有机肥对土壤重金属生物有效性影响研究进展

随着土壤重金属污染的日益严重,土壤重金属污染问题受到人们广泛关注。如何降低土壤重金属毒害,是现今需要研究的重要问题,而重金属生物有效性是所需研究的重要指标。施肥和耕作方式对重金属生物有效性的影响已有很多研究,但关于有机肥对重金属生物有效性的影响研究还比较少。本文参考了近年来关于有机肥与土壤重金属的相关文献,对土壤重金属生物有效性的概念,生物有效性的影响因素以及有机肥对土壤重金属生物有效性的影响进行了归纳总结,并对今后开展有机肥与土壤生物有效性的研究提出了展望。     

不同有机肥处理对土壤及芹菜中重金属残留的影响

[目的]为控制重金属在土壤和西芹的污染提供理论依据。[方法]以美国西芹为试材,设不同肥料(对照、普通有机肥、沼渣、精制有机肥)和不同施用量(精制有机肥高、中、低)处理,测定了土壤和芹菜中的重金属含量。[结果]沼渣对土壤中重金属的影响最低,精制有机肥影响最大。土壤中主要受影响的元素为Cd和Zn。土壤中Cd均因施用有机肥而有所增加,并且随施肥量的增加而显著增加。重金属在西芹各部位含量高低表现为:根>叶>茎。但Zn的分布与其他重金属不同,表现为叶>根>茎。西芹对重金属的富集比率顺序为Cd>Zn>Cu>Pb>Cr。[结论]施用有机肥改变了土壤重金属污染的含量,Cd和Zn的变化较大。     

有机肥中重金属对菜田土壤微生物群落代谢的影响

基于慈溪掌起镇的蔬菜施肥试验,结合常规理化分析和Micro RESPTM方法,在2年4次施肥后,分析不施肥(CK)、重金属达标商品有机肥(T1)和Pb-As-Cu-Zn添加有机肥(T2)施用土壤的基本理化性质、重金属累积以及微生物群落代谢特征,探讨重金属对施用有机肥土壤微生物群落代谢特征的影响。结果表明,T1和T2显著提高了旱地蔬菜轮作土壤有机质和部分养分含量,且二者无显著差异。但从重金属含量上看,T2土壤Cu、Zn全量以及有效态Cu、Zn、As含量显著高于T1和CK土壤。基于Micro RESPTM的微生物群落代谢特征分析指出,与CK相比,T1显著促进了土壤基础呼吸作用和微生物代谢功能多样性,T2却无类似的促进效果,可见T2土壤Cu、Zn和有效态As含量的大幅增加削弱了有机肥中有机质等养分对土壤微生物的促进作用。主成分和聚类分析进一步表明,T1与T2土壤的微生物群落水平生理指纹图谱(CLPP)存在明显差异,T2土壤中重金属及其有效性的增加诱导柠檬酸、苹果酸和草酸等羧酸代谢利用增强。综上,畜禽粪便有机肥对菜田土壤微生物群落代谢的作用同时受到有机肥本身及其残留重金属的影响,有机肥中过高的重金属残留会改变有机肥养分对土壤微生物代谢的影响。     

施肥对土壤重金属的影响研究进展

综述了近年来施肥对土壤重金属含量和有效性影响的研究进展。主要回顾了施用化肥、有机肥、污泥对土壤重金属含量和有效性的影响,并对今后的研究进行了展望。     

不同施肥方式对土壤重金属累积的影响

通过长期定位试验,研究不同施肥方式(不施肥、常规施肥、配方肥、配方肥+有机肥)、无机肥与不同用量有机肥混施及不同用量有机肥施用对土壤重金属含量的影响。结果表明,不同的施肥方式对土壤重金属累积的影响不同,农民习惯施肥增加了土壤重金属污染的风险,而施用配方肥整体上可降低土壤重金属污染风险,但砷污染的风险有升高趋势。从短期来看,施用商品有机肥有降低土壤重金属污染的作用;但由于肥料中含有一定的重金属(Cd、As、Cu、Zn),尤其是As,从长期来看,土壤重金属污染风险有增加的趋势。     

淹水条件下有机肥对土壤重金属形态转化及迁移的影响

采用土柱模拟试验,利用欧共体参比司提出的BCR连续提取法,探讨了重金属Zn,Cu,Pb,Cd在农田土壤中的化学形态及迁移风险。结果表明,施用不同有机肥对重金属向下迁移影响不大,淹水9个月后,Zn,Cu,Pb,Cd从表层土壤（0-20 cm）向下迁移了约2 cm,集中于20-22 cm土层,不易对深层土壤造成污染。添加有机肥后,0-10 cm土层中Zn,Cu,Pb,Cd的酸溶态比例随着淹水时间的增加而降低,而可还原态比例却随之升高,表明有机肥对重金属的有效性有一定的抑制作用。在此期间,可氧化态和残渣态的含量基本保持不变,两者百分比之和在各元素中均小于15%。     

