不同性质硅肥影响土壤生物有效态镉砷的主要因素

为研究硅肥影响土壤中生物有效态镉(Cd)和砷(As)的主要因素,选择不同性质的3种碱性硅肥[Na₂SiO₃、 CaSiO₃与ASSF (pH 9～11)]和一种弱酸偏中性可溶硅肥(NSSF,pH 5～6)并通过添加不同用量硅肥(25～800 mg·kg^-1,以Si计)开展室内土盆试验,淹水共育21 d后对土壤基本理化性质进行检测,同时利用薄膜扩散梯度(DGT)提取土壤生物有效态Cd和As.结果表明,不同性质硅肥施用对土壤基本理化性质的影响差异显著,具体来说：3种碱性硅肥均显著提升土壤pH值(P<0.05),其中Na₂SiO₃提升土壤pH能力最强;而NSSF的施用则显著降低土壤pH值但提升了土壤Eh值(P<0.05),每单位质量(mg) Si添加量的NSSF可使土壤pH下降0.001 7个单位;在Si添加量达到400 mg·kg^-1后,3种碱性硅肥和NSSF土壤pH和Eh变化都趋于平缓. 4种不同性质硅肥提升土壤有效硅含量能...     

两种铁改性生物炭对微碱性砷镉污染土壤的修复效果

改性生物炭作为良好的重金属钝化剂,已被广泛应用于环境修复.为探究不同改性方法对生物炭钝化土壤砷-镉(As-Cd)的影响,采用共沉淀法和浸渍热解法制备铁改性生物炭,通过吸附试验和土壤培养试验,对生物炭性质、吸附As-Cd以及钝化土壤As-Cd的能力进行分析.结果表明,两种改性方法均可提高生物炭铁含量和零电荷点,且共沉淀法制备的铁改性生物炭(FeBC-1)负载的铁矿物主要为Fe₃O₄、 FeO(OH)和γ-Fe₂O₃等,而浸渍热解法制备的铁改性生物炭(FeBC-2)主要为α-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃等铁氧化物.FeBC-1对As和Cd均展现出很强的吸附去除能力,去除率达21.40%～34.14%,可显著促进土壤中非专性吸附态As向残渣态As转化,而FeBC-2仅对As具有较好的吸附效果.BC、 FeBC-1和FeBC-2对Cd的吸附能力与自身的阳离子交换量(CEC)呈正比,其中,BC对Cd的吸附去除效果优于FeBC...     

不同类型氮输入对三峡库区消落带紫色潮土氮赋存形态的影响

陆源氮输入是三峡水体富营养化的主要原因之一,外源氮在消落带土壤中的赋存形态是决定其进一步向三峡水体释放的关键.为此,以三峡典型土壤-紫色潮土为研究对象,进行4种氮输入〔分别添加NaNO₃、NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄、CO (NH₂)₂〕和淹水-落干两个水文条件处理,利用连续分级提取法测定土壤氮赋存形态含量,分析氮添加类型及水文条件对消落带紫色潮土氮赋存形态的影响.结果表明:NaNO₃、NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄和CO (NH₂)₂添加下,土壤培养结束后,离子交换态氮(IEF-N)含量在落干期分别为93.88、79.42、59.02和46.80 mg/kg,在淹水期分别为65.60、56.95、42.46和32.94 mg/kg;有机及硫化物结合态氮(OSF-N)含量在落干期分别为122.18、126.21、137.53和148.19 mg/kg,在淹水期分别为142.22、149.09、156.43和161.76 mg/kg;IEF-N含量变化占比在落干期分别为45.20%、35.56%、21.96%和13.82%,在淹水期分别为36.57%、30.80%、16.21%和7.26%;OSF-N含量变化占比在落干期分别为12.33%、15.02%、22.57%和29.68%,在淹水期分别为16.76%、21.84%、26.73%和30.29%.落干期和淹水期,IEF-N含量及其变化在氮添加总量中的占比均表现为NaNO₃添加下最高、CO (NH₂)₂添加下最低,且落干期大于淹水期;OSF-N含量及其变化占比则与IEF-N表现相反.落干期和淹水期,外源氮主要表现为向OSF-N转化,此外,外源氮在落干期还存在向铁锰氧化物结合态氮转化的过程.研究显示,控制落干期消落带土壤氮输入(特别是硝态氮)是预防三峡水库富营养化的有效途径.      

