理的白菜生物量和叶绿素含量与对照相比有降低外,其他2种改良剂的作用都表现为高量处理作用优于低量处理。     

生石灰和钙镁磷肥对晚稻生长及稻米镉含量的影响

为研究不同培肥措施对镉污染稻田的修复效果,采用小区试验的方法,研究了生石灰和钙镁磷肥及与化肥、有机肥配施对土壤镉有效性、水稻生长和稻米镉含量的影响。结果表明:施用生石灰、钙镁磷肥可以显著提高土壤pH值,其增幅为10.5%～16.1%,其中耦合石灰、钙镁磷肥和化肥(NPKML)处理增幅最大,达到16.1%,施用生石灰次之、钙镁磷肥增幅最小。有机肥与生石灰、有机肥与化肥和生石灰配施可使土壤有效镉含量降低7.9%～23.5%、使糙米的镉含量降低35.1%～47.5%,其中NPKML对两者的降低效果最佳。施用生石灰、钙镁磷肥等对水稻生长和稻谷品质没有显著影响。研究表明,有机肥、化肥、钙镁磷肥和石灰合理配施,对镉污染稻田修复具有较好的效果。     

石灰性物质连续培养及添加镁对土壤pH及镉有效性的影响

石灰是常用的酸性土改良剂,也是钝化土壤镉有效性和抑制植物吸收镉的有效措施之一。通过培养试验,第1年研究了3种石灰性物质[Ca(OH)_2,Mg(OH)_2和CaCO_3]不同用量对土壤pH及镉有效性的影响,第2年在评估第1年试验结果的基础上研究了连续施用不同用量Ca(OH)_2或与硫酸镁配施对土壤pH及镉有效性的影响。第1年的培养试验结果表明,3种石灰性物质对调节土壤pH的碱性强度顺序是Ca(OH)_2Mg(OH)_2CaCO_3。氢氧化镁对降低土壤有效Cd的效果最好,其次是石灰,石灰石粉几乎没有效果。在第2年为期60 d的淹水培养试验过程中,连续施用石灰处理的土壤pH随石灰用量的增加而增加,土壤有效Cd含量变化则呈相反趋势。从连续施用石灰对降低土壤Cd有效性的效果来看,连续施用低量石灰既经济,对土壤Cd有效性的抑制效果又较好,可以在生产中采用。在施用石灰的基础上添加硫酸镁对土壤pH和有效Cd浓度有微小降低作用。而连续施用石灰和连续施用石灰+镁处理的土壤pH变化趋势基本一致,对应的土壤有效Cd浓度变化趋势也一致。因此,石灰是提高土壤pH和降低土壤有效Cd的有效物质,以连续施用低量石灰的效果更佳,增加硫酸镁可以稍微降低土壤有效Cd的浓度,对消除Cd的毒性起到增效作用。     

田间条件下不同钝化材料对玉米吸收镉的影响研究

选取4种钝化材料(赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉)开展田间试验,研究它们对玉米吸收镉与土壤有效态镉的影响。结果表明,除海泡石外,施用其他3种钝化材料均能促进玉米生长,增加玉米叶、茎与籽粒的重量。4种钝化材料都能降低玉米对镉的吸收,其中:高量赤泥(用量1.5%)能明显降低玉米茎、叶片及籽粒中镉的含量,较对照分别降低60.6%、33.6%与49.3%;高量钙镁磷肥(用量900kg·hm-2)明显降低玉米籽粒中镉含量,较对照降低57.4%。4种钝化剂明显降低土壤EDTA提取态镉、DGT提取态镉的含量。其中,高量海泡石处理的EDTA提取态镉含量最低,高量赤泥次之;高量赤泥处理的DGT提取态镉含量最低。本试验结果表明,1.5%用量的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

不同改良剂对镉污染土壤的改良效果和对水稻光合特性的影响

采用盆栽试验,研究赤泥、石灰和海泡石对Cd污染土壤的改良效果和水稻光合特性的影响。结果表明:施赤泥、石灰和海泡石均能有效促进土壤交换态Cd的稳定,有利于Cd的固定,其中以赤泥对Cd的钝化效果最佳;与对照相比,赤泥处理的水稻增产幅度较大,为11.41%,海泡石处理的水稻产量略有提高,石灰处理的水稻产量略有下降;不同改良剂均能增加水稻剑叶的叶绿素含量(SPAD值)、气孔导度、净光合速率、胞间CO2浓度及蒸腾速率,其中以施赤泥处理效果最好,分别比对照提高6.63%、8.59%、6.93%、11.95%、5.42%;不同改良剂处理水稻剑叶面积均有不同程度的上升,添加赤泥更能缓解Cd污染对水稻生长的影响。     