有机肥对农产品产量和品质及土壤环境质量的影响

不同有机肥施用量在2茬作物上的连续施用表明,有机肥能提高结球甘蓝和糯玉米的产量,并改善糯玉米的品质;重金属元素超标有机肥明显提高土壤重金属元素的含量,而商品有机肥只有在高用量时才会提高土壤重金属元素的含量;对作物可食部分重金属元素积累无明显影响。     

有机肥施用对稻麦轮作系统作物生产和土壤健康的影响

于宁波鄞州区进行有机肥施用田间试验,在小麦-晚稻轮作模式下,对比不施肥、全化肥,以及等养分总量条件下化肥配施不同用量有机肥(2 250、4 500、9 000 kg·hm^-2),对作物产量、作物和土壤中重金属含量、土壤微生物群落代谢多样性的影响。结果表明,施用有机肥可以部分替代化肥而不影响作物产量,有机肥施用量在2 250~9 000 kg·hm^-2作物产量无显著差异。有机肥用量2 250 kg·hm^-2处理的稻谷和小麦粒中的重金属含量与全化肥处理相比无显著差异,但用量在4 500 kg·hm^-2及以上,稻谷中Zn含量以及麦粒中As含量显著增加。有机肥施用增加了土壤中Zn、As和Pb含量,其中Zn和Pb垂直迁移趋势显著。不同施肥措施对土壤微生物群落代谢多样性无显著影响,但相比全化肥处理,配施有机肥提高土壤微生物对碳氮底物的利用能力。有机肥可部分替代化肥实现稻、麦增产,提高土壤微生物代谢活力,但高用量有机肥增加重金属污染风险。在本试验区配施有机肥2 250 kg·hm^-2,既能保证作物产量,又能确保农产品和环境安全。     

生物有机肥对土壤理化性质影响的研究

采用生物有机肥对菜地进行施肥作用,研究其对菜地土壤理化性质改变的影响。实验结果表明,污泥有机肥施用后,土壤中营养元素和微量元素含量有所增加,其中重金属镉含量土略高于土壤环境质量标准(GB15618-1995)的一级标准,低于土壤环境质量二级标准,其他元素含量均低于土壤环境质量标准(GB15618-1995)的一级标准。说明EV-生物有机肥在大田施用过程中,没有重金属富集效应,对作物生长及食品安全无危害性。     

有机肥料重金属在土壤和作物中的积累效应研究(英文)

[目的]探讨有机肥料重金属在土壤和作物中的积累效应。[方法]在上海郊区选取3个试验点进行有机肥料中重金属积累效应试验,跟踪监测施入有机肥的土壤和植株中的重金属浓度变化,并且了解重金属在土壤和作物中相关性。用单因子污染指数法和尼梅罗综合污染指数法评价土壤污染情况。研究对环境容量进行分析,掌握在上海土壤的环境允许年限规律。[结果]重金属根据土壤性质和土壤pH值不同,在土壤中积累效应规律有所不同。试验植株样品,铅、铬和砷平均值有超标。铜的土壤和作物中重金属含量有明显的正相关,铅的负相关相关度较其他重金属要大。其他4种重金属在作物中没有表现出明显相关性规律。施用有机肥对3块田土壤重金属影响不大,污染幅度且较为一致。对试验点进行环境容量年限分析,若按照45t/hm2的量投入类似试验用有机肥,铜将在15年内达到土壤容量标准。积累最低的为Hg,大约要2000年会使得土壤超过环境允许容量。[结论]当过量的有机肥施用后,重金属会在土壤和作物中均有累积。持续过量施肥可能会引起土壤中重金属超过环境允许最大容量,特别是铜已经有较明显的环境影响,因此在有机肥料施用田间技术上控制投入量。     

污染土壤中有机质和重金属互相作用的模拟研究

    为了解污染土壤中有机质积累与重金属积累之间的相互影响,在供试土壤中添加不同等级的有机物料和重金属元素Pb与Cu,在培养条件下研究有机物对土壤重金属稳定性的影响及不同重金属添加量对土壤生物呼吸强度和有机质矿化的影响.结果表明,随着重金属添加量的增加,土壤微生物生物量和有机质矿化速率显著下降,添加的有机物料残留增加,促进了土壤有机碳的积累.同时,有机碳的积累又增加了土壤对重金属的吸附固定,增加了土壤中重金属的稳定性,降低了其淋溶性,有利于重金属在土壤中的积聚.分析结果表明,颗粒态有机质中重金属的富集是土壤有机质矿化减弱和重金属稳定性增加的主要原因.由此推断,污染土壤中重金属和有机质可通过形成重金属-颗粒态有机质复合体发生相互促进稳定或积聚的作用.     