弱碱性矿粉对轻度Cu和Zn污染土壤的钝化修复试验研究

选用4种不同pH值的重金属污染土壤,通过室内模拟钝化试验,分别添加白云石、石灰石、硅灰石、磷矿粉4种矿粉,采用改进BCR法连续提取土壤中不同赋存形态的重金属,研究土壤中Cu和Zn赋存形态的变化,以获得不同矿粉对土壤中重金属的钝化特性。试验结果表明:白云石、石灰石、硅灰石、磷矿粉对土壤中Cu和Zn均有一定的钝化作用;多数情况下,白云石和石灰石对Cu污染的土壤钝化效果较好,在矿粉最高设计添加量2%(w/w)时,4种土壤中酸溶态Cu相对降低幅度为17.22%~50.49%,残渣态Cu相对升高幅度为3.24%~20.66%;石灰石和硅灰石对Zn污染的土壤钝化效果较好,在矿粉最高设计添加量2%(w/w)时,4种土壤中酸溶态Zn相对降低幅度为17.82%~28.48%,残渣态Zn相对升高幅度为5.98%~24.54%。     

稻田土壤淹水期As/Sb释放的动态过程及因素探究

稻田土壤淹水期重金属As/Sb的释放情况严重影响着我国水稻品质与安全问题.本文选取湖南省娄底市锡矿山周边污染土壤,研究了水分管理过程中淹水土壤中不同价态砷(As)和锑(Sb)的动态释放规律,并考察了土壤性质及组分对重金属As/Sb的释放与转化行为的影响机制.结果表明,在淹水时期,土壤溶液的pH值呈现出由酸性到中性转变的趋势,Eh值随淹水时间明显降低.值得注意的是,土壤溶液中As的浓度随淹水时间增长而逐渐升高,其中主要以还原态As(III)为主,最高浓度可达632.49μg·L^-1,显著高于As(V);相反,Sb浓度在最初的2 d内上升,然后随着时间的推移趋于稳定,主要以Sb (V)的形式存在,最高浓度为1627.34μg·L^-1. As/Sb释放的差异主要归因于土壤对As(III/V)和Sb(III/V)的吸附能力不同所导致,其中土壤颗粒对As(V)吸附能力远高于Sb(V),因此在淹水初期观察到Sb(V)的快速释放;随着厌氧时间增加,氧化态As/Sb被微生物还原为As(III)/Sb(III),而As(III)在土壤颗粒表面吸附能力明显低于S...     

垄作对降低黄土高原南部冬小麦田氨挥发风险的影响

为研究黄土高原南部冬小麦田NH₃挥发对垄作的响应,揭示其释放机制及污染风险,于2011—2013年冬小麦生长季,按照随机裂区试验设计布置田间试验,采用通气式田间原位酸吸收方法测定NH₃挥发. 主区为常规栽培及3种垄作,副区为2种施N(氮)处理——未施N(0 kg/hm2,以N计)和施N(180 kg/hm2). 结果表明:不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量在施肥后10 d均达到峰值,在施肥后30 d稳定在较低水平. 垄作单季NH₃累积挥发量(以N计)平均值为5.748 kg/hm2,比常规栽培降低4.9%;施N处理下NH₃累积挥发量平均值为6.512 kg/hm2,比未施N处理提高26.8%. 氮肥NH₃挥发损失率为0.47%~1.38%,其中垄作平均损失率比常规栽培降低60.1%. 不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量与土壤w(NH₄+)、含水量呈正相关;与25 cm深度处土壤温度、pH在冬前(施肥播种至土壤结冰阶段)呈正相关,而在冬后(土壤解冻至小麦收获阶段)则呈负相关. 土壤w(NH₄+)和土壤温度是控制NH₃挥发的两大主要因素. 冬前垄作降低NH₃挥发通量主要是由于垄作集中深施肥会增加NH₃挥发扩散阻力所致. 可见,旱作冬小麦种植区采用垄作可降低NH₃挥发风险.      

