不同土壤钝化剂对土壤镉生物有效性的影响

[目的]寻找有效控制Cd污染土壤上小白菜对重金属Cd吸收的技术方法。[方法]2015年进行小白菜盆栽试验,选取生物质炭、凹凸棒石、石灰石作为土壤Cd钝化剂。于小白菜收获时,取样分析小白菜产量、株高,以及小白菜和土壤中Cd含量。[结果]施用3种钝化剂均增加土壤速效钾含量,提高土壤pH,促进小白菜生长;施用3种钝化剂可显著增加土壤对Cd的吸持固定,降低土壤生物有效性Cd含量,显著降低小白菜地上部Cd含量和小白菜对Cd的富集系数;3种钝化剂对Cd污染土壤的治理效果表现为:石灰石凹凸棒石生物质炭。[结论]该研究可为污染土壤上农作物的安全生产提供参考。     

钝化剂对土壤性质及镉生物有效性的影响研究

为研究土壤重金属钝化稳定化技术中钝化剂施加对土壤物理化学性质及镉生物有效性的影响,通过培养试验结合定期密集采样监测方法,研究羟基磷灰石(HAP)、小麦生物炭(WB)、巯基改性坡缕石(MPG)施加对镉污染碱性土壤pH值、EC值、团聚体组成和DTPA-Cd变化规律的影响,并分析不同因子间的相关关系。结果表明:HAP显著提高土壤pH值0.16～0.30个单位(P0.01),降低土壤EC值;WB则降低土壤pH值0.09～0.32个单位,显著提高土壤有机质、增加土壤EC值(P0.05);MPG处理对土壤pH值和EC值无显著影响。与对照组(不施加钝化剂)相比,3种钝化剂施加后短时间内(5 d)土壤中2mm和2～20mm团聚体比例增加,随着钝化稳定时间的延长,土壤中20mm团聚体占比逐渐增大;对比3种钝化剂对Cd2+的钝化效果,MPG钝化效果最佳,40d后DTPA-Cd含量较对照组降低3.01 mg·kg-1。相关性分析表明,HAP和WB通过改变土壤pH值影响土壤DTPA-Cd含量,XRD表明HAP通过磷酸镉沉淀降低土壤DTPA-Cd含量,HAP和MPG处理组土壤Cd2+的稳定化导致各粒径团聚体比例的变化。研究表明,MPG可显著降低镉的生物有效性且对土壤理化性质无显著影响,可作为碱性土壤原位钝化技术中钝化剂的优先选择。     

不同钝化剂对土壤镉有效性及稻米安全生产的影响

重金属污染既可以导致土壤理化性质改变,又会对人体造成危害,为了降低土壤中重金属有效态浓度,选择典型Cd污染农田土壤,通过施加不同剂量的生物炭、硅肥、粘土矿物复合钝化剂、氯铝酸钙、钙镁磷肥、生石灰、锌肥来降低土壤中Cd的有效性,从而减少稻米对重金属的吸收,保证稻米的安全生产。试验结果表明：在pH值6.9、Cd浓度3.59mg/kg的土壤中施加氯铝酸钙600kg/亩和钙镁磷肥100kg/亩效果较好,Cd浓度分别降低82.7%和79.7%,对照处理（不添加钝化剂）水稻籽粒Cd浓度为0.39mg/kg,施加粘土矿物复合钝化剂300kg/亩或600kg/亩、氯铝酸钙300kg/亩或600kg/亩、钙镁磷肥200kg/亩后,水稻籽粒中的Cd浓度均降到0.20mg/kg以下,达到了安全生产的目的。     

