CO2 emission in an intensively cultivated loam as affected by long-term application of organic manure and nitrogen fertilizer

A long-term field experiment was conducted to examine the influence of mineral fertilizer and organic manure on the equilibrium dynamics of soil organic C in an intensively cultivated fluvo-aquic soil in the Fengqiu State Key Agro-Ecological Experimental Station (Fengqiu county, Henan province, China) since September 1989. Soil CO₂ flux was measured during the maize and wheat growing seasons in 2002-2003 and 2004 to evaluate the response of soil respiration to additions and/or alterations in mineral fertilizer, organic manure and various environmental factors. The study included seven treatments: organic manure (OM), half-organic manure plus half-fertilizer N (NOM), fertilizer NPK (NPK), fertilizer NP (NP), fertilizer NK (NK), fertilizer PK (PK) and control (CK). Organic C in soil and the soil heavy fraction (organo-mineral complex) was increased from 4.47 to 8.61 mg C g⁻¹ and from 3.32 to 5.68 mg C g⁻¹, respectively, after the 13 yr application of organic manure. In contrast, organic C and the soil heavy fraction increased in NPK soil to only 5.41 and 4.38 mg C g⁻¹, respectively. In the CK treatment, these parameters actually decreased from the initial C concentrations (4.47 and 3.32 mg C g⁻¹) to 3.77 and 3.11 mg C g⁻¹, respectively. Therefore, organic manure efficiently elevated soil organic C. However, only 66% of the increased soil organic C was combined with clay minerals in the OM treatment. Cumulative soil CO₂ emissions from inter-row soil in the OM and NPK treatments were 228 and 188 g C m⁻² during the 2002 maize growing season, 132 and 123 g C m⁻² during the 2002/2003 wheat growing season, and 401 and 346 g C m⁻² yr⁻¹ in 2002-2003, respectively. However, during the 2004 maize growing season, cumulative soil CO₂ emissions were as high as 617 and 556 g C m⁻², respectively, due to the contribution of rhizosphere respiration. The addition of organic manure contributed to a 16% increase in soil CO₂ emission in 2002-2003 (compared to NPK), where only 27%, 36% and 24% of applied organic C was released as CO₂ during the 2002 and 2004 maize growing seasons and in 2002-2003, respectively. During the 2002/2003 wheat growing season, soil CO₂ flux was significantly affected by soil temperature below 20 °C, but by soil moisture (WFPS) during the 2004 maize growing season at soil temperatures above 18 °C. Optimum soil WFPS for soil CO₂ flux was approximately 70%. When WFPS was below 50%, it no longer had a significant impact on soil CO₂ flux during the 2002 maize growing season. This study indicates the application of organic manure composted with wheat straw may be a preferred strategy for increasing soil organic C and sequestering C in soil.     

喷施硅铈溶胶缓解镉铅对小白菜毒害的研究

通过大田试验,在轻度镉-铅复合污染菜地向小白菜叶面喷施不同浓度的硅溶胶、铈溶胶及硅铈复合溶胶,研究其对产量、品质、抗氧化酶活性及Cd、Pb吸收的影响。结果表明,喷施硅铈溶胶均能促进小白菜生长,增加小白菜生物量和提高维生素C、可溶性糖的含量,降低亚硝酸盐的含量;显著增强抗氧化系统保护酶(SOD、POD)活性和降低小白菜地下部、地上部中镉、铅的含量及累积量。在不同浓度的施硅和施铈处理中,喷施0.50 g kg-1SiO2处理和0.20 g kg-1CeO2处理在增产、提升品质和缓解重金属对小白菜毒害上效果最佳,喷施硅铈复合溶胶虽效果显著,但与单独施硅、施铈相比无明显提高。     

土壤重金属污染现状与修复技术研究进展

阐述了土壤重金属污染物的来源和重金属污染土壤修复技术研究现状,分析了各种修复技术的优缺点、实用性与发展动态,为土壤重金属污染综合治理与修复提出了新的思路。     

肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌（Zn）、 铜（Cu）、 镉（Cd）、 铅（Pb）含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷（As）、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬（Cr）含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞（Hg）含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍（Ni）含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1）典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2）不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3）典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4）现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。     

某再生铅工业园周边土壤重金属的空间分布及来源分析

基于表层土壤重金属的实测含量,运用多元统计和地统计相结合的方法,对某再生铅工业园周边土壤重金属的分布情况和来源进行分析。结果表明,再生铅工业园周边土壤中Pb、Cd、As、Cr、Cu、Ni、Zn的几何平均含量分别为124.05、0.394、21.18、82.72、24.23、35.47、62.04 mg/kg。其中Pb、Cd、As分别是背景值的4.96、2.90、1.84倍,其余重金属元素含量与土壤背景值相当。重金属Pb、Cd在临近工业园区域含量较大,以工业园为中心呈岛状空间分布,且在工业园东部呈扩散趋势;As在周边农田中具有一定的累积量。来源分析表明,土壤中Pb、Cd主要受工业园生产活动的影响,而As则可能受到农业生产活动的影响。     

