6种钝化剂对糙米镉含量及镉在水稻中的转移和富集的影响

旨在为合理使用钝化剂及水稻糙米镉(Cd)含量与Cd在水稻体内富集和转移的关系提供一定的理论依据。从6种钝化剂中筛选出能够抑制糙米Cd积累的材料,通过对不同超标程度水稻组的产量、糙米Cd含量、各个器官对Cd的富集系数和转移系数进行统计分析,探讨不同钝化剂对Cd在水稻体内转移和富集的影响。结果表明:与对照相比,低、中浓度C材料和FA材料能够降低糙米中Cd浓度;FB材料和中、高浓度FD材料会促使糙米中Cd的积累。水稻各器官对Cd富集能力,无超标水稻为根茎米叶糠,超标水稻为根茎米糠叶;Cd向糙米的转移途径中,在不超标水稻组中糠—米的转移能力最强,在超标水稻组中叶—米的转移能力最强。     

土壤钝化剂对黑土中铜的原位固定作用

采用盆栽试验研究3种钝化剂(粉煤灰、磷灰石和膨润土)对黑土中铜(Cu)的化学形态、生物积累和有效性的影响。结果表明:3种钝化剂能显著降低Cu污染黑土中水提取态(DW)、TCLP提取态和二乙基三胺五乙酸-三乙醇胺(DTPA-TEA)提取态Cu含量,其中以膨润土的效果最为明显;Tessier连续提取测定发现,3种钝化剂显著降低非残留态Cu(水溶态和交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)含量(p<0.01),增加残留态Cu含量,表明3种钝化剂通过改变黑土中Cu的化学形态,降低了黑土中Cu的可淋失性和生物有效性;与对照相比,添加钝化剂能显著降低水稻地上部分的Cu含量(p<0.01),如在400Cu mg/kg处理的土壤上,添加2.5%的粉煤灰、磷灰石和膨润土使米粉中的Cu含量分别降低21.8%,22.7%和31.9%。土壤中可淋失态和生物有效态Cu的分析表明,钝化剂主要是通过改变土壤中Cu的化学形态,降低土壤中Cu的生物有效性,以降低Cu在水稻中的积累;试验表明,Cu污染土壤中施用钝化剂可以修复Cu污染,降低水稻Cu污染风险。     

钝化剂对酸性高镉土壤钝化效果及水稻镉吸收的影响

以海泡石、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、钢渣、生石灰及生物炭为重金属镉钝化材料,研究钝化剂对湖南省酸性高镉(Cd)稻田土壤及水稻中Cd含量的影响。以土壤pH值和有效态镉作为评价指标,筛选出三种效果较优的钝化剂,通过正交试验进行复配,选择最优的钝化剂配方进行田间验证。结果表明,海泡石、钙镁磷肥、钢渣在施用比例为1%时均可显著提高土壤pH,pH的提升效果排序为钢渣钙镁磷肥海泡石;除钢渣外,其余钝化剂在施用比例为1%时均可不同程度降低土壤有效态Cd含量,钝化效果排序为磷酸二氢钾钙镁磷肥生物炭海泡石生石灰。选取海泡石、钙镁磷肥和磷酸二氢钾复配钝化剂,依据正交试验结果并综合考虑钝化效果、成本及材料易得性,确定钝化剂的最优施用量组合为海泡石500 mg kg-1、钙镁磷肥500 mg kg-1、磷酸二氢钾170 mg kg-1。大田试验结果表明,施用钝化剂后,土壤pH值提高0.5个单位,土壤有效Cd含量降低34.00%,糙米中Cd含量降低19.44%,水稻各器官Cd的富集与迁移系数明显降低,水稻产量明显升高。     

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。     

4种复合钝化剂对水稻重金属镉吸收的影响

【目的】不同钝化剂材料组合以及钝化剂的使用含量对土壤重金属和水稻籽粒Cd含量的影响,初步讨论其钝化机理以及对土壤理化性质的影响,为复合钝化剂的土壤重金属修复和对土壤环境的影响提供理论指导和依据。【方法】选用活性氧化镁、钙矿粉、蒙脱石、硅藻土等的天然矿粉化合物,采用多种配比和不同剂量在水稻田中开展试验,探究4种复合钝化剂对水稻籽粒和土壤中镉Cd含量的影响。【结果】钝化剂的施用提高了土壤的pH值,显著降低了水稻籽粒和土壤中Cd的含量。将其和空白对照相比,施用4种复合钝化剂(S、JL、LA、SW)使水稻籽粒Cd含量降低了9.52%～82.9%,SW-3和LA-2（蒙脱石、硅藻土、高剂量添加）对水稻籽粒Cd的降低能力位于4种钝化剂中首位,JL-1（二氧化硅、硫酸亚铁、氧化铝的天然矿粉混合物）次之。4种钝化剂对土壤Cd钝化效果为7.27%～48.2%,JL-2对土壤Cd的降低最为显著,SW-3次之。施用复合钝化剂对土壤理化性质无显著影响。【结论】研究表明,不同钝化剂复合配比和施用剂量对土壤和水稻籽粒Cd的降低效果存在明显差异,且对土壤肥力有一定程度的增加,添加适量的蒙脱石和硅藻土对修复水稻田Cd...     