富里酸改性FeMnNi-LDH对砷镉污染土壤的钝化修复

选用腐殖质活性组分富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出稳定层状FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料,并运用于As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染土壤的钝化修复.通过小白菜盆栽实验研究了在不同砷镉复合污染水平及不同初始土壤pH值条件下,复合材料对土壤As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的钝化效果、各形态含量变化及对小白菜根部和地上部As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)转运、富集系数的影响,并进行相关性分析.结果表明,FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料对As和Cd具有显著的同步钝化效果.当复合材料添加量由0%增加到1.0%,促进了土壤非专性吸附态和结晶铁铝氧化物结合态As向专性吸附态、无定型铁铝氧化物结合态和残渣态As转化,土壤可交换态Cd主要向残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd转化;土壤初始pH对As和Cd的钝化效果影响明显,酸性和中性土壤的pH分别增加了1.65和0.64个pH单位,土壤有效态As的降低率分别达到69.74%和63.31%,有效态Cd的降低率分别为60.25%和61.78%;小白菜的鲜重和株高随复合材料添加量的增加而提高,并...     

表面活性剂-无机电解质-石油烃的匹配性与石油污染土壤清洗性能

选择SDBS、SHO、AEO、NP-10共4种表面活性剂,以重质油含量高的老化型石油污染土壤为对象,考察表面活性剂与石油不同族组分的匹配性。基于表面活性剂的分子排列调控机理,将表面活性剂与无机电解质组配,开展油污土壤清洗效果分析和适宜性评价。结果表明:在温度为65 ℃、固液比为1:5、清洗时间1 h时,4种表面活性剂的清洗能力依次为SDBS>SHO>>AEO≈NP-10;选取Na₂CO₃、Na₂SiO₃、NaOH等无机电解质与表面活性剂复配清洗油污土壤,除SDBS以外,SHO、AEO、NP-10的洗脱能力均显著提高,Na₂CO₃、Na₂SiO₃对AEO和NP-10的增效作用更为突出。由于结构差异明显,4种表面活性剂对石油不同组分显示出不同匹配性,再与合适的电解质复配后,脱附性能得到强化。其中,AEO与Na₂SiO₃复配后对饱和烃的洗脱效果最好,洗脱率达到92.97%;AEO与Na₂CO₃复配后对芳香烃的洗脱效果最好,洗脱率达到93.58%。NP-10与Na₂SiO₃复配后,胶质沥青质洗脱率达到83.47%。因此,在油污土壤清洗中,依据石油族组分比例,可通过配制匹配性复合清洗剂来提高洗脱效率。以饱和烃为主的石蜡基油污土壤进行清洗,双组分的AEO+Na₂SiO₃复合药剂对石油类的洗脱率达到89.14%,具有应用前景。     

铁基硅盐对土壤环境镉砷赋存形态及转化影响

为探明铁基硅盐对土壤镉砷赋存形态影响及各形态间转化规律,采用室内长期淹水培养吸附实验,研究不同比例铁硅材料对土壤离子态镉砷活性影响;筛选适宜铁基硅盐(FS)配比同时添加腐殖酸(FSC)和金属氧化物(FSCa),明确复配处理土壤中镉砷分级形态转化程度.结果显示,铁:硅比值增加10%,土壤pH值平均降低0.35;F₂-S₈处理土壤离子态镉降幅71%;F₁₀-S₀处理土壤离子态砷降低59.9%,离子态镉砷含量与硅酸盐-铁盐施用量互呈反比;处理F₄-S₆和F₆-S₄之间镉、砷钝化率产生交点,约为25%~30%.土壤中镉主要以可溶态为主,占比58%;砷主要以铁铝氧化态和钙结合态为主,占比40%和23%.铁硅比例为5:5或5.5:4.5左右复配能有效将铝结合态砷和铁铝氧化态砷转变为钙结合态砷和残渣态砷,可溶态镉转化为碳酸盐结合态镉以及铁锰氧化态镉,同步降低土壤中镉砷的活性.     

