不同土壤类型下Cd和Pb在水稻籽粒中累积特征及其环境安全临界值

研究水稻籽粒对土壤重金属的累积特征和水稻产地土壤重金属安全临界值,可为水稻安全生产和产地安全适宜性评价提供重要参考。以杂交籼稻KU818作为材料,通过外源添加不同质量分数的Cd和Pb,于2008年在南京采用盆栽试验方法,研究不同土壤类型下水稻籽粒对土壤重金属Cd和Pb的累积特征及其环境安全临界值。结果显示,水稻籽粒对重金属的累积量总体上随着外加重金属质量分数的增加而呈现增多趋势,籽粒中重金属含量与处理水平及盆栽土壤中重金属有效态含量呈现显著或极显著正相关。籽粒对Cd、Pb的累积特征呈现出土壤类型之间的显著差异,水稻土栽培下,籽粒对重金属的累积高于潮土栽培下的。根据国家《食品中污染物限量（GB 2762-2005）》标准中重金属的限量标准和水稻籽粒重金属的累积特征推算出水稻产地（潮土和水稻土）安全临界值：Cd为1.63 mg·kg^-1和0.74 mg·kg^-1,Pb为230 mg·kg^-1和110 mg·kg^-1,均高于国家《食用农产品产地环境质量评价标准（HJ 332-2006）》的指标。结果表明,由于临界值在土壤类型之间差异较大,制定统一的农产品产地重金属限量标准还需结合当地土壤性质加以评价。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

土壤中草甘膦与镉的交互作用对3种土壤酶活性的影响

研究了两种土壤中草甘膦与镉交互作用对土壤三种酶活性的影响．结果发现,低浓度镉略促进乌栅土中的脲酶活性,而高浓度镉则显著抑制了其脲酶活性,当与草甘膦共存时,草甘膦的存在增强了镉对脲酶活性的抑制作用; 镉对红壤中脲酶活性的影响较小,而草甘膦单一或与Cd共存时均显著抑制了红壤中脲酶的活性．镉抑制了乌栅土中酸性和碱性磷酸酶活性,而草甘膦的存在增加了镉的毒性,两者表现为协同作用;低浓度镉促进了红壤酸性磷酸酶活性,而高浓度镉则抑制了土壤酸性磷酸酶活性,草甘膦的存在降低了红壤中镉的毒性,两者表现为颉颃作用．镉对红壤中碱性磷酸酶的活性影响较小．     

镉污染区水稻土磷素含量特征及其形态分布规律

以湖南省常德市Cd污染水稻土为供试土壤,研究了该区域土壤磷(P)元素含量状况、形态分布特征及其相关关系.结果表明,水稻土全磷含量范围为318.3—2016.2 mg·kg~(-1),总体上表现为适宜和丰富水平.然而,土壤有效磷的含量偏低,50%的土壤有效磷含量低于正常值(10 mg·kg~(-1)).在酸性水稻土中,无机磷含量依次为Al-PCa-PO-PFe-P;而在碱性水稻土中,土壤无机磷含量为Al-PCa10-PO-PCa2-PFe-PCa8-P.碱性水稻土有机磷占全磷比例高于酸性水稻土,达到30.1%—75.5%.土壤pH与Al-P、Ca-P之间存在极显著正相关关系(P0.01),而与O-P之间具有显著负相关关系(P0.05);土壤全磷与有机磷、Al-P之间存在极显著正相关性关系(P0.01),而与有效磷、Ca-P具有显著正相关性关系(P0.05);土壤有效磷与Al-P、有机磷含量之间分别表现为极显著和显著正相关关系.     