矿物改良剂对污染土壤中重金属多目标有效性的影响

通过培养试验比较研究磷灰石、农用石灰、坡缕石、钙镁磷肥、沸石和氢氧化铁等6种矿物改良剂对酸性和石灰性等2种污染土壤中重金属的稳定性及其可溶性、植物有效性和生物可接受性的影响。吸附和解吸试验表明,6种矿物改良剂本身对Cd、Cu、Zn和Pb等4种重金属均有强烈的吸持作用,吸持率在97.2%以上;2次解吸后被保留在矿物上的重金属比例仍在96.8%以上。施用改良剂后,土壤中交换态重金属逐渐向碳酸盐结合态、氧化物结合态和残留态转化,但不同改良剂的转化方式和程度有较大差异。施用改良剂对降低土壤中水溶性重金属的效果最为明显,其次为植物有效态重金属,但降低生物可接受态重金属的效果较弱。酸性土壤上施用改良剂的效果明显高于石灰性土壤。总体上,各类改良剂在降低水溶性重金属的效果上较为相似,以施用钙镁磷肥、坡缕石或磷灰石为佳;在降低植物有效性重金属的效果上因重金属种类不同有所差异,Cd以施用钙镁磷肥为佳,Cu以施用坡缕石为佳,Zn以施用钙镁磷肥或坡缕石为佳,Pb以施用农用石灰、磷灰石或坡缕石为佳。施用氢氧化铁、沸石和钙镁磷肥对生物可接受态重金属有一定的降低作用。     

12种钝化剂在镉污染稻田上的应用效果对比

在轻度Cd污染稻田上开展12种钝化剂(硅钙镁钾肥、钙镁磷肥、过磷酸钙、海泡石、膨润土、沸石粉、木质生物质炭、果壳生物质炭、腐殖酸、商品土壤调理剂、复合改良剂1号和复合改良剂2号)的田间效果对比试验。结果表明,与不施用钝化剂的对照(CK)相比,12种钝化剂处理后,水稻糙米Cd含量降低了14%~71%,其中以钙镁磷肥和硅钙镁钾肥的效果最明显,其次为膨润土、果壳生物质炭、木质生物质炭、过磷酸钙、商品土壤调理剂、腐殖酸和复合改良剂1号,其余钝化剂的效果不明显。钝化剂主要通过降低土壤中的有效态Cd以阻控水稻吸收,过磷酸钙和硅钙镁钾肥处理的土壤有效态Cd含量较CK下降50%以上。根据12种钝化剂对水稻产量、有效态Cd含量和糙米Cd含量的综合影响,硅钙镁钾肥和钙镁磷肥能有效降低土壤中Cd的生物有效性,增加水稻产量,且稻米安全达标,在本试验条件下,在轻中度镉污染稻田上具有良好的应用效果。     

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。     

黏土矿物与肥料对菜田土壤镉污染的钝化修复作用

研究黏土矿物海泡石、磷肥骨粉以及有机肥腐植酸的单一和复配处理对生菜生长、镉吸收的影响,对比不同钝化处理对菜地土壤镉污染的钝化修复作用。结果表明,除海泡石以外,骨粉、腐殖酸和复配处理均可显著提高生菜地上部生物量;施用钝化剂可明显降低生菜茎叶的镉含量,海泡石与骨粉或腐植酸复配处理的降低效果显著强于钝化材料单一处理,生菜茎叶镉含量最大可降低39.7%,同时低于食品安全标准的限量值;添加海泡石后土壤p H值显著升高,而添加腐植酸后土壤p H显著降低;海泡石及其复配处理显著降低土壤有效态镉含量,最大降幅可达54.12%;土壤有效态镉含量和生菜地上部镉含量有极显著的相关性。总体上来看,海泡石与骨粉复配处理的钝化修复作用最佳。     