沼肥替代化肥对设施蔬菜产量和土壤养分及重金属累积的影响

针对盲目施用沼肥可能带来的土壤环境问题,该研究采用5年8茬的设施番茄-甜椒田间轮作试验,研究不同沼肥和化肥配比对蔬菜产量、设施土壤氮磷养分及重金属累积的影响.结果表明:在等氮钾养分投入下,沼肥和化肥以不同比例配施的各处理没有影响蔬菜产量;氮素盈余和0~180cm土层土壤全氮含量随沼肥施用比例增加没有显著差异;磷素盈余随沼肥施用比例增加显著增加,完全沼肥处理0~30cm土层土壤Olsen-P及CaCl2-P含量分别达到151和8.0mg/kg,高于其他2个处理,且明显超出环境阈值.与完全沼肥处理相比,减量沼肥施用(3/5沼肥处理)明显降低了土壤氮素淋洗风险和磷素累积.与不施肥处理相比,施用沼肥后30~60、60~90、150~180cm土层土壤全Hg含量均低于不施肥处理;除30~60cm土层使用沼肥处理土壤中全As含量显著高于不施肥处理,其他土层各处理间均没有显著差异,而完全沼肥处理全Cr、全Cd、全Pb含量有所下降,且全Pb含量下降最为显著,但均没有出现重金属污染风险.沼肥替代化肥施用可有效实现废弃物中的养分资源循环利用,但增加菜田土壤磷素累积和淋失风险,本研究为设施菜田合理施用沼肥提供技术支持,为实现沼肥资源的循环利用和化肥替代模式提供理论参考.     

人工湿地去除畜禽养殖废水污染物研究进展

为研究人工湿地在畜禽养殖废水中处理污染物的现状,以“人工湿地”、“畜禽养殖废水或污水”、“畜禽养殖污染”、“营养物质”、“重金属”、“抗生素”和“抗生素基因”等为关键词,搜索ISI web of knowledge、SpringerLink、中国知网、万方数据库等数据库,对2007-2020年发表的相关文献进行归纳和分...     

APCAs在重金属污染土壤修复中的应用综述

土壤重金属污染来源广泛、危害严重,已经成为环境污染防治中的热点与难点问题.近年来,植物修复技术因其经济、高效而在土壤重金属污染修复领域得到关注,但受土壤中重金属生物有效性的影响,在很大程度上限制了该技术的应用,螯合诱导植物修复技术应运而生.本文在回顾螯合诱导植物修复技术发展概况的基础上,重点综述了EDTA、EDDS、NTA等多羧基氨基酸及其衍生物类螯合剂(aminopolycarboxylic chelating agents,APCAs)在重金属污染土壤修复中的应用进展,系统探讨了使用螯合剂可能带来的环境风险.最后,作者对重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术领域进行了展望,并提出了一些相关研究建议.     

酸、Cd胁迫对宽叶雀稗种子萌发、幼苗生长及亚细胞结构的影响

为研究宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)对酸和Cd胁迫可能存在的特殊响应策略,以宽叶雀稗种子为试验材料,采用培养皿滤纸法,设置不同酸(pH为5.5、4.5、3.5)和Cd(5、10、20 mg·L-1)胁迫浓度,测定不同胁迫条件下宽叶雀稗种子萌发、幼苗生长及亚细胞结构等指标。结果表明:酸胁迫对宽叶雀稗种子发芽率具有促进作用,其中pH 4.5具有显著促进作用;pH 3.5处理对宽叶雀稗种子的发芽势、发芽指数、活力指数、根长、芽长和生物量等指标具有抑制作用,其他酸胁迫处理则与对照(纯水处理)无显著差异(P0.05);Cd胁迫条件下宽叶雀稗的发芽率、发芽势和发芽指数均与对照无显著差异(P0.05),活力指数、芽长、根长和生物量均随Cd胁迫浓度的增加呈显著降低趋势(P0.05);pH 3.5和10 mg·L-1Cd胁迫均会对根尖质膜和芽的亚细胞结构造成严重损伤,出现淀粉粒肿胀、断裂,细胞器解体和细胞空泡化等现象。研究表明,宽叶雀稗种子对酸和Cd胁迫有一定的耐性,轻度胁迫会促进种子萌发和幼苗生长。     

微波消解-FAAS测定番木瓜不同部位的金属元素含量

为探讨番木瓜果肉、果皮、瓜籽中金属元素的含量,采用微波消解-FAAS法测定了番木瓜3个部位的K、Na、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn共7种金属元素的含量,并对微波消解条件进行了优化。结果显示,在优化的微波消解条件下,样品消解完全、速度快、效果好,FAAS测定的各金属元素质量浓度与吸光度均呈良好的线性关系,相关系数r为0.995 7～0.999 9,检出限为0.002～0.131,回收率为98.30%～101.67%,RSD为0.20%～4.12%(n=6),说明测定方法可靠,结果稳定;番木瓜3个部位均含有较高的K、Ca、Mg,但Cu、Fe、Zn含量均较低,与番木瓜果肉相比,番木瓜果皮和瓜籽中K、Mg、Cu、Zn、Fe含量较高,食品和药品开发优势更突出。