硅钙镁肥对不同母质稻田土壤水稻Cd吸收累积的影响及其差异研究

为研究硅钙镁肥(GF)对不同母质稻田土壤水稻Cd吸收累积的影响及其差异,选取黄泥田(板页岩母质发育水稻土)和麻砂泥(花岗岩母质发育水稻土)进行水稻盆栽试验,分析各生育时期土壤pH值与CEC变化、土壤溶液中Cd浓度、水稻各部位(根、茎、叶、谷壳和糙米) Cd含量及水稻全株总累积量、水稻根表铁膜Cd、Fe含量与总累积量.结果表明:稻田土壤施用GF显著降低了土壤溶液Cd浓度;施用GF显著提升了土壤pH和CEC;施用GF降低了水稻根、茎、叶、谷壳与糙米中的Cd含量,显著降低水稻全株Cd累积量.稻田土壤施用GF促进了水稻根表铁膜的形成,增加了各生育时期DCB-Fe、降低了DCB-Cd含量,抑制了Cd由根部向上迁移;稻田土壤施用GF,黄泥田与麻砂泥水稻糙米Cd含量降低至0.11 mg/kg和0.15 mg/kg,均低于国家标准.相关性分析表明,土壤pH与土壤溶液Cd浓度、水稻糙米Cd含量呈显著(P0.05)或极显著负相关(P0.01),水稻根表铁膜Fe累积量与DCB-Cd、根与糙米Cd含量呈极显著负相关(P0.01); GF使叶对糙米Cd再转运贡献率降低5.88%(黄泥田)和12.80%(麻砂泥).稻田土壤施用GF可有效阻控水稻对Cd的吸收累积,且麻砂泥效果优于黄泥田.     

不同土壤条件下中秋酥脆枣生长结果的比较研究

采用4年生中秋酥脆枣在紫色土和第四纪红壤上进行了系统观测,两种土壤条件下均表现出品种固有的优良品质,生长和丰产性能在第四纪红壤上优于紫色页岩土壤,果品品质相差不大,但紫色页岩土壤上表现稍好.图2,表2,参5.     

安徽茶园土壤氟在茶树体内的富集与转运特征

研究了安徽宣城、六安和合肥茶区不同茶园土壤氟含量及在茶树体内的富集与转运特征,探讨了茶树根际和非根际土壤氟的有效性特征及其在茶树体内的累积规律.结果表明,安徽省典型茶园表层土壤全氟含量为：六安黄棕壤（319.7 mg.kg^-1）〉宣城黄红壤（316.6 mg.kg^-1）〉合肥黄褐土（311.3 mg.kg^-1）,...     

石灰、硅钙镁改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响

为研究改良剂(石灰、硅钙镁肥)对典型稻田土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响,选取河沙泥(潮土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育)模拟制备成中度Cd污染土壤,施加不同用量的石灰和硅钙镁肥,进行水稻盆栽试验,分析土壤pH、土壤Cd形态以及水稻各部位Cd含量变化,探讨不同改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响.结果表明,施用石灰和硅钙镁肥能显著提高河沙泥土壤pH值,分别提高0.62—0.79个单位、0.35—0.46个单位,但对紫泥田pH值无显著影响.向河沙泥中施用石灰能降低其土壤酸提取态Cd含量,且在S3.0处理时降幅最大;而紫泥田施用硅钙镁肥能显著降低其酸提取态Cd.施用石灰和硅钙镁均能降低河沙泥水稻糙米Cd含量,分别降低23.5%—35.9%、9.5%—21.9%,且随着施用量的提高,糙米Cd含量降低幅度逐渐增大;施用硅钙镁肥能显著降低紫泥田糙米Cd含量,下降幅度为23.5%—34.1%.同种改良剂对水稻Cd吸收累积的影响因土壤类型不同而存在差异,向河沙泥中施用石灰和紫泥田中施用硅钙镁能最大程度抑制水稻对Cd的吸收累积,降低糙米Cd含量,提高稻米品质.     

青霉素钠在土壤中的吸附和淋溶特性

分别采用振荡平衡法和土柱淋溶法分析了青霉素钠在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素。结果表明,25℃以下,3种供试土壤对青霉素钠的吸附特性能用Freundlic模型进行较好的拟合,江西红壤、太湖水稻土和东北黑土的吸附常数KF分别为30.73、39.26和64.58 m L·g-1。偏最小二乘法(PLS)分析表明土壤黏粒含量和有机质含量是影响土壤吸附青霉素钠的主要因素。供试土壤对青霉素钠的吸附自由能变化值均40 k J·mol-1,该吸附过程主要属于物理吸附,吸附能力由大到小依次为东北黑土、太湖水稻土和江西红壤。土柱淋溶试验结果显示,土壤有机质含量和黏粒含量亦是影响淋溶过程的主要因素,青霉素钠在土壤剖面中的迁移能力较弱,3种土壤淋溶性能由大到小依次为江西红壤、太湖水稻土和东北黑土。     