Na2SO4对古尔班通古特沙漠细沙盐结皮特性的影响

盐晶体胶结土壤颗粒形成的一层盐结皮层质地致密且强度较高,具有较高的抗风蚀能力,在土壤风蚀治理中具有重要作用.盐结皮特性与盐的种类及质量分数有关,为探究w（Na₂SO₄）对结皮特性的影响,选取古尔班通古特沙漠东南缘流动风沙土的主要颗粒（100~200 μm）,于70℃下在烘箱内进行13个w（Na₂SO₄）的12 h胶结试验,即风沙土中w（Na₂SO₄）为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%、10.0%、12.0%,分析w（Na₂SO₄）对风沙土盐结皮的表观、抗压强度及韧性特征3个抗风蚀能力指标的影响.结果表明:①随着w（Na₂SO₄）的增大,结皮表面颜色由红棕色变为浅红棕色再变为灰白色,表面盐晶越来越多.②w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时结皮表面平整,4.0%~7.0%时结皮表面呈现起伏"波浪状",≥ 8.0%时结皮表层遭孔隙应力破坏并脱离土体.③w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,样品抗压强度随着w（Na₂SO₄）的增加呈线性上升;≥ 3.0%时受孔隙压力破坏的影响,结皮抗压强度随w（Na₂SO₄）的增加反而下降.④结皮的韧性与w（Na₂SO₄）存在密切关系,w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,韧性随w（Na₂SO₄）的增加而增大,≥ 3.0%时韧性随w（Na₂SO₄）的增加反而减小.沙漠中风沙土主要组成物质是细沙（100~200 μm）,且主要粒径沙土结皮特性与自然风沙土的结皮最相似.所以,若采用质量分数为3.0%的Na₂SO₄胶结风沙土形成盐结皮,具有较好的抗压强度和韧性,且表面平整无破坏,胶结体具有较好的抗风蚀性能,可用作流动沙地的治理.      

Colonization of Penicillium oxalicum SL2 in Pb-contaminated paddy soil and its immobilization effect on soil Pb

Penicillium oxalicum SL2 (SL2) is a previously screened Pb-tolerant fungus that can promote crops growth. The relationship between SL2 colonization and Pb immobilization was studied to provide a theoretical basis for microbial remediation of Pb-contaminated paddy soil. In this study, green fluorescent protein (GFP) labeled SL2 was inoculated into different Pb-contaminated paddy soils (S1-S6). The Pb extracted from the soil by HNO₃, EDTA and CaCl₂ were used to characterize the available Pb. The results showed that the colonization of SL2 was divided into lag phase (0-7 days), growth phase (7-30 days), and mortality phase (30-90 days). SL2 colonized well in sandy soils rich in clay and total phosphorus with initial pH of 4.5-7.0. In addition, SL2 increased soil pH and decreased soil Eh, which was beneficial to immobilize Pb. In different soils, the highest percentages of CaCl₂-Pb, EDTA-Pb, and HNO₃-Pb immobilized by SL2 were 34.34%-40.53%, 17.05%-20.11%, and 7.39%-15.62%, respectively. Pearson correlation analysis showed that the percentages of CaCl₂-Pb and EDTA-Pb immobilized by SL2 were significantly positively correlated with the number of SL2 during the growth phase. SL2 mainly immobilized Pb in the growth phase and a higher peak number of SL2 was beneficial to the immobilization of Pb.     

稻田土壤N2O消纳能力及nosZ-I型功能种群应答机制

稻田土壤长期的淹水厌氧环境有利于反硝化作用的进行,是导致N₂O大量排放的重要原因之一.目前,关于稻田土壤N₂O排放特征的相关研究已有不少,然而关于稻田土壤N₂O的消纳能力及相关功能微生物的应答机制尚不明确.本研究以淹水水稻土原状土柱（0~5 cm）为研究对象,在土柱底部输入外源N₂O气体,系统监测所添加外源N₂O通过土柱的浓度及关键土壤因子的动态变化特征,以及分析nosZ-I型功能种群组成的演替规律,以期揭示淹水水稻土N₂O的消纳能力及nosZ-I型功能种群的应答机制.结果表明,外源N₂O输入后约97.39%扩散进入土柱,逸散出土表的N₂O占0.72%~7.75%,达到排放高峰后被土壤继续消耗,培养192 h后外源N₂O处理比对照多消耗67.10% N₂O,N₂O消耗速率提高144.2%.同时,NH₄⁺-N、NO₃^--N和DOC分别多消耗了19.65%、16.29%和8.41%.N₂O输入192 h后nosZ-I的群落多样性没有显著差异,但是其种群组成发生显著改变：优势菌株OTU5004、OTU5065、OTU960和OTU1282（Proteobacteria）相对丰度显著提高,其中OTU5004菌株相对丰度比初始样和CK升高7.30%和4.63%,非优势菌株OTU5265（Azoarcus sp.）比初始样和CK升高0.33%和0.15%.上述结果表明,0~5 cm深度渍水水稻土壤具有很强的N₂O消耗能力,外源N₂O添加使N₂O消耗速率明显加快,提高了淹水水稻土壤对N₂O的消纳潜力,促进碳氮转化和nosZ-I群落组成变化,这将为降低大气N₂O排放提供新的参考.     