钝化剂对镉污染温室黑土镉生物有效性及白菜生长的影响

为探究钝化剂对镉污染温室黑土镉生物有效性及白菜生长的影响,对镉中轻度污染的北方温室黑土施加炭基肥和菌糠生物炭,研究生物有效性及不同镉积累能力白菜的生长与镉吸收能力。结果表明,炭基肥和菌糠生物炭均可显著降低土壤中有效态镉含量（P<0.05）,分别降低2.5%和1.72%,其中炭基肥效果更好。与不施加钝化剂组相比,在施加炭基肥和菌糠生物炭后,北辰和金峰生物量、株高和根长均显著增加（P<0.05）,增量分别为37.7%、7.6%、35.2%和23.1%、5.2%、28.3%。两种白菜可食用部分对镉的积累显著降低（P<0.05）;钝化剂对镉在植株体内迁移无显著影响。综合试验结果,在中轻度镉污染温室土壤环境中,炭基肥可促进白菜生长,有效降低土壤中有效态镉含量,同时显著降低高积累白菜北辰可食用部位镉含量,使其低于食品安全国家标准,实现安全生产。     

不同钝化剂配施硫酸锌对石灰性土壤中镉生物有效性的影响研究

为了降低轻度镉(Cd)污染土壤中Cd的生物有效性以确保农产品安全,以低吸收豆类蔬菜(豇豆)作为供试植物,通过田间试验研究了在轻度Cd污染(Cd1.5 mg·kg-1)石灰性土壤中施加赤泥、油菜秸秆、玉米秸秆、赤泥+油菜秸秆等钝化处理并配施硫酸锌肥料对土壤中Cd的生物有效性的影响.结果表明,与对照相比,不同钝化处理可显著(P＜O.05)降低豇豆豆角中Cd浓度和土壤中可溶态Cd浓度;钝化处理条件下豇豆豆角中Cd浓度降低了27％(玉米秸秆)～83％(赤泥+油菜秸秆).在施加钝化剂的基础上,配施硫酸锌肥料可进一步降低豇豆对Cd的吸收,各钝化处理在配施锌肥后,豇豆豆角中Cd平均浓度与未施锌肥相比降低了27％.对不同作物秸秆而言,富含巯基的油菜秸秆比富含纤维素的玉米秸秆钝化效果好.由此可见,在轻度Cd污染的石灰性土壤中,无机钝化剂赤泥和富含巯基的油菜秸秆复合使用是一种高效且环境友好的钝化手段.同时,合理施用锌肥可能会进一步降低作物对Cd的吸收.     

不同钝化剂修复镉污染稻田及其对水稻吸收镉的影响

以氧化钙镁(NL)、生物炭(B)和碳酸盐岩(SRC)3种钝化剂在大冶市轻度(S1)、中度(S2)镉(Cd)污染农田土壤开展田间试验,研究不同钝化剂对土壤有效态Cd含量及对水稻子粒Cd吸收的影响。结果表明,3种钝化剂处理均显著降低水稻子粒Cd含量,与对照相比,试验点S1、S2水稻子粒Cd含量分别降低了42.88%～67.29%、38.25%～52.59%,其中试验点S2水稻子粒Cd含量达到了食品安全国家标准(GB2762—2017,Cd≤0.2 mg/kg)。NL、B、SRC处理能不同程度降低土壤有效态Cd含量,与对照相比,试验点S1、S2土壤有效态Cd含量分别降低了14.09%～17.51%、30.38%～37.60%、9.22%～10.54%。试验点S1、S2土壤有效态Cd含量与水稻子粒呈一定的正相关。施用3种钝化剂显著提高试验点S1的土壤pH,土壤pH与水稻子粒Cd含量呈显著负相关,相关系数(R2)达0.727 8。3种钝化处理下对水稻产量没有显著影响,且达到了NY/T3343—2018评价标准中重金属钝化剂施用后作物减产不超过10%的要求。3种钝化剂原位钝化修复中度、轻度Cd污染...     

