组配钝化剂对设施土壤污染镉的钝化效果及植株富集镉的影响

为明确组配钝化剂对设施土壤污染镉的钝化效果,采用生物模拟方法,以外源添加镉的设施土壤为研究对象,探究骨炭粉、生物炭、纳米腐殖质组配钝化剂对设施土壤污染镉的钝化效果和对小白菜富集镉的影响。主要研究结果如下：(1)当骨炭粉、生物炭和纳米腐殖质总添加量为2%、5%,配施比例为1∶5∶2时,钝化效果最为显著。土壤有效态Cd含量显著降低,降幅为12.72%～15.73%,更易使Cd形态从弱酸提取态转化为可还原态、可氧化态和残渣态,土壤pH值显著升高0.22～0.34个单位,土壤有效磷含量显著增长15.28%～23.73%,土壤过氧化氢酶、脲酶活性显著升高,增幅分别为23.21%～52.98%、57.75%～67.75%。添加量为5%时,小白菜地上部Cd含量显著降低14.67%;总添加量为2%时,小白菜根部Cd含量显著降低14.47%。(2)其他处理也表现出了一定的钝化效果。总添加量为5%,配施比例为1∶2∶2时,土壤的有效态Cd含量显著降低了10.93%。总添加量为2%、5%,配施比例为1∶5∶5时,土壤有效态Cd含量显著降低,降幅为7.49%～7.56%。(3)通过相关性分析得出,土壤的pH值...     

土壤中镉的植物可利用性影响因素探讨

从重金属植物可利用性的概念及其研究方法入手,重点论述和探讨了影响土壤镉植物可利用性的因素,提出了要系统梳理影响镉植物可利用性的影响因素,找出关键因子,并加强关键影响因素对镉植物可利用性的影响机制研究,同时强调要在开发超富镉植物和修复植物的产后处置方法等方面的研究上重点发力。     

滇东地质高背景区土壤镉的伴矿景天修复及其对后茬水稻的影响

云南是我国典型的重金属元素地球化学高背景区,超积累植物能否有效修复镉（Cd）地质高背景土壤,从而实现农产品安全生产,尚鲜见报道。以云南石林、富源和罗平等三地的典型Cd地质高背景农田土壤为对象,开展温室盆栽试验,探究Cd、锌（Zn）超积累植物伴矿景天对土壤Cd的吸取修复效果,及对后茬水稻生长和Cd吸收的作用。结果表明,种植三季伴矿景天使三地土壤全量Cd分别下降24.8%、30.9%和58.8%;伴矿景天在富源玄武岩风化物母质发育的土壤上长势最好,与富源土壤肥力相对最高有关;伴矿景天在罗平石灰岩风化物发育的土壤上重金属吸取修复效果最佳,与罗平土壤呈中性、酸化作用更为明显有关,这些差异由土壤母质、养分与重金属有效性等综合影响所致。经伴矿景天吸取修复三季后,全生育期淹水种稻,其糙米和秸秆Cd浓度均大幅降低,可实现糙米Cd安全生产。未经植物吸取修复,旱作处理下水稻糙米Cd存在超标风险。植物吸取修复后种植水稻,再结合水分管理措施,可进一步降低稻米中Cd浓度,实现稻米安全生产,为Cd地质高背景区土壤的农作物安全生产提供理论依据和技术支撑。     

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。     

生物炭基复合材料对镉污染土壤理化性状和 小白菜生长的影响

采用盆栽试验研究了生物炭基复合材料(MPC-BC)不同添加量(质量比 1%、3%、5%,记为 T1、T2、 T3 处理)对土壤理化性质、镉(Cd)形态转化以及小白菜生长、生理特性及 Cd 吸收的影响。结果表明:添加 MPC-BC 能显著促进 Cd 胁迫下小白菜的生长,与不添加 MPC-BC(CK)比,小白菜株高、地上和地下部生物 量显著增加,T3 处理增加最多,分别较 CK 提升 78.11%、137.72% 和 60.64%;随着 MPC-BC 施入量增多,超氧 化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,丙二醛(MDA)含量显著 降低,T2 处理小白菜叶片 SOD、POD 和 CAT 活性最高;小白菜中 Cd 含量随 MPC-BC 施用量增加而减少。添加 MPC-BC 处理土壤 pH 降低 0.13 ～ 0.42 个 pH 单位,土壤电导率增加了 6.92% ～ 137.6%,土壤全氮速效钾、有 机质含量和阳离子交换量升高,但土壤有效磷含量降低。添加 MPC-BC 可有效降低土壤中有效态 Cd 含量,同时 促进弱酸提取态 Cd 和可还原态 Cd 向残渣态 Cd 转化。因此,复合材料能有效地固定污染土壤中的 Cd,缓解 Cd 胁迫对作物的伤害,本试验条件下配施 3% 的 MPC-BC 修复效果最佳。     

镉胁迫下钝化剂对菠菜镉吸收累积及土壤微生物群落结构的影响

为了探究镉（Cd）胁迫下不同钝化剂对菠菜Cd吸收转运及根际微生物群落结构的影响,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,比较各处理的土壤微生物群落结构、土壤化学性质与菠菜生物量及Cd含量。结果表明,各钝化剂处理下菠菜生物量均增加,Cd含量均降低;不同钝化剂对土壤主要优势菌群的组成没有显著影响,但会改变细菌和真菌的相对丰度。主成分分析表明,nHAP对细菌群落结构影响较大,对真菌群落结构影响较小。冗余分析发现,pH是影响细菌群落结构的主要因子,全磷含量是影响真菌群落结构的主要因子。综上所述,单施nHAP能够促进菠菜生长,降低Cd含量,且对微生物群落结构的影响较小。     

