镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中镉稳定性的影响

中国农田土壤镉等重金属污染问题突出,对其生产过程中产生的镉污染水稻秸秆进行无害化和资源化利用研究具有重要意义。该研究通过连续提取试验、风险评价指数法、吸附动力学/热力学、土柱试验,以及X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等手段,探究了不同热解温度下制备的镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中Cd的稳定特性。研究结果表明,镉污染水稻秸秆热解制备的生物炭可有效吸附土壤镉。热解温度显著影响生物炭对Cd的吸附能力（P<0.05）,高温生物炭对Cd吸附容量大,700 ℃下制备的生物炭对Cd的吸附容量可达72.57 mg/g。生物炭对Cd的吸附主要通过含氧官能团表面络合和碳酸盐共沉淀吸附,其吸附过程符合Langmuir方程和准二级动力学模型,吸附过程受化学速率控制。土柱试验表明,镉污染水稻秸秆生物炭能有效降低土壤Cd的下渗迁移能力,其作用机制主要是将土壤Cd从酸可提取态转化为残渣态,施入高温生物炭的土壤中Cd的残渣态比例最高。上述结果表明,热解可有效处理镉污染水稻秸秆,制备的生物炭可用于Cd等重金属污染土壤的稳定修复,有效解决镉污染水稻秸秆的潜在二次污染问题并实现其安全利用。     

施用生物炭和石灰对土壤镉形态转化的影响

通过室内培养试验,比较石灰、生物炭及生物炭和石灰配施3种改良剂作用下镉污染草甸土中土壤镉各形态转化以及pH的影响。结果表明,土壤添加生物炭培养60d,土壤pH呈随时间增加逐渐增加的趋势,而添加石灰和生物炭与石灰配施处理,土壤pH呈现先增加至最大值而后缓缓降低趋于稳定的趋势,但均显著高于对照。各改良剂的施用均显著降低土壤可交换态Cd含量,与CK处理相比,添加生物炭、石灰和生物炭石灰混合改良剂后,土壤可交换态Cd含量分别降低8.6%~13.7%,17.8%~21.7%和18.4%~23.3%。相关分析结果表明,土壤可交换态Cd含量与土壤pH之间均存在极显著的负相关关系(R2=0.74)。土壤添加改良剂后,显著降低土壤可交换态Cd比例,增加碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cd比例,从而降低土壤重金属的生物有效性。     

稻壳基生物炭对生菜Cd吸收及土壤养分的影响

探讨稻壳基生物炭对Cd污染土壤上叶菜吸收Cd和土壤Cd形态的影响作用,明确稻壳基生物炭对土壤Cd污染的调控效应,可为合理利用稻壳基生物炭降低叶菜Cd含量提供参考。采用盆栽试验,研究了稻壳基生物炭在不同用量水平下对2茬生菜地上部Cd含量、土壤养分含量及Cd赋存形态的影响。结果表明,在5~25 g-kg-1用量范围内,稻壳基生物炭显著降低了2茬生菜地上部和根系Cd含量,且在最大用量25 g-kg-1时效果最好,地上部Cd含量分别比未施稻壳基生物炭的对照处理降低了19.6%和45.8%,根系Cd含量分别降低了36.8%和28.0%。在25 g-kg-1用量水平下,稻壳基生物炭对土壤p H、有效磷、速效钾及有机质含量提升效果明显,但显著降低了土壤碱解氮含量。施加稻壳基生物炭对土壤有效态Cd含量及Cd化学形态也有不同影响。随着稻壳基生物炭用量的增加,土壤NH4OAc提取态Cd含量和弱酸提取态Cd含量显著降低,在用量为25 g-kg-1时,分别比对照降低17.9%和10.4%,可还原态Cd含量无显著变化,可氧化态Cd含量呈减低趋势,残渣态Cd含量增加17.6%。因此推测,提升土壤p H、降低土壤有效态Cd含量、增加残渣态Cd含量可能是稻壳基生物炭降低生菜体内Cd含量的主要原因。稻壳基生物炭可以作为土壤改良剂,抑制Cd污染土壤上叶菜对Cd的吸收,改善土壤养分状况。     