水分条件对生物炭钝化水稻土铅镉复合污染的影响

采用培养试验,探究30% WHC、淹水和干湿交替等3种水分条件下,向Pb和Cd污染水稻土以1%添加量施入水稻秸秆生物炭后重金属的形态变化,为生物炭修复重金属复合污染稻田的水分管理提供科学依据.结果表明,添加生物炭后,淹水和干湿交替可显著提高土壤pH值、可溶性有机碳（DOC）和无定形氧化铁含量（Fe_o）.培养结束后,在添加生物炭的处理中,相较于30% WHC,淹水和干湿交替条件下TCLP提取态Pb含量分别下降31.87%和20.33%,TCLP提取态Cd含量分别下降25.29%和16.07%.淹水条件下弱酸提取态Pb和Cd下降幅度分别为24.78%和20.14%,且弱酸提取态Cd含量随时间逐渐降低.在3种水分条件下,Pb和Cd有效性降低顺序为：淹水 > 干湿交替 > 30% WHC.相关分析结果显示,土壤pH和无定形氧化铁含量均与有效态Pb和Cd呈显著负相关,表明淹水条件下添加生物炭可通过提高土壤pH和无定型氧化铁含量来有效钝化Pb和Cd,具有促进复合重金属污染酸性水稻土中重金属向稳定态转化的协同机制.     

改性生物炭材料对稻田原状和外源镉污染土钝化效应

为研究改性处理后的生物炭对镉污染土壤钝化效应,以油菜秸秆制备的生物炭(BC)为原材料,通过不同处理(HNO_3氧化、NaOH碱化、KMnO_4浸渍、FeCl_3浸渍)制备改性炭材料,在室内连续培养试验中,分析了其对原土/外源镉污染土壤的钝化效应.结果表明,原炭及改性生物炭均降低了原状土壤有效态镉含量,其中Na OH和KMnO_4改性的炭材料钝化作用超过50%;在外源污染土壤中,NaOH、KMnO_4、FeCl_3改性炭材料均降低了土壤有效态镉含量,以添加10%的BC-KMnO_4较佳,降低作用超30%,HNO3改性炭却活化了3.8%~24.5%的土壤有效态镉.10%BC-KMnO_4显著降低原状土壤中可交换态镉含量达65.1%,而BC-HNO_3在外源污染土壤中活化可交换态镉含量高达20.2%.原炭及改性生物炭均增加了土壤中有机碳、盐基离子含量;原炭及NaOH、KMnO_4改性生物炭提高了土壤pH,HNO_3改性炭则降低了土壤p H;原状土中有效态镉含量与pH、交换性钠离子含量呈显著负相关,外源镉污染土中有效态镉含量则与pH、有机碳、交换性镁、钾、钠离子含量呈显著负相关.KMnO_4改性生物炭显著提高土壤pH,增加土壤有机碳和盐基离子含量,降低土壤镉活性形态含量,可作为优选的原位钝化修复材料,而HNO_3改性生物炭显著降低了土壤pH,提高了土壤有效态和可交换态镉含量,具有促进土壤镉生物有效性的风险.     