镉胁迫下钝化剂对菠菜生理特征及镉累积的影响

为了探究不同钝化剂在镉(Cd)胁迫下对蔬菜生理特征及Cd累积的影响,以菠菜为研究对象,设置不施钝化剂(CK)、单施纳米羟基磷灰石(nHAP)、单施巯基生物炭(TMB)、配施纳米羟基磷灰石+巯基生物炭(HPTB)4个处理进行盆栽试验。通过测定分析土壤pH、有效态Cd含量及菠菜抗氧化酶活性,阐明施用不同钝化剂对Cd胁迫下菠菜生长及Cd累积的影响。结果表明:施加钝化剂能有效提高菠菜生物量,降低菠菜Cd含量。与CK相比,nHAP、TMB、HPTB处理下地上部和地下部生物量分别增加了90.27%、7.28%、143.75%和72.50%、4.81%、91.71%,Cd含量分别降低了78.19%、6.94%、65.49%和65.98%、39.34%、52.31%;不同钝化剂均能提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量。nHAP、TMB、HPTB处理下土壤pH较CK分别提高了1.36、0.08个和0.76个单位,有效态Cd含量分别降低了83.22%、22.57%和73.70%。nHAP处理对菠菜的降Cd效果最好;施用nHAP能够有效增加抗氧化酶活性,降低丙二醛含量,缓解脂膜过氧化伤害。综上,nHAP可作...     

风化煤对苏打盐化土中微量元素有效性的影响

针对大同盆地苏打盐化土,利用山西左权、灵石和云南昭通的风化煤在人工气候箱中进行培养试验,研究了不同风化煤对苏打盐化土的p H值、电导率(EC)、土壤有效Fe、有效Mn、有效Cu和有效Zn的影响。结果表明,风化煤可以显著降低苏打盐化土的p H值,随着风化煤施用量的增加p H值呈显著降低趋势,风化煤用量达到6 g时,山西左权(ZQ)、云南昭通(ZT)和山西灵石(LS)3种风化煤分别降低了0.28,0.87,0.43;3种风化煤均有提高苏打盐化土Fe,Mn,Zn有效性的效果。在风化煤量达到3 g时,3种风化煤ZQ,ZT,LS的有效Fe比CK分别增加了1.73,10.55,2.16 mg/kg,有效Zn比CK分别提高了89%,37%,41%。说明风化煤能够有效降低苏打盐化土p H值,并且提高苏打盐化土Fe,Mn,Zn的有效性。     

钝化材料对农田土壤Cd形态及微生物群落的影响

为探讨钝化剂对土壤Cd生态风险和土壤微生物群落结构的影响,通过田间试验,在轻度Cd污染水稻田中施加钝化剂（海泡石、石灰、秸秆生物炭和螯合铁肥）开展相关研究。结果表明：施加钝化剂使土壤pH值提高0.17~1.29个单位,Cd的可交换态减少29.79%~64.48%。施加海泡石、石灰、秸秆生物炭使得微生物群落的多样性指数（ACE、Chao1、Shannon）增加,但螯合铁肥不利于微生物群落的生长,多样性指数均减少。土壤微生物群落随钝化剂的施加发生显著改变,变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门相对丰度有所增加,芽单胞菌门、绿弯菌门、螺旋体菌门相对丰度均降低。相关性分析表明,pH和Cd是影响微生物群落的关键因素,此外Cd形态也对微生物群落产生了影响。研究表明,施用钝化剂可降低土壤中重金属Cd的潜在生态风险,改变土壤微生物群落结构,使多种微生物群落得到抑制或增强。     