重金属和有机污染土壤植物增效修复技术研究进展

目前,土壤重金属和有机物污染状况愈发严重,受到了越来越多国内外学者的关注.植物修复技术是新近发展起来的一项用于处理土壤重金属、有机物污染的绿色技术,也是当前研究的热点领域.该文综述了植物修复技术在重金属、有机物及重金属-有机物复合污染土壤修复治理中的应用,包括螯合诱导修复、表面活性剂增效修复等,最后提出该技术目前存在的一些问题及发展方向.     

硫磺矿废弃地复垦土壤重金属含量演变规律研究

以西南地区某硫磺矿废弃地复垦土壤为研究对象,连续采集了2015、2016年土壤表层样品126个、50个,利用经典统计分析、单因子指数(P_i)和内梅罗综合指数(P_n)来评价复垦土壤5种重金属的污染程度,并利用经验贝叶斯克里格法进行空间预测,旨在探索复垦土壤重金属含量时序演变规律及其影响因素。结果表明,相较于2015年,2016年各土壤重金属变异性均增大,Cd变异系数高达1.04。由P_i和P_n值可知,Cd、Ni是研究区主要污染因子,且2016年P_n为3.05,土壤污染趋势加重。从重金属全量角度来看pH与有机质的变化可能对表层土壤重金属的演变具有一定指示作用。根据研究结果,可知复垦土壤pH增加0~1个单位,有机质含量提高2%左右时,有利于改善土壤环境质量。建议后续治理中,在土壤酸化严重、有机质含量较少地区可适当采取一定措施进行改善。     

长期施肥对稻田土壤镉锌铜积累及其有效性的影响

为明确长期不同施肥方式对稻田土壤Cd、Zn和Cu积累及其有效性的影响,以设立于1986年的长期定位施肥试验为对象,对比分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(ST)、低量有机肥配施化肥(LM)、高量有机肥配施化肥(HM)5个处理耕层土壤重金属全量、有效态、形态分布以及水稻各部位重金属含量变化,结合土壤理化性质变化,探讨了长期施肥下重金属累积效应及其有效性变化机理。结果表明,NPK和ST处理对土壤全量及有效态Cd、Zn和Cu均无显著提高效应。而施用低量和高量有机肥30 a后,土壤Cd、Zn和Cu全量显著提高35.00%～80.00%、63.91%～82.55%、118.41%～180.21%,有效态显著提高28.57%～71.43%、407.12%～783.15%、336.59%～573.17%,稻米Cd、Cu则提高100.00%～150.00%、63.30%～85.64%。相关分析结果证实,有机肥中较高的重金属含量是造成稻田土壤Cd、Zn和Cu累积和有效性显著提高的主要原因,同时其改变的土壤理化性质,尤其是P也会影响重金属的有效性,但其作用机理有待深入研究。总体来看,长期施用有机肥具有更好的培肥效应,但会造成土壤Cd、Zn和Cu的富集以及稻米吸收量的增加,虽然目前稻米重金属含量尚未超出国家食品卫生标准限值,其风险仍不可忽视,在采取有机肥培肥土壤的过程中应严格控制其中的Cd、Zn和Cu等重金属含量。     

不同肥料对栽参土壤中Cr、Cu、Pb和Zn全量及有效态的影响

为了解施肥对农田栽参土壤重金属的影响,利用ICP-0ES方法对多功能微生物制剂基肥(A)、多功能微生物制剂激活后作基肥(B)、多功能微生物制剂激活后花期施入(C)、鹿粪(D)、EM菌肥(E)、猪粪(F)和对照(ck)7个施肥处理土壤中Cr、Cu、Pb和Zn含量进行了测定。结果表明：随鹿粪和猪粪施入量增加,土壤中重金属C...     