长期不同施肥措施对红壤水稻土有机碳和养分含量的影响

将红壤丘陵地区的荒地开垦为水田不仅可以防治土壤侵蚀,而且能增加土壤肥力,提高农田生产力.本文研究了红壤荒地垦殖为稻田,长期定位施肥15年后不同施肥措施下水稻土的有机碳和养分含量特征.结果表明:不同施肥措施包括不施肥条件下,15年水稻垦殖都提高了土壤肥力.不同施肥措施水稻土的pH提高了0.9～1.3个单位.耕层土壤有机碳含龟达到8.19～1O.13 g·kg-1,全氮含量达到0.89～1.20 g·kg-1,有机碳与全氮含最都有明显提高,且有机碳和全氮含量之间相关性极显著.水稻土耕层全磷含量在0.25～0360 g·kg-1之间,有效磷含量在2.2～20.9 mg·kg-1之间,化学磷肥的培肥效果好于有机肥(猪粪),有机无机磷肥配施能显著提高土壤全磷和有效磷库.土壤全钾还未有明显变化,土壤速效钾含量在40.4～142.5 mg·kg-1之间,不同施肥措施除氮钾肥处理外都造成了土壤速效钾含量下降,秸秆还田到目前为止对于土壤速效钾含量还没有明显作用.     

铁基生物炭钝化Cd大田试验研究

近年来,稻田Cd污染引起的环境及健康问题日益突出。应用钝化技术对土壤中有效性Cd进行钝化对稻田生态系统中Cd的生物地球化学循环具有重要的理论和实际意义。在广东省韶关市仁化县董塘镇红星村一受Cd污染的稻田上,设置大田试验,研究铁基生物炭对Cd在大田土壤-水稻系统迁移的影响以及对作物产量的影响。试验共设6个处理:(1)空白对照;(2)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2的普通生物炭;(3)每一季水稻插秧前,一次性施加75 kg·hm^-2的零价铁(Fe0);(4)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=1%的铁基生物炭(ω(Fe)=1%in Fe-Biochar);(5)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭(ω(Fe)=3%in Fe-Biochar);(6)每一季水稻插秧前,一次性施加1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=5%的铁基生物炭(ω(Fe)=5%in Fe-Biochar)。结果表明:(1)施用生物炭、铁粉和铁基生物炭土壤钝化调理剂可以增加水稻产量,显著降低籽粒重金属Cd含量;(2)施用铁基生物炭可以显著增加水稻根表铁膜Fe含量,同时显著增加水稻根表铁膜固定的Cd量,抑制重金属Cd向籽粒的运输累积。综合考虑施用成本和钝化效果,对于Cd污染稻田,建议施用1500 kg·hm^-2、ω(Fe)=3%的铁基生物炭材料。     

广州绿地土壤理化特性及其相关性

以广州市荔湾区城市绿地为起点往东北延伸至从化流溪河自然保护区,建立长100km、宽10km的绿地土壤样带以研究广州市绿地土壤理化性状及土壤因子间的相关性。研究结果表明,广州绿地土壤容重平均值为（1.31±0.20）g·cm^-3,属偏紧范围;自然含水量为112.14～402.33g·kg^-1;总孔隙度均值（44.10%±4.84%）,属过紧实（45.3%～41.5%）。土壤pH值为2.21～7.82,变幅较广;有机质属丰富偏下水平（30～40g·kg^-1）;有效磷、有效钙和重金属的变化范围也较广。土壤砂粒质量分数与绝大多数土壤物理因子呈极显著负相关（P〈0.01）,土壤pH值与重金属总铬、总镉、总铅、有效铜、有效钙和有效钾等呈极显著正相关（P〈0.01）。研究结果为科学使用和保护城市绿地土壤提供依据。     