绿肥作物矿化分解对土壤镉有效性的影响研究进展

绿肥是一种生物有机肥,其矿化分解是绿肥作物翻压进入土壤中被微生物分解产生植物可直接利用的物质的过程。绿肥矿化分解可影响土壤镉（Cd）有效性,但绿肥与Cd有效性两者并非简单的线性相关。本文综述分析了绿肥作物矿化分解对土壤Cd有效性的影响及其作用机理。结果表明：在绿肥翻压进入土壤被微生物分解的过程中,土壤中的可溶性有机质、pH值与Eh值、铁还原和微生物群落均影响重金属Cd在土壤中的迁移,可以使重金属Cd固定在土壤中或在植物根系表面沉淀;作物细胞拦截可降低Cd向地上部分的转运,最终只有极少量Cd到达作物的可食用部分。但由于受到绿肥用量、作物品种、土壤理化性状等其他因素的干扰,绿肥对土壤中Cd的修复效果具有不确定性。最后,通过总结分析绿肥对土壤性质的影响和其他因素对绿肥的干扰,阐明了绿肥对土壤中Cd有效性的影响机制。     

锰、铜、锌、铁添加水平对产蛋鸡生产性能和养分表观利用率的影响

设计锰、铜、锌、铁不同添加水平的A,B,C,D和E 5组日粮(A组为不添加4种微量元素的基础日粮;B组添加锰14 mg/kg;C组添加锰34 mg/kg;D组添加锰54 mg/kg、铜2 mg/kg、锌13 mg/kg;E组添加锰10mg/kg、铜2 mg/kg、锌17.5 mg/kg、铁22.5 mg/kg)分别饲喂5组275日龄罗曼褐壳蛋鸡,每组6个重复,每重复15只,试验期60 d,研究锰、铜、锌、铁不同添加水平对产蛋鸡生产性能和养分表观利用率的影响。结果表明,不添加4种微量元素的基础日粮(A组)的产蛋性能和养分利用率较高;锰是影响鸡产蛋率、产蛋量和其他元素吸收率的主要因素,添加锰使生产性能和养分利用率降低,锰添加量为34 mg/kg时产蛋率和能量表观利用率显著降低(P<0.01),日粮中锰和表观可利用锰的推荐含量应分别低于46和14 mg/kg;基础日粮中添加铜、锌和铁不影响蛋鸡生产性能和能量、粗蛋白质、钙和磷的表观利用率(P>0.05)。说明基础日粮中锰和铁已能满足或超过蛋鸡营养需要,添加锰对生产不利,而基础日粮中铜和锌相对缺乏。     

外源硒对镉胁迫下菜心Fe、Mn、Cu、Zn吸收与转运的影响

为探讨硒(Se)对镉(Cd)胁迫下菜心(Brassica campestris L.ssp.chinensis var.Utilis)中微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn)的吸收和转运的影响,通过营养液栽培试验,研究了不同浓度Se(1、5μmol·L~(-1))对低Cd(1μmol·L~(-1))和高Cd(5μmol·L~(-1))胁迫下菜心根系吸收微量元素途径(共质体与质外体),木质部运输微量元素途径(木质液)和蔬菜地上部微量元素含量的影响。结果表明:施Se可显著提高Cd胁迫下菜心组织的生物量。高Cd胁迫降低了根部Fe、Mn、Zn含量,却提高了根部Cu含量;施5μmol·L~(-1)Se后,地上部Fe、Cu、Zn含量分别显著提高了19.8%、46.7%和26.2%,但根部微量元素变化不明显。高Cd胁迫下根系质外体中Fe、Mn、Zn含量分别减少20.4%、23.8%和16.4%,共质体中则分别减少20.7%、11.7%和27.2%,而Cu含量升高。高Cd胁迫下施5μmol·L~(-1)Se后,菜心根系质外体中Fe、Cu、Zn分别提高了16.9%、34.9%和26.0%,共质体中Fe、Mn、Cu和Zn分别提高了13.3%、13.6%、41.9%和28.3%。高Cd胁迫下施Se后,木质液中Cu、Zn浓度显著增大,分别显著增加了44.2%和16.9%,而Fe和Mn未受影响。因此,Se可以通过影响根系对微量元素的吸收和运输途径来调控微量元素对菜心地上部分的供应,维持其含量的平衡,以减轻Cd的毒害。     