零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭对土壤结构体分布和Cd形态的影响

为明确土壤结构体分布和Cd赋存形态对零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭的响应,以黄绵土为试验对象,枸杞枝条制备改性生物炭,以不添加改性生物炭土壤为对照,研究不同浓度CdCl2溶液污染条件下,1%～3%改性生物炭输入处理对土壤pH值、有机碳(SOC)、阳离子交换量(CEC)、水稳性团聚体及不同Cd形态含量的影响。结果表明:经过300 d沉化,相对于对照处理,添加改性生物炭后,土壤pH、CEC、SOC分别平均显著增加8.30%、17.23%、68.48%;土壤大颗粒团聚体(> 0.25 mm)含量增加7.69%,有效态Cd含量中弱酸提取态、可还原态和可氧化态各占比都有所减少,分别减少12.61%、5.52%和1.21%,无效态Cd含量(残渣态)增加19.34%。路径分析表明,土壤pH和SOC含量直接影响有效态Cd的含量且存在因果关系,SOC含量直接影响土壤小颗粒团聚体(< 0.25 mm)的形成,且土壤小颗粒团聚体形成和CEC与有效态Cd存在因果关系。从路径分析的结果来看,土壤CEC和土壤团聚体是土壤Cd有效性的关键作用因子。在本试验条件下,对于高浓度Cd污染土壤,零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭对Cd固定有较好的效果。     

生物炭与沸石混施对土壤Cd形态转化的影响

通过实验室模拟污染土壤添加生物炭和沸石,探究其对酸性污染土壤中Cd的形态转化的影响。结果表明,以土壤重量的0.2%,1%,5%的量分别单个施入生物炭和沸石以及生物炭、沸石1∶1以0.4%,2%,10%的土壤重量混合施入土壤对土壤pH均有影响,培养60d后,生物炭、沸石添加量为0.2%的处理以及混合施入量为0.4%的处理并没有提高土壤的pH,其他处理土壤pH均有升高,生物炭、沸石添加量为5%的处理以及添加量为10%的混合处理效果明显,土壤pH提升9.89%,3.59%,11.41%。培养60d后,生物炭添加量为1%,5%,沸石添加量为5%,混合施入添加量为2%,10%共5个处理同对照CK相比土壤有效态Cd含量相应降低18.30%,43.87%,21.77%,20.40%,41.89%。生物炭各处理土壤交换态Cd含量差异显著依次降低32.01%,32.57%,34.50%,添加量为0.2%和1%的处理残渣态Cd含量所占比例为14.71%,11.99%。沸石添加量为5%的处理交换态Cd含量差异显著降低26.50%。混合施入生物炭和沸石的各处理添加量为10%的处理交换态Cd含量差异显著减少31.76%,残渣态Cd含量所占比例为7.32%。     

干湿交替下生物炭对复合污染土壤中镉砷有效性的影响

为了明确活性炭工业的副产品——杏壳生物炭和水分管理模式对石灰性土壤重金属有效性的钝化效果,采用重度Cd、As复合污染的农田土壤,通过土壤培养方法探索了干湿交替水分管理模式下,添加不同用量生物炭对土壤中Cd、As有效性的影响。结果表明:从土壤溶液中Cd、As浓度的变化来看,干湿交替培养条件下,添加2%~10%生物炭处理的土壤溶液中Cd浓度均显著低于对照(P<0.05),降幅为33.1%~62.2%,说明干湿交替模式下添加生物炭显著促进了Cd由土壤液相向土壤固相的转移,而添加生物炭对土壤溶液中砷浓度的影响不稳定,其主要受土壤水分管理模式的影响;从土壤固相Cd、As提取态的变化来看,添加生物炭(6%,8%,10%)处理与CK相比,可显著降低土壤中DTPA提取态Cd和NH4H2PO4提取态As的含量(P<0.05),降幅分别为8.7%~16.8%,5.1%~7.9%,表明干湿交替下添加生物炭显著降低了土壤Cd、As有效性;土壤连续分级提取的结果显示,施用生物炭促进了土壤Cd由酸可提取态和可氧化态向残渣态转化,土壤As由专性吸附态和无定形—弱结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态向残渣态转化,显著降低了污染土壤Cd、As活性。因此,在重度Cd、As复合污染的石灰性土壤区,施用6%生物炭并保持干湿交替的水分管理模式能显著降低土壤镉砷的有效性。     