节水灌溉和控释肥施用耦合措施对单季稻田CH4和N2O排放的影响

以我国华东地区典型单季稻水稻田(江苏宜兴)的原柱状土为研究对象,通过两年土柱观测试验,研究不同灌溉管理模式(长期淹水CF、间隙灌溉Ⅱ、控制灌溉CI)和氮肥施用(不施氮CK、尿素Urea和控释肥CRF)耦合措施对水稻生长期内CH4和N2O排放和产量的影响,以期优选典型单季稻田减排增效的水肥管理模式.结果表明,两种节水灌溉方式(CI和Ⅱ)均显著影响稻田土壤CH4和N2O排放量及二者的综合温室效应(GWP)和排放强度(GHGI),与CF相比,Ⅱ和CI均显著提高了 N2O排放量(P＜0.05),降低了 CH4排放量(P＜0.05),进而二者的GWP和GHGI分别显著降低28.9％～71.4％和14.3％～70.4％(P＜0.05);两种节水灌溉模式相比,CI较Ⅱ模式呈现较好的CH4减排优势,排放总量降低了 57.7％～91.8％,而二者的N2O排放量无显著性差异(P＞0.05),最终CI对GWP和GHGI的减排效应略优于Ⅱ模式2.0％～56.2％.施用氮肥(Urea和CRF)均显著促进N2O排放18.4％～2547.8％(P＜0.05),其中CRF处理N2O排放量均略高于Urea处理32.7％～78.6％,但无显著性差异(P＞0.05);CH4排放总量对施氮处理的响应随水分管理模式的不同而不同,总体而言,施用CRF较Urea对稻田土壤GWP和GHGI均无显著影响(P＞0.05).相关分析表明,2018年CF模式的Urea处理和Ⅱ模式的Urea、CRF处理中N2O排放通量与田面水NH4+-N浓度分别呈现显著(P＜0.05)和极显著的正相关关系(P＜0.01),而二者在2019年CI模式的CK和CRF处理中呈现相反规律;2018年CI模式下CK、CRF处理的N2O排放通量与田面水NO3--N浓度呈极显著的正相关关系(P＜0.01).节水灌溉和氮肥施用对水稻产量均呈显著影响(P＜0.05),与CF相比,两种节水灌溉模式(Ⅱ、CI)水稻产量均下降了 14.7％～37.7％;CRF处理较Urea处理略提高水稻产量2.5％～7.4％(P＜0.05).综合考虑稻田土壤GWP、GHGI和水稻产量,节水模式与控释肥施用对稻田土壤减排增产的耦合效应仍有待进一步研究.     

水分管理与施硅对水稻根表铁膜及砷镉吸收的影响

为探明水分管理与施硅对土壤砷（As）/镉（Cd）生物有效性、水稻根表铁膜与As/Cd吸收的影响,以贵州省开阳县某砷镉复合污染水稻土为供试土壤,进行了水稻盆栽种植.设5种水分管理模式：全生育期淹水（T1）;移栽到抽穗后三周（0~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（含水率50%~60%）（T2）;移栽到抽穗前三周（0~65 d）淹水,抽穗到抽穗后三周（84~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（T3）;抽穗到抽穗后三周（84~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（T4）和全生育期湿润灌溉（T5）.硅设不施硅和施硅这2个水平.结果表明,淹水/湿润灌溉较单一淹水或单一湿润灌溉更利于根表铁膜（DCB-Fe）的形成,DCB-As/Cd含量随DCB-Fe含量升高而升高;施硅使土壤pH升高,有效As/Cd含量降低,DCB-As含量增加,除淹水处理外的DCB-Fe/Cd含量降低.淹水时间越短,水稻各部位对Cd积累量越高,对As积累量越低.施硅使水稻各部位生物量升高,As/Cd含量降低.其中根、茎、叶和籽粒的Cd含量分别降低4.23%~31.06%、11.41%~52.90%、1.74%~35.73%和19.25%~39.76%,As含量分别降低1.47%~52.60%、6.12%~63.02%、2.97%~28.41%和16.33%~61.23%.5种水分管理中,施硅结合T3水分管理可以实现水稻生物量最高及水稻对砷镉吸收量最小.因此,根据As/Cd实际污染情况合理进行水分管理与施硅可以有效降低土壤As/Cd生物有效性进而减少水稻对As/Cd的累积,实现农田安全生产.     