不同稻虾种养模式下水稻中微量元素吸收 与稻米品质的关系研究

为探明不同稻虾种养模式下水稻中微量元素吸收与稻米品质的关系,开展不同龙虾品种和密度的田间试验,设计水稻单作（rice monoculture ,R）、水稻克氏原螯虾低密度共作（rice co-cropping with Procambarus Clarkii in low density,RCL）、水稻克氏原螯虾高密度共作（rice co-cropping with Procambarus Clarkii in high density,RCH）和水稻澳龙共作（rice co-cropping with Cherax quadricarinatus ,RA）4个处理,分析了稻米中微量元素含量、稻米品质、中微量元素与品质的相关性以及经济效益等指标。结果表明：稻虾共作模式提高了稻米中微量元素含量,其中Fe、Ca和Mg含量显著增加,与R处理相比,RCH、RCL和RA处理稻米的Fe含量分别增加52.0%、23.4%和21.4%,Ca含量分别增加45.7%、32.1%和22.8%,Mg含量分别增加45.0%、28.6%和23.3%。稻米中微量元素提升,有利于稻米品质的改善,稻米品质中的蛋白质与Fe、Ca和Mg呈显著（P<0.05）正相关,胶稠度与Fe、Ca和Mg呈极显著（P<0.01）正相关;直链淀粉含量和垩白粒率均与Ca呈极显著（P<0.01）负相关。稻虾共作模式提高了蛋白质含量和胶稠度,降低了稻米的垩白粒率和直链淀粉含量,稻米品质变优,其中RCH处理稻米品质改善效果最好。与R处理相比较,RCH、RCL和RA处理的纯收益分别增加了506%、314%和429%。总体而言,稻虾共作模式能够提高稻米中微量元素含量,改善稻米品质,提高经济效益,因此,在稻虾综合种养模式的选择中,龙虾品种和养殖密度是需要综合考虑的重要因素。     

镉与微量元素在小麦吸收过程中的相互影响

为开发小麦生理阻控降Cd材料,以郑麦1354和郑麦1860为供试小麦品种,通过水培试验方法,研究了不同Zn（1~10μmol·L^-1）和Mn （1~10 μmol·L^-1）供应量对小麦生物量和Cd/Zn/Mn含量的影响,以及不同Cd （1~50 μmol·L^-1）胁迫水平对小麦生物量和Cd/Zn/Mn含量的影响。结果表明,5 μmol·L^-1 Zn和10 μmol·L^-1 Mn处理显著提高了两种小麦的生物量。Mn （1~10 μmol·L^-1）处理使郑麦1354和郑麦1860小麦地上部Cd含量分别降低了22.8%~29.4%和15.2%~17.5%,地下部Cd含量分别降低了25.7%~30.0%和28.6%~31.6%,Zn（1~10 μmol·L^-1）处理使郑麦1354和郑麦1860小麦地下部Cd含量分别降低了20.3%~34.3%和18.9%~43.0%,此外还使郑麦1354地上部的Cd含量降低了10.1%~13.1%。不同Cd胁迫（1~50 μmol·L^-1）均有提高小麦生物量的趋势。随着Cd胁迫水平的提高,两个品种地上部和地下部Cd含量均呈升高趋势,地下部Zn含量呈先增加后降低的趋势,Mn含量呈逐渐降低的趋势,表明在小麦吸收金属元素过程中,Cd与Mn存在竞争关系,而与Zn的关系则较为复杂,且其竞争程度因品种而异。研究表明,适度提高Mn和Zn供应能显著降低小麦植株Cd含量,因此Mn和Zn是实现小麦降Cd的有效生理阻控材料。     