砂培环境下镉对花生幼苗根系活力和叶绿素含量的影响研究

为了进一步研究生态环境中残留的镉对花生的毒害,并为花生镉污染抗性的遗传评价研究提供参考,采用人工光照培养箱内砂培的方法,研究不同浓度镉（0、5、10、20、40、60 mg/L）对花生（莱农13、平度01、花育23、豫花15、丰花3号、花育20）生长、叶绿素含量和根系活力的影响。结果表明,花生叶片中叶绿素a、叶绿素b、根系活力随镉加入量的增加而显著下降,但在镉加入量为5 mg/L的处理中花生叶片叶绿素a和叶绿素b的含量与对照相比有明显增加。平度01的根系活力随镉浓度的增加下降率最小,耐镉性比较强;豫花15的根系活力随镉浓度的增加下降率最大,耐镉性最差;豫花15叶片的叶绿素含量随镉浓度增加下降率最低,耐镉性最强;莱农13叶片叶绿素对镉最为敏感。     

镧对镉胁迫下水稻矿质元素吸收与转运的影响

[目的]探究镉胁迫下施加镧对水稻中矿质元素吸收和转运的影响,为缓解水稻镉毒害及降低环境中镉对作物的危害提供有效方法,也为利用稀土元素减轻水稻的镉毒害提供理论依据.[方法]以南方大面积种植的8个水稻品种(湘早籼46、湘晚籼12、早籼788、早籼802、扬稻6、湘早143、中早27、赣晚籼34)为试验材料,采用外源施入0.2 mmol/L氯化镧(LaCl3)的方法[对照(CK)未施LaCl3],对比分析施入镧后不同水稻品种在2μmol/L氯化镉(CaCl2)胁迫下根部和地上部对钙、铁、镁、锌和钾5种矿质元素吸收量、转运系数及矿质元素间相关性的变化.[结果]与CK相比,施入LaCl3可促进多数水稻品种地上部对铁和锌元素的吸收,其中湘早籼46的地上部铁含量升幅最高,较CK显著升高80.12%(P<0.05);施入LaCl3对多数水稻品种根部的钙、铁、锌吸收均起抑制作用,除扬稻6的钙含量、湘晚籼12的铁含量和中早27的锌含量高于CK外,其他品种的钙、铁、锌降幅分别为7.61%~35.84%、7.09%~42.01%和10.23%~55.27%.LaCl3处理提高了水稻根部向地上部转运钙、铁和锌元素的能力,大部分品种对钙、铁和锌元素的转运系数表现为LaCl3处理高于CK.相关分析结果表明,LaCl3处理降低了镉胁迫下水稻体内矿质元素间的相关性.[结论]镉胁迫下施加镧可抑制多数水稻品种幼苗根系对钙、铁和锌元素的吸收,同时促进地上部对铁和锌元素的吸收,提高水稻根系向地上部转运钙、铁和锌元素的能力,并降低镉胁迫下水稻体内矿质元素间的相关性,进而缓解水稻的镉毒害.     

叶面阻隔联合土壤钝化对水稻镉吸收转运的影响

为了探讨叶面阻隔联合钝化对水稻镉吸收转运的影响,实现重金属污染农田稻米安全生产,采用大田试验的方式,选用氨基酸螯合硒营养液肥和活性硅肥作为叶面阻隔剂,硅钙肥和贝壳粉作为土壤钝化剂,在田间共设置7个处理：水稻常规种植（CK）,叶面喷施氨基酸螯合硒营养液肥（Se400）,叶面喷施活性硅肥（Si1000）,叶面喷施氨基酸螯合硒营养液肥的同时分别基施硅钙肥（Se400GG）和贝壳粉（Se400BK）,叶面喷施活性硅肥的同时分别基施硅钙肥（Si1000GG）和贝壳粉（Si1000BK）。水稻成熟后对水稻籽粒、颖壳、秸秆、根四部分的镉含量进行检测。结果表明：与对照处理相比,各处理水稻籽粒中镉含量均不同程度降低,且叶面阻隔联合土壤钝化处理的效果更好。Se400GG处理水稻籽粒镉含量下降最明显,降幅为88.13%,水稻籽粒镉含量为（0.18±0.01）mg·kg^-1,低于大米镉限量值0.2 mg·kg^-1（GB 2762—2017）;其次是Si1000GG处理,水稻籽粒镉含量下降了56.77%;单独叶面阻隔的两个处理Si1000和Se400效果较差,水稻籽粒镉含量仅下降了18.28%和9.03%。水稻籽粒镉含量降低的主要原因是水稻各部位的富集系数和转运系数减小,Se400GG和Si1000GG处理水稻根到秸秆的转运系数下降了84.93%和72.60%,水稻籽粒的富集系数下降了87.88%和56.06%,而Se400和Si1000处理水稻根到秸秆的转运系数仅下降46.58%和38.36%,水稻籽粒的富集系数仅下降12.12%和15.91%。可见,叶面阻隔联合钝化技术,尤其是叶面喷施氨基酸螯合硒营养液肥的同时基施硅钙肥能更有效地阻隔水稻对镉的吸收和转运,降低水稻籽粒镉的含量,是值得在镉低污染稻田推广应用的技术。     

硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料,本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响,包括提高水稻产量和品质,增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力,尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析阐述了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面,硅通过参与水稻的生理代谢活动,使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用. 土壤学机制方面,硅肥改变土壤理化性质,降低土壤中有效态镉的含量;硅镉吸附沉淀作用,减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。