二氧化钛对地下水中砷硅的吸附及再生回用

二氧化钛(TiO_2)材料作为性能优异的吸附材料被广泛应用于地下水砷(As)的去除中.结果表明,地下水中共存硅离子(Si)会占据TiO_2的吸附位点,从而影响As的吸附及TiO_2材料的再生回用.本文通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了Si对As微观吸附机制的影响,表明Si的存在不会影响As在TiO_2上的吸附构型.衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)原位研究表明Si在TiO_2表面形成Si单体、低聚体和多聚体,从而竞争As的吸附位点,同时增加TiO_2再生的难度.为了实现TiO_2材料的高效再生,本研究进一步考察了氟化钠(NaF)对TiO_2表面Si的脱附效果,发现NaF可以有效地洗脱Si,再生后的TiO_2吸附性能稳定.ATR-FTIR光谱原位分析发现,NaF的加入可有效脱附TiO_2表面的Si单体和多聚体.当利用NaF和Na OH共同洗脱TiO_2表面的As和Si时,3次循环中As的脱附率为86.8%~100.3%,Si的脱附率为67.9%~82.0%.本研究为地下水砷硅共吸附材料的再生提供了一种有效方法.     

脱硫石膏对稻田CH4释放及其功能微生物种群的影响

为探究脱硫石膏对温室气体CH_4排放及其功能微生物种群的影响,采用静态暗箱/气相色谱法,高通量测序和荧光定量PCR技术,研究了FGDG0(0 t·hm~(-2))、FGDG1(2 t·hm~(-2))、FGDG2(4 t·hm~(-2))、FGDG3(8 t·hm~(-2))、FGDG4(16 t·hm~(-2))这5个施加脱硫石膏处理下CH_4排放特征、稻田细菌群落结构及产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度的变化.结果表明施加脱硫石膏后,土壤p H显著提高(P0.05),土壤氧化还原电位、有机质、速效钾含量增加,但处理间无显著差异(P0.05);稻田CH_4平均排放通量随着脱硫石膏用量增加而降低,且FGDG1FGDG2FGDG3FGDG4,较对照分别减少31.56%、57.30%、83.60%、90.66%;与对照相比,FGDG1、FGDG2处理增加了土壤细菌丰富度和多样性,但用量超过4 t·hm~(-2)后,细菌丰富度和多样性逐渐降低;与对照相比,稻田土壤硫酸盐还原菌属相对丰度显著提高6.98%~13.56%,甲烷氧化菌pmo A基因丰度增加0.3%~6.2%,产甲烷菌mrc A基因丰度显著下降2.4%~15.8%,且丰度比(pmo A/mcr A)随着脱硫石膏用量增加而增大;相关性分析表明,CH_4平均排放通量与土壤中硫酸盐还原菌属相对丰度呈显著负相关,与产甲烷菌mcr A基因丰度呈显著正相关,与pmo A/mcr A比呈显著负相关.综上,脱硫石膏能够提高稻田土壤细菌群落多样性,抑制稻田CH_4排放.     

油茶果壳改性生物炭吸附性能及其耦合淹水对土壤Cd形态影响

研究选取湖南典型农业废弃物油茶果壳为原材料,尝试采用Na₂SiO₃溶液浸泡油茶果壳粉末方法,制备改性生物炭（MBC）,并开展不同生物炭材料对溶液中镉（Cd）的吸附与其耦合淹水对土壤中Cd的活性阻控性能研究.用扫描电镜（SEM）、比表面积测试（BET）和傅里叶红外光谱（FTIR）等表征手段对生物炭的物理化学性质进行分析.结果显示,MBC相比未改性生物炭（BC）拥有更大的比表面积与更加丰富的官能团种类,且对溶液中Cd²⁺具有更强的吸附能力.土壤淹水实验结果表明,淹水可使土壤pH值升高,同时降低酸可溶态Cd组分含量,且随着淹水时间的延长,土壤酸可溶态Cd含量呈逐渐向残渣态转化趋势,而生物炭添加耦合淹水比淹水对照处理能明显进一步促进可溶态Cd向残渣态转化,降低酸可溶态Cd含量.酸可溶态Cd组分含量与生物炭的添加量呈显著负相关关系,淹水60 d时,5.0%添加量的MBC实验组土壤酸可溶态Cd含量约为0.33 mg·kg^-1,相比仅淹水的对照处理降幅约为45.0%.综上可知,硅酸钠溶液改性油茶果壳生物炭是一种Cd污染水土和土壤治理的新型有效材料,研究结果同时为油茶果壳的资源化途径提供了方法参考.     

稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合¹³C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0～1 cm)和还原层(1～5 cm)外源新鲜有机碳(¹³C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH₄)₂SO₄]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO₂和¹³C-CO₂累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和¹³C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总¹³C-PLFAs丰度均无显著影响...