不同原材料生物炭对土壤重金属Cd、Zn的钝化作用

以质量分数0.1％、1.0％不同原料的生物炭(砻糠炭、木炭、竹炭)作为化学钝化修复材料,以空白土壤(CK)和钙镁磷肥作为对照,通过为期90 d的土壤培养试验,研究不同钝化材料及施用量对降低农田土壤重金属镉(Cd)和锌(Zn)污染风险的效果.结果表明,相同施用量的钙镁磷肥比生物炭更有利于酸性土壤改良;各处理中1.0％木炭对土壤有机质含量提升效果最好(P<0.05);与空白对照相比,各处理对土壤Cd、Zn均表现出显著的钝化作用,相同施用量的木炭、砻糠炭比钙镁磷肥的效果更好,其中0.1％木炭钝化效果最佳.在相同施用量下,生物炭整体上更有利于降低土壤酸可提取态Cd、酸可提取态Zn含量,而钙镁磷肥更有利于增加残渣态Cd、残渣态Zn含量.     

山核桃林地土壤肥力状况及其空间分布特征

为探明山核桃Carya cathayensis产地土壤肥力质量状况和空间分布特征,指导林农合理施肥,选取杭州市临安区山核桃产区为研究区域,以土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾为研究对象,开展了该区土壤养分状况等级评价,并采用地统计学等空间分析方法对土壤养分空间分布特征进行研究。结果表明:研究区土壤pH值平均为pH 5.23,87%土壤pH值为pH 4~6,研究区土壤酸化严重。土壤有机质平均为31.6 g·kg-1,土壤碱解氮、有效磷、速效钾平均分别为155.40,14.04,85.73 mg·kg-1。根据《浙江土壤》肥力等级划分标准（1级土壤成分质量分数低,4级土壤成分质量分数高）可知:土壤有机质质量分数主要处于第3等级和第4等级,比例为54%。土壤碱解氮质量分数处在分级标准的第3等级且所占比例为76%。土壤速效钾大于50 mg·kg-1的区域占80%。相反,土壤有效磷不足,63%的土壤有效磷不足10 mg·kg-1,处在第1等级和第2等级标准,难以满足山核桃生长。土壤各养分变异系数为27.15%~141.03%,表明研究区林地土壤养分具有不同程度的变异性。空间分析结果显示:研究区土壤pH值和养分均具有明显的空间分布格局。山核桃产量高低不一,与土壤养分具有一定的空间对应关系。山核桃林地土壤严重酸化,土壤有机质、碱解氮和速效钾都比较充足,而大部分地区有效磷不足。     

活化剂联合柳树对重金属Cd污染土壤的修复效果研究

为有效提高植物提取污染土壤重金属的效率,以绿色安全的有机物料为活化剂代替存在安全隐患、不可降解的螯合剂及表面活性剂,探究不同活化剂对土壤重金属镉的活化效果及对植物镉积累的影响。通过室内培养试验与盆栽试验的方法,研究了紫云英、黄腐酸钾和柠檬酸3种活化剂在0.3%施用量下对污染土壤中镉的生物有效性、赋存形态的影响及活化剂强化柳树对镉的积累。结果表明:(1)添加活化剂会改变土壤的pH。培养结束时,黄腐酸钾处理对土壤pH的降低效果优于紫云英处理,显著低于对照0.50个单位(p<0.05),而酸性较强柠檬酸处理的土壤pH显著高于对照0.26个单位(p<0.05);添加活化剂均可提高土壤有机质含量。培养结束时,黄腐酸钾处理对土壤有机质含量提升效果优于其他2种活化剂,显著高于对照2.97 g/kg(p<0.05)。(2)添加活化剂均可提高土壤有效态镉含量,但不同活化剂的活化效果不同。培养20天时,紫云英与黄腐酸钾处理的土壤有效Cd含量均达到最高,优于柠檬酸处理,分别高于对照0.38 mg/kg(p<0.05),0.17 mg/kg。培养10~30天时,柠檬酸处理的土壤有效Cd含量逐渐增加,至30天时,柠檬酸处理对土壤有效Cd含量提升效果优于其他活化剂,显著高于对照处理0.39 mg/kg(p<0.05)。(3)添加活化剂影响了土壤镉形态分布,培养10~30天,3种活化剂可活化土壤残渣态Cd,提高酸可提取态Cd所占百分比。(4)3种活化剂处理对柳树的株高、生物量无显著影响,但均提高了根系的形态参数,其中柠檬酸处理的根系长度、表面积、根系体积均显著高于对照,分别提高了75.54%,80.05%,82.93%(p<0.05)。活化剂中黄腐酸钾处理明显提高了柳树叶片、枝条、根系镉含量,分别高于对照133.44%(p<0.05),75.21%,264.64%(p<0.05),并大大提高了柳树对土壤镉的富集与净化。以有机物料为活化剂,可有效提高土壤重金属生物有效性,提高植物对土壤镉的吸收,具有良好的应用前景。     