施用有机物料对土壤镉形态的影响

采用室内培养试验,研究作物新鲜秸秆和腐熟猪粪对模拟镉（Cd）污染的土壤中Cd形态转化的动态影响。结果表明,各处理土壤交换态Cd含量随培养时间均逐渐降低。碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cd含量先增加后降低, 而有机质结合态和残渣态Cd含量则逐渐增加。添加秸秆可增加土壤交换态Cd含量,但随时间延长,增幅逐渐降低, 猪粪则可降低土壤交换态Cd含量。添加有机物后土壤交换态Cd含量的变化主要是由有机质结合态或残渣态Cd含量的变化而引起。秸秆和猪粪对土壤Cd形态的转化与土壤胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的变化有关。秸秆对能活化土壤Cd的FA增加幅度大于对能钝化土壤Cd的HA增加幅度,降低HA/FA比,但降幅随时间逐渐减少; 猪粪在整个培养阶段对HA增加幅度均大于FA的增加幅度,增加HA/FA比。秸秆和猪粪均可降低潮土pH而提高红壤pH,但只有猪粪可通过提高红壤pH降低Cd向交换态转化。添加秸秆和猪粪后,Cd由低活性态向交换态转化与HA/FA呈显著负相关。     

长期定位试验点土壤镉的吸附解吸及形态分配

以中国生态系统研究网络和国家土壤肥力和肥料效应长期定位监测网络5个农业生态实验站的表层土壤为材料,研究了不同区域农田土壤对Cd的吸附解吸特性;同时,在研究长期定量施肥对封丘潮土和祁阳红壤Cd积累及其有效性影响的基础上,对不同施肥处理进行了土壤Cd形态分级。结果表明,5种农田土壤中,中厚黑土的吸附量较大,旱地红壤的吸附量较小,土壤的最大吸附量与土壤有机碳含量、土壤CEC及土壤pH有关;长期施用化肥对封丘黄潮土和祁阳红壤Cd积累的作用不明显,长期施用有机肥可增加土壤Cd的积累,但内源性有机肥(秸秆)使黄潮土Cd含量增加的幅度远低于外源性有机肥(猪粪)使红壤Cd含量增加的幅度,长期施用有机肥对土壤Cd有"活化"作用。黄潮土和红壤中Cd的形态分配顺序均为:残渣态弱酸提取态可还原态可氧化态,但黄潮土中残渣态Cd的比例显著高于红壤中残渣态Cd的比例。化肥和有机肥均可影响Cd在黄潮土和红壤中的形态分配。     

蚕沙和赤泥用于铅镉污染土壤改良的研究

研究了蚕沙和赤泥对铅镉污染土壤的理化性质和重金属形态分布的影响,并考察了蚕沙和赤泥对小白菜生长情况及吸收重金属的影响。结果表明,蚕沙能大幅提高土壤有机质含量,赤泥使土壤p H值升高,两者都能明显改善土壤理化性质。蚕沙和赤泥不仅能促进土壤中的Pb、Cd由高植物有效性的弱酸提取态向低植物有效性的残渣态转化,还能增加小白菜的植株高度和干生物量并减少小白菜对Pb、Cd的吸收。土壤p H值、有机质含量都与土壤弱酸提取态重金属、小白菜生长情况及重金属的含量具有良好的相关关系。对重金属的钝化修复效率由高到低依次为蚕沙+赤泥复合处理单施蚕沙单施赤泥,最佳钝化处理为3%蚕沙+1%赤泥。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

青海省耕地资源开发利用分析及对策研究

分析论述了青海省耕地资源开发利用的现状、特点和问题。在此基础上,提出了对青海省耕地资源进行研究的框架体系和思路,同时基于GIS/RS技术设计了相关的技术路线。最后依据所做设计对青海省耕地资源开发利用做了初步分析,并进行了相关的对策研究分析。     

荔枝种子结构的扫描电镜观察

荔枝种子从果实中剥离出来后, 即使在室内条件下, 也极易失水干缩, 潮湿环境中又易发霉而腐烂。扫描电镜观察表明: 种皮上布满纹孔, 水分散失面积很大; 种脐部为疏松的海绵组织, 且营养丰富。据此, 生产上应对种子彻底清洗, 并保存于适当湿度的环境中, 以提高其发芽率。     