土壤中三种盐对油菜富集镉的影响

为了利用被镉污染的盐土,通过实验分析镉污染盐土中三种盐对油菜（Brassica napus）富集镉影响的差异性,探明不同类型镉污染盐土上种植油菜的植物修复效果。以镉超累积植物油菜为研究植物,通过温室盆栽土培试验,将油菜在含有不同质量分数盐（wS：0 g·kg^-1,2 g·kg^-1,4 g·kg^-1,6 g·kg^-1）的含镉（wCd：10 mg·kg^-1）土壤中培养60天,研究油菜对镉的生物富集因子、植株内地上部分和根部镉的质量分数变化。选择土壤中三种主要盐的类型,即氯化钠、硫酸钠和碳酸钠作为分析和研究对象。结果表明,含碳酸钠的土壤对油菜吸收镉有抑制作用,含硫酸钠的土壤对油菜吸收镉也有抑制作用,但效果没有碳酸钠的土壤大,含氯化钠的土壤对油菜吸收镉的影响不显著,只是在高质量分数时对油菜吸收镉有一些促进作用。在含不同类型盐的土壤中,不同土壤盐对油菜富集镉的能力也有显著的差异,土壤中氯化钠对油菜根部富集镉的能力没有显著影响,而对油菜地上部分富集镉的能力有一定的促进作用;土壤中的碳酸钠对油菜地上和地下部分富集镉的能力都有显著的抑制作用,不利于油菜对镉的富集。     

有机酸对珠江三角洲水稻土镉解吸行为的影响

用批平衡实验方法,研究了3种有机酸及其两两混合酸在一系列pH值梯度下(pH3~7)对珠江三角洲沉积型水稻土镉(Cd)解吸的影响.结果表明,只有柠檬酸及含柠檬酸的混合酸在较低酸度区(pH>5)可以显著促进Cd的解吸,这一效应与浓度成正相关,而苹果酸、草酸及二者的混合酸在所试验酸度范围均促进了Cd吸附,特别是草酸,促进作用随浓度的升高而增强.在较低pH区(pH<5),苹果酸最有利于Cd解吸,在高pH区(pH≥5),柠檬酸最有利于Cd解吸,草酸的Cd解吸能力最低.混合有机酸交互作用不显著,对Cd解吸的影响约等于各个单独酸的作用之和,但在一些酸度条件下,可存在颉颃作用.图3表2参22     

湖北省土壤有效硅含量分布

在全省主要土壤上布点，取土壤样品529个．全省土壤有效硅（SiO2）平均含量为202.6mg／kg，含量变化范围为15．7－725.5mg／kg，低于缺硅临界值（＜95mg／kg）的样点占总样点的38.2％．其土壤有效硅平均含量高的有：黄褐土（471．3mg／kg）、石灰土（377.3mg／kg）和灰潮土（332.7mg／kg）；平均含量中等的有：紫色土（189、5mg／kg）、水稻土（174.7mg／kg）、潮土（110.7mg／kg）、黄棕壤（106.0mg／kg）；平均含量低于缺硅临界值的有红壤（89.1mg／kg）和黄壤（41.4mg／kg）土壤有效硅含量对土壤母质有依赖关系．土壤pH值及水稻上不同水型对土壤有效硅含量也有影响，土壤有效硅含量与土壤有效磷、铁、锰存在着相关关系．     

改良剂对红蛋植物修复污染土壤重金属铅和镉效果的影响

通过盆栽试验研究了在重度重金属混合污染土壤上,施用不同配比的石灰和泥炭（T1,泥炭0 g·kg^-1土,石灰2 g·kg^-1土;T2,泥炭30 g·kg^-1土,石灰0 g·kg^-1土;T3,泥炭50 g·kg^-1土,石灰0g·kg^-1土;T4,泥炭30 g·kg^-1土,石灰2g·kg^-1土;T5,泥炭50 g·kg^-1土,石灰2g·kg^-1土）对红蛋（Echinodorus osiris）生长及其去除污染土壤铅、镉量的影响,探讨了化学修复和植物提取修复技术相结合修复重金属污染土壤的可能性。研究结果表明,施用石灰显著提高了土壤pH,施用泥炭不显著;施用石灰和泥炭后土壤中交换态铅、镉含量较CK显著降低,红蛋地上部和地下部铅、镉含量较CK有不同程度降低,T4、T5处理降低不显著;T3、T4、T5处理显著地提高了红蛋的铅单株迁移量和年迁移量,年迁移量分别为CK的2.1倍、2.6倍和2.8倍;T1、T2、T3、T4、T5处理显著地提高了红蛋的镉单株迁移量和年迁移量,年迁移量分别为CK的1.8倍、2.9倍、2.9倍、2.8倍和2.9倍,其主要原因在于施用土壤改良剂改善了红蛋的生长,显著增加了地上部生物量。结合经济效益方面因素考虑,以施用泥炭30g·kg^-1土和石灰2g·kg^-1土的处理更适合推广运用。     