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...     

土壤重金属钝化效果评估——基于大田试验的研究

采用野外大田试验,研究了钙镁磷肥(Calcium-magnesia phosphate fertilizer)、麦饭石(Medical stone)、氧化铁吸附剂(Ferric oxide adsorbent)、氧化铝复合材料(Alumina composite)、植物型有机肥(Plant-based organic fertilizer)、牛粪(Cow dung)、骨炭(Bone char)对某地重金属污染农田的钝化修复效果,并利用动态加权评估方法评估了这几种钝化材料的综合适用性。试验结果表明:几种材料对土壤pH影响均较小,钙镁磷肥、麦饭石微量提高了土壤pH,与对照组相比分别增加0.68和0.74个单位;施加植物型有机肥、牛粪和骨炭提高了土壤有机质含量,与对照组相比分别增加了3.19、2.64 g·kg~(-1)和1.17 g·kg~(-1)(10.04%、8.31%和3.68%)。几种材料在0.6%的投加量下,除植物型有机肥外均有较好钝化效果,土壤有效态镉降低18%以上,且显著减少糙米中镉蓄积量(0.062～0.087mg·kg~(-1)),低于国家食品安全标准限值。为综合评估几种材料的效果及适用性,以土壤重金属有效态含量、糙米镉含量、修复成本和产量为指标构建动态加权函数综合评估模型,评估结果表明,钙镁磷肥的综合修复效果最好,其次为骨炭和植物型有机肥。     

钝化材料对农田土壤Cd形态及微生物群落的影响

为探讨钝化剂对土壤Cd生态风险和土壤微生物群落结构的影响,通过田间试验,在轻度Cd污染水稻田中施加钝化剂（海泡石、石灰、秸秆生物炭和螯合铁肥）开展相关研究。结果表明：施加钝化剂使土壤pH值提高0.17~1.29个单位,Cd的可交换态减少29.79%~64.48%。施加海泡石、石灰、秸秆生物炭使得微生物群落的多样性指数（ACE、Chao1、Shannon）增加,但螯合铁肥不利于微生物群落的生长,多样性指数均减少。土壤微生物群落随钝化剂的施加发生显著改变,变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门相对丰度有所增加,芽单胞菌门、绿弯菌门、螺旋体菌门相对丰度均降低。相关性分析表明,pH和Cd是影响微生物群落的关键因素,此外Cd形态也对微生物群落产生了影响。研究表明,施用钝化剂可降低土壤中重金属Cd的潜在生态风险,改变土壤微生物群落结构,使多种微生物群落得到抑制或增强。     

不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响

将石灰、赤泥和高岭土按不同比例混合(施用总量为4500kg hm-2)施加于Cd污染稻田土壤,根据混合比例不同设置CK(常规种植)、T1(1∶7∶4)、T2(3∶5∶4)、T3(4∶4∶4)和T4(6∶2∶4)共5个处理,探究不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响。结果表明:4种混施处理能够显著降低土壤有效态Cd含量,较CK相比依次降低了28.0%、40.9%、43.4%和57.4%。4种混施处理能够不同程度地降低水稻各部位对Cd的吸收累积,籽粒的Cd含量依次降低47.1%、49.2%、55.5%和81.6%,T2、T3和T4处理水稻籽粒中Cd含量达到了食品安全国家标准(G B27622017,Cd≤0.2mg kg-1)。土壤有效态Cd含量与水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量的Pearson相关系数分别为0.826、0.709、0.778和0.532,均达到显著相关。不同处理根系富集系数依次为5.03、1.83、2.22、1.32和0.90,钝化处理显著降低了水稻根系对Cd的富集能力。各处理水稻产量以及籽粒K、Mg元素含量没有显著差异,T1到T4处理Ca元素含量依次增加。综合分析,T4处理对于降低土壤中有效态Cd含量以及水稻籽粒中Cd含量效果最佳,且没有降低水稻产量和与稻米品质密切相关的K、Mg和Ca元素含量。     

新型硅酸盐钝化剂对镉污染土壤的钝化修复效应研究

通过活化蒙脱石中硅(Si)元素制备新型硅酸盐土壤重金属钝化剂,并在高效钝化重金属的同时为作物生长提供营养成分。采用盆栽试验研究了新型硅酸盐钝化剂对土壤pH和镉(Cd)形态分布的影响,同时考察了钝化剂对小白菜生物量、株高及Cd含量的影响,探讨了钝化剂对土壤镉污染可能的钝化机理及效果。结果表明,在Cd含量为3 mg·kg~(-1)和5 mg·kg~(-1)污染土壤上施加新型硅酸盐钝化剂均可显著增加小白菜的生物量并降低其重金属含量,土壤Cd含量为3 mg·kg~(-1)时施加5‰硅酸盐钝化剂可使小白菜生物量增加25%、Cd含量降低59.17%;添加5‰钝化剂可使土壤pH升高约1.4个单位,且土壤中弱酸溶解态镉含量分别降低19.8%和9.40%。由此可见,新型硅酸盐钝化剂可有效降低酸性镉污染土壤中可迁移态Cd含量并促进作物生长。