物联网安全及解决措施

物联网是一个集信息通信、数据交换、传感器技术与软件工程于一体的综合性产业,探讨和分析了物联网的结构体系与发展中遇到的安全问题。     

三门峡水库库岸坍塌成因分析与防治措施研究

三门峡水库自1960年9月蓄水运行以来,库岸坍塌现象频繁发生,平均每年塌岸0.5～0.7亿m3.指出了造成库岸坍塌的原因主要是地质环境的影响以及水力条件的变化;不同的地形、地貌、地质结构和岩性特征,表现了不同的塌岸强度,其中黄土塬区为极强塌岸段,黄河Ⅱ级阶地为强烈塌岸段,黄河Ⅰ级阶地为中等强烈塌岸段;分析了引起库岸坍塌的主要水力条件有大气降水、地表水和地下水,并且不同水力条件及其变化特征,对库岸坍塌影响的方式和程度也不同;最后给出了防治库岸坍塌应采用标本兼治的原则,治标是指对塌岸进行必要的加固、支挡、衬砌等;治本就是根据引起塌岸的原因以及不同地质环境条件下的塌岸特征和水力条件,因地制宜,因害设防,从根本上进行综合治理.     

Physical Properties of the Soils of Sibay City of the Republic of Bashkortostan

Eurasian Soil Science - The results of the study of the properties of urban soils of the city of Sibay located in the mining region of the Republic of Bashkortostan are presented. A specific...     

食用仙人掌萎蔫气象条件分析

塑料大棚内种植的食用仙人掌在土壤墒情较好时也有萎蔫现象发生，通过试验观测和对仙人掌生理习性的分析，发现阴雨过后天气突然放晴温度急剧上升易使仙人掌发生萎蔫现象，并提出了田间管理的应对措施。     

Heterogeneity of Organic Matter of Aggregates of Protocalcic Chernozems

Eurasian Soil Science - Layers were step-by-step removed from macroaggregates (2–1 mm in diameter) of Protocalcic Chernozems via successive abrasion in a revolving rotator during 5, 10, 15,...     

氟对小鼠生精细胞凋亡的影响及锌的保护作用

为观察氟对成年雄性小鼠生精细胞凋亡的影响及锌的保护作用,通过腹腔注射氟化钠建立氟中毒动物模型及锌保护实验。采用石蜡切片、苏木精-伊红染色(HE染色)、末端原位标记(TUNEL)及琼脂糖凝胶电泳的方法检测小鼠生精细胞的凋亡情况。结果显示:(1)氟感染组无论是低剂量组(NaF10 mg/kg)或是高剂量组(NaF 20 mg/kg)生精细胞都发生了明显的凋亡。生精细胞凋亡主要发生在精母细胞和精原细胞,凋亡指数与对照组差异极显著(P<0.05)。(2)无论是高剂量锌(ZnSO430 mg/kg)和低剂量锌(ZnSO415 mg/kg)都可以使凋亡指数明显降低,高剂量锌组的凋亡指数与对照组差异不显著(P>0.05)。     

Characterization of physical and chemical properties of Varzea soils of Goias State of Brazil

Abstract

Brazil has approximately 30 million hectares of lowland areas, known locally as “Varzea,”; distributed throughout the country. Soils in these areas have the potential to support agricultural production, but very little is known about their fertility. The current experiment was undertaken to characterize the chemical and physical properties of representative “Varzea”; soils collected at 0–20, 20–40, 40–60, and 60–80 cm depth intervals from 23 sites in Goias State of Brazil. Organic matter contents averaged 42 g/kg in the surface 20 cm of soil and should make a significant contribution to overall nutrient availability. Soil pH increased slightly with depth from a mean value of 5.2 in the surface 20 cm of soil to a mean value of 5.4 in the 60–80 cm depth interval. Several soils had exchangeable Al values ≥ 1.0 cmol Al/kg, but soil Al saturation was generally less than the 60% level frequently associated with Al toxicity. However, cereal and legume production could benefit from lime addition in many of these soils. Although base saturation was fairly low in some soils, exchangeable Ca and Mg levels were, in general, adequate throughout the profile. Extractable P levels were adequate in most surface soil samples. Extractable K levels in these soils were generally low, and the application of K fertilizers should be beneficial, especially in conjunction with lime addition. The high clay content “Varzea”; soils of the Brazilian lowlands have some drainage problems but generally exhibit favorable chemical properties for crop production when compared to soils of the well‐drained Cerrados.