绿肥作物对云南旱地土壤镉有效性的影响

研究不同绿肥作物对云南旱地中度镉(Cd)污染土壤(平均全Cd含量1.21 mg·kg~(-1))中Cd有效性和植物对Cd吸收、转运的影响,为当地基于绿肥的农作物安全生产措施提供理论支撑。采用盆栽试验,设8个处理:种植紫云英、毛叶苕子、光叶苕子、箭筈豌豆、二月兰、油菜、黑麦草等7种冬季绿肥作物和冬闲对照,于绿肥盛花期及同期测试土壤理化性状、Cd有效性、绿肥作物地上部与地下部Cd含量和富集系数、转运系数。结果表明:与冬闲相比,种植紫云英和黑麦草土壤可溶性有机碳(DOC)含量分别增加29.3%和33.7%。7种绿肥作物均显著降低土壤有效Cd和全量Cd含量,其中箭筈豌豆、光叶苕子、黑麦草处理的土壤有效Cd相比冬闲分别下降了32.1%、29.2%和33.0%;紫云英、毛叶苕子、光叶苕子和箭筈豌豆土壤全量Cd分别下降45.4%、34.9%、34.5%和33.2%。4种豆科绿肥Cd主要积累在地下部,且富集系数和转运系数较小;禾本科与十字花科绿肥Cd主要集中在地上部,富集系数和转运系数均显著高于豆科绿肥,其中二月兰富集系数最高,为0.813,油菜转运系数最高,为0.772。土壤养分对土壤有效Cd有显著正影响;土壤DOC对植株地上部Cd含量有显著负影响,说明DOC含量的升高可以降低植株Cd含量。种植豆科绿肥在显著改善土壤养分、提高土壤质量的同时,能够降低土壤有效Cd含量,且富集系数和转运系数较低。     

改良剂对镉污染土壤和小白菜养分含量的影响

以小白菜为材料,采用大棚盆栽土培的试验方法,用石灰、膨润土和微生物肥单施或配施作为改良剂,研究改良剂对镉污染土壤和小白菜营养元素含量的影响,试验共种植两茬小白菜.结果表明:所有添加改良剂处理的土壤碱解氮含量均比CK显著降低;第1茬试验中添加改良剂使土壤全磷含量显著高于CK(T7处理除外),土壤有效磷含量显著高于CK(T2处理除外),土壤速效钾含量显著高于CK(T1、T5处理除外).两茬试验中T1处理小白菜地上部全氮含量均显著高于CK;T2、T6处理小白菜地上部全磷含量均显著高于CK;第1茬试验中T1、T4、T5处理小白菜地上部全钾含量比CK显著增大.     

南荻炭与镉钝化剂互作对水稻镉含量和产量的影响

为探索一种具有降镉效应的南荻炭基土壤调理剂以缓解湖南省稻田镉污染现状,并为洞庭湖区南荻资源的利用提供新途径。试验以深两优5814为材料,将南荻炭与五种镉钝化剂按L25(56)正交表进行复配,通过模拟镉污染土壤盆栽试验,研究各复配因素施用对水稻镉含量的影响,进而确定南荻炭基降镉土壤调理剂的最佳配伍。结果表明:南荻炭与五种镉钝化剂互作可显著降低(P0.05)水稻茎叶和稻谷籽粒的镉含量,尤其以南荻炭∶腐植酸∶硅酸钾∶钙镁磷∶硫酸锌∶熟石灰=200∶60∶3∶30∶4∶120互作比例下效果最显著,且相应最佳施用量为6.25 t·hm~(-2)。三组最接近理论配比的土调剂施用后,水稻植株的平均镉含量可降至0.88~1.65mg·kg~(-1),与空白处理相比,降镉率达54.4%~75.7%;籽粒的平均镉含量可降至0.13~0.17 mg·kg~(-1),降镉率为45.2%~58.1%。三组土调剂施用还可显著增加稻谷产量,其中最高增产率达34.8%(相当于1.89 t·hm~(-2))。南荻炭与镉钝化剂互作可优化南荻炭的降镉潜力,复配施用后能显著降低水稻镉含量,并能显著提高稻谷产量,具有广阔的市场开发利用潜力。