土壤调理剂施用对植烟酸化土壤pH值和烤烟根系特性的影响

为明确植烟酸化土壤施用调理剂后土壤pH值的动态变化,及其对烤烟根系特性的影响,以云南省保山市昌宁县、腾冲市的植烟酸化土壤为研究对象,采用盆栽试验,研究了石灰、木本泥炭基腐殖酸钾(腐殖酸钾)+水热法矿物钾肥(矿物钾肥)、腐殖酸钾+钙镁磷肥3种土壤调理剂组合,及硫酸钾施用对土壤pH值和烤烟根系特性的影响。结果表明:添加腐殖酸钾+矿物钾肥、腐殖酸钾+钙镁磷肥后60 d内,土壤pH值表现为先下降后逐步回升的趋势;短期内施用石灰对提高土壤pH值的效果最好,但长期来看有复酸风险。施用腐殖酸钾+矿物钾肥、腐殖酸钾+钙镁磷肥可显著(P<0.05)提高根际土壤有机酸含量、烤烟根系活力、根系ATP酶活性与地上部干物质量。在腾冲市供试土壤上,施用腐殖酸钾+矿物钾肥、腐殖酸钾+钙镁磷肥处理的烟株根系生物量较空白对照分别显著(P<0.05)增加46.09%、83.70%。结果表明,腐殖酸钾+矿物钾肥或腐殖酸钾+钙镁磷肥的土壤调理剂组合,能够减缓植烟酸化土壤继续酸化,且有利于烟株的生长发育。     

不同改良剂对小青菜中镉和铅含量的降低效果

【目的】探讨不同改良剂对降低重金属污染土壤中小青菜镉、铅含量的效果。【方法】以小青菜品种"塌地乌"为试材,采用盆栽试验,设置施用不同改良剂(石灰、沸石、骨粉、FeS2、纳米羟基磷灰石、粉煤灰及其两两组合)处理,测定重度镉(40mg/kg)、铅(1 200mg/kg)污染土壤中小青菜生物量、镉和铅的吸收量、转运系数及土壤pH值,分析不同改良剂处理对小青菜中镉铅含量的降低效果。【结果】施入改良剂后,小青菜的生物量均有不同程度提高,其中,沸石+纳米羟基磷灰石处理下的生物量最大,与未施改良剂的对照相比增产51.1%(P<0.05)。小青菜地上部镉含量降幅最大的为石灰+沸石处理;地上部铅含量降幅最大的为沸石+骨粉处理。小青菜中镉的转运系数大于铅,表明镉比铅更容易迁移到小青菜地上部分。施入改良剂后,土壤pH值显著升高,且以沸石+骨粉处理下的pH值最大。【结论】施用改良剂后,小青菜中镉和铅的含量虽有不同程度降低,但仍超过国家食品卫生标准。     

土壤改良剂对污染土壤及栽培蕹菜Pb、Cd含量的影响

为了研究受酸性尾矿渣冲刷造成的低浓度Pb、Cd污染土壤的钝化效果,筛选出降低土壤及蕹菜体中有效态Pb、Cd含量的改良剂。通过盆栽试验研究了尾矿污染土壤中施用石灰、钙镁磷肥、泥炭、活性炭和聚丙烯酸钠5种改良剂对蕹菜(water spinach)的生长发育、Pb、Cd含量特性的影响,分析了施用改良剂后土壤pH值和有效态Pb、Cd含量的变化。研究表明,复合改良剂的施用不仅可以明显提高蕹菜地上部鲜质量,还可以降低蕹菜中铅、镉的含量。施加1%生石灰后的土壤pH值的均值为5.95,明显高于未修复的土壤,结合蕹菜鲜质量及其体内Pb、Cd的含量,施用1%生石灰、0.2%钙镁磷肥、6%泥炭、0.4%活性炭和0.1%聚丙烯酸钠后改良矿区污染土壤的效果最好。总体上讲,施用改良剂对轻微Pb-Cd污染的酸性农田土壤有修复作用,能够确保蕹菜的种植安全性。     

不同改良剂对水稻镉吸收及土壤有效镉含量的影响

通过大田试验研究了4种改良剂对水稻镉吸收和土壤有效镉含量及pH值的影响。结果表明:与对照(CK)相比,施用不同改良剂使灰棕潮田土、冲积黄泥田土、紫潮田土上水稻糙米镉含量降低30.2%~55.7%、33.8%~61.5%、28.3%~41.6%,土壤有效镉含量降低14.7%~40.0%、14.2%~32.7%、21.9%~39.8,土壤p H值分别提升0.28~0.89、0.19~1.33、0.37~0.85,改良剂中石灰对提高土壤pH值及降低水稻糙米镉含量的效果最好。因此,在成都平原轻度镉污染土壤上施用石灰,可以有效地防控水稻生产的镉污染风险。