南京地区典型农业试验基地土壤肥力、环境质量调查与评价

以位于南京市东郊的江苏省农业科学院(简称省农科院)本部试验地和城市边缘带的六合、溧水农业试验基地为研究区,采集土壤样品并进行分析,阐明研究区土壤肥力、重金属污染状况并加以评价。结果表明:①省农科院院本部研究区土壤肥力质量属中等水平,其主要限制因子是pH值和有机质,偏施化学肥料和有机肥施用较少是研究区土壤酸化现象严重及土壤有机质含量偏低的主要原因;六合、溧水试验基地土壤肥力质量属差级水平,其限制因子是有机质、速效磷和速效钾,这与该研究区偏施氮肥而磷钾肥及有机肥整体投入量不足有关。②院本部试验地零星分布的重金属污染影响该研究区土壤整体评价,但从所测6种重金属的单因子环境质量指数和综合质量指数来看,正常情况下不会引起该研究区的土壤污染;六合、溧水试验基地则未发生所测6种重金属的污染。     

土壤重金属化学形态的空间异质性及其影响因素研究*

 介绍了重金属在土壤中的存在形态，讨论了土壤重金属化学形态的空间变异规律及影响因素，土壤中重金属化学形态及其迁移能力与土壤pH值、有机质、机械组成和作物根际环境有关。土壤重金属的不同形态在空间的分布、迁移能力影响着其生物的有效性及环境安全。     

长期不同施肥对钙质紫色水稻土重金属累积及有效性的影响

为探讨长期不同施肥对石灰性紫色水稻土重金属累积及有效性的影响,以四川省农业科学院土壤肥料研究所长期定位试验为依托,研究了8种不同施肥条件下[不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、有机肥(M)、有机肥+氮肥(M+N)、有机肥+氮磷肥(M+NP)和有机肥+氮磷钾肥(M+NPK)]土壤理化性质、重金属全量及有效量的变化。结果表明:长期施用氮磷、氮磷钾肥会降低土壤pH、CEC含量,提高土壤有机质、碱解氮及速效磷含量,改善土壤肥力,且与有机肥配施效果更优。长期施用化肥,土壤Fe、Mn、Cu、Zn、Pb和Cd含量变化不明显,有机肥及其与化肥配施后土壤Fe、Mn、Pb含量变化也不明显,Cd略有增加,Cu、Zn含量显著提高,但均低于我国农用地土壤环境质量风险筛选值(GB 15618—2018)。化肥对Cu、Zn、Pb和Cd的有效量影响不明显,磷肥可显著提高有效Fe含量,降低有效Mn含量,而有机肥提高Cu、Pb、Cd有效量,对其有活化效应。相关分析结果表明,土壤重金属有效量与理化性质、元素总量间的相关性因元素的不同而异。研究表明,长期施用化肥及有机肥不会造成石灰性紫色水稻土重金属含量超标的风险。     

不同种类有机物对污染农田土壤重金属活性的影响

为了解施用不同种类有机物对污染农田土壤重金属行为的影响,布设了田间小区试验,观察研究施用6种不同类型有机物对土壤水溶性重金属和农作物对重金属吸收等的影响。试验设7个处理,分别为对照（不施有机肥）、施新鲜水稻秸秆、新鲜鸡粪、鸡粪堆肥、新鲜猪粪、猪粪堆肥和商品有机肥,动态检测土壤中水溶性重金属含量、田面水中重金属浓度及收获水稻籽粒中重金属含量的变化。结果表明,与不施有机物的对照处理比较,施用各类有机物在试验前期均可明显提高土壤中水溶性重金属和田面水中重金属的含量,总体上以施用新鲜猪粪的最高,其次为新鲜鸡粪,施用商品有机肥的最低。土壤中水溶性重金属含量随试验时间增长逐渐下降。施用各类有机物对水稻籽粒中重金属的积累影响不明显。土壤中水溶性重金属及田面水中重金属含量均与相应的水溶性碳（DOC）浓度呈显著相关性,表明因有机物施用增加土壤中DOC浓度可能是土壤中水溶性重金属含量增加的主要原因;而不同有机物对土壤重金属活性影响的差异可能与有机物本身的分解程度及可释放DOC大小有关。但施用有机物引起的农田土壤水溶性重金属含量的增加是暂时的,对水稻生长后期籽粒中重金属积累的影响不明显。     

施用沼肥对青菜产量品质及土壤质量的影响

沼肥含有作物生长所需的多种营养成分,在肥效上具有复合性、多效性。为揭示沼肥对青菜产量、品质以及土壤质量的影响,采用等养分原则和盆栽试验方法,研究不同施肥条件对青菜产量、硝酸盐含量、重金属元素含量以及土壤养分含量、重金属元素含量的影响,分析施用沼肥对提高蔬菜品质的作用。结果显示施用沼肥可以改善土壤环境,提高土壤肥力,明显提高作物产量和品质,减少土壤和作物硝酸盐含量,对土壤重金属元素含量没有显著影响,但是青菜镉、铅含量超出国家标准,因此应谨慎施用。