宁夏东北部典型荒漠草原植物群落与土壤养分特征

以宁夏东北部荒漠草原为研究区,采用野外样方调查、采样和室内植物鉴定、土壤样品测定等方法,探析研究区内植物群落物种组成与土壤养分特征,以及植物多样性指数与土壤养分的相关关系,以期为中国荒漠治理、生物资源保护与可持续性利用提供依据。结果显示:(1)研究区植物共86种,隶属61属21科,其中禾本科(18种)、豆科(16种)、菊科(13种)和藜科(11种)植物占总物种数的67.44%;(2)研究区土壤总体上呈碱性,pH值平均为8.81,全氮、全磷、有机质的质量分数(0-10 cm土层)分别为0.07-0.54、0.16-0.51、0.51-6.24 g·kg^-1;(3)研究区植物多样性指数中的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数与土壤pH值呈显著负相关,与其他土壤养分的相关关系未达到显著水平,其他植物多样性指数与土壤养分的关系均未达到显著水平。研究表明,宁夏东北部荒漠草原植物种类少,禾本科、豆科植物优势明显,土壤养分条件差,土壤全氮、全磷、有机质对植物多样性指数的影响不大。     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

蚯蚓在植物修复铜、镉污染土壤中的作用

以红壤和高砂土为供试土壤,分别加入3个浓度的重金属铜离子Cu2 (100,200,400 mg kg-1)或镉离子Cd2 (5,10,20 mg kg-1),每钵接种6条蚯蚓(Pheretimasp.),种植黑麦草(Lolium multiflorum),以不加蚯蚓为对照(CK),研究蚯蚓活动对Cu、Cd污染土壤中黑麦草生长及铜、镉生物有效性的影响.结果表明,添加蚯蚓显著提高了Cu2 、Cd2 污染的高砂土中黑麦草地上部分的生物量,增幅为33%~96%;仅增加了Cu2 污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分的生物量;添加蚯蚓显著增加了两种土壤中速效N的含量,促进了黑麦草地上部分对N的吸收,对速效P、K的含量以及黑麦草中P、K含量无显著影响;添加蚯蚓显著提高了红壤中铜(Cu)、镉(Cd)DTPA提取态的含量,对高砂土中DTPA提取态Cu、Cd的含量无显著影响;增加了高砂土中和添加Cu污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分吸收Cu的总量,而对黑麦草吸收Cd的量无显著影响.加入蚯蚓可以不同程度地改善植物修复技术应用中受制的两个主要因素.表4参30     

桂林市土壤和蔬菜镉含量调查及食用安全性评估

对桂林市蔬菜和菜地土壤镉含量进行调查,评价其累积状况,并评估人体经食用蔬菜摄入镉的安全性。结果显示,桂林市菜地土壤镉含量空间变异较大,呈现西北部和西南部低、东北部和东南部高的分布特点;与背景样点相比,菜地土壤镉累积效应显著,土壤镉含量范围、中值、算术均值和几何均值分别为0.056～17.35、0.624、1.193和0.696 mg.kg-1,超标率为85.5%。蔬菜镉含量范围、中值和几何均值分别为0.09～663.2、29.4和29.2μg.kg-1(以鲜质量计),综合超标率为4.95%;叶菜类蔬菜镉含量显著高于根茎类和瓜果类,花菜、韭菜、大白菜、大葱、芋头、豆苗、萝卜、菠菜、大蒜和蕃茄的镉富集系数较低,抗镉污染能力较强。桂林市居民人均通过食用蔬菜的镉摄入量为9.08μg.d-1,对普通人群不存在明显的食用安全风险。