碱性肥料和生物质炭对土壤镉的钝化效果

采用室内土壤培养试验方法,以碱性肥料(钙镁磷肥、硅钙钾镁肥)和生物质炭(竹炭、木炭)为改良剂,按1%(质量分数)用量施加入Cd污染农田土壤,在不同培养时间(0、30、60、90、120 d)分别取样,测定土壤pH值、有机质含量、Cd有效性及其形态,研究不同改良剂对土壤Cd的钝化效果和机理。结果显示,施加硅钙钾镁肥和钙镁磷肥能够在较长时间(120 d)里提高土壤pH值,而生物质炭在这方面的作用微小;碱性肥料和生物质炭都可提高土壤有机质含量,以木炭的提高作用最大。施加碱性肥料或生物质炭均较对照显著降低了土壤中Cd的有效态含量,以硅钙钾镁肥和木炭的效果最佳,竹炭在对镉钝化作用的持续时间上表现欠佳。至120 d,各处理的Cd有效态含量较对照降低8.22%~50.68%。Cd形态分析表明,施加改良剂提高了Cd的稳定性,残渣态Cd比例提高。由此可见,利用土壤改良剂治理污染土壤,不仅需要关注改良剂本身对土壤改良和Cd有效性的影响,还需考虑其作用时间的持久性。     

不同农林废弃物生物质炭对雷竹林酸化土壤的改良效果

以竹材边角料、玉米Zea mays秸秆和山核桃Carya cathayensis蒲壳制备的生物质炭为材料,采集浙江省杭州市临安区集约经营模式下雷竹Phyllostachys violascens林酸化土壤进行90 d的黑麦草Lolium perenne盆栽试验,探究不同原料生物质炭添加对黑麦草生长及土壤养分、酸度、微生物丰度和酶活性的影响。结果表明:玉米秸秆炭和山核桃蒲壳炭显著提高了黑麦草生物量、土壤有机碳质量分数、全氮质量分数和pH值,而显著降低了土壤交换性氢和交换性铝的质量摩尔浓度（P < 0.05）;竹炭处理仅显著提高了土壤有机碳质量分数,降低了交换性氢质量摩尔浓度（P < 0.05）。相比对照,玉米秸秆炭可以显著提高真菌丰度,提高幅度为53%;而山核桃蒲壳炭和竹炭可以提高细菌丰度,提高幅度分别为71%和66%。相比玉米秸秆炭和竹炭,山核桃蒲壳炭可以更大程度地促进土壤脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、纤维二糖苷酶和酸性磷酸酶活性。山核桃蒲壳炭和玉米秸秆炭处理下黑麦草生物量的提高主要归因于这2种生物质炭对土壤酸度、养分、微生物丰度和相关酶活性的改善作用。综合而言,山核桃蒲壳炭和玉米秸秆炭对雷竹林酸化土壤的化学性质和生物学性质具有较好的改良能力,而竹炭效果较差。