绍兴平原二种典型农田系统中重金属流及其平衡分析

以浙江省绍兴平原为例,选择水稻（Orgza sativa L.）和蔬菜[大白菜（Brassica campestris L.ssp.pekinensis）]等2种典型农田系统,进行为期1年的观察分析,研究了农田系统中主要重金属元素流及平衡状况。结果表明,研究区农田系统中重金属来源物和农产品及排水中重金属含量有较大的空间变异性。有机肥和生活垃圾中重金属含量明显高于化肥,不同化肥品种中重金属含量：磷肥、复合肥钾肥氮肥。农田系统中重金属的输入量：有机肥施用（60.40%～99.36%）大气沉降（0.46%～39.26%）化肥施用（0.17%～1.45%）灌溉水（0.0016%～1.62%）。农田系统中Pb、Cd、Zn和Hg的输出量：农产品地表排水;重金属总积累量和输入强度：ZnCuPbCdHg。总体上,蔬菜生产系统中重金属的输入和累积量水稻生产系统。     

有机肥中重金属特征及其控制技术研究进展

随着工业的快速发展,农药、肥料及地膜等系列农用化学物质的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重。重金属进入土壤后,其难移动性导致大量积累,造成土壤环境污染,影响植物生长,危及人类的健康。有机肥是我国农业生产中非常重要的肥料,其来源也十分广泛。施用有机肥是提高作物产量的必要措施,同时也是土壤重金属的主要输入途径之一,研究有机肥的重金属特征及其有关控制技术对农产品安全和有机废弃物的再利用具有重要意义。文章就畜禽排泄物堆肥、污泥堆肥、生活垃圾堆肥和沼肥等主要有机肥料的重金属来源、含量以及不同溯源有机肥料对土壤中重金属有效性的影响进行综述,重点介绍了畜禽排泄物堆肥中重金属含量和饲料添加剂之间的关系,为农田土壤重金属污染防治和农产品安全提供科学依据。除从有机肥的源头控制重金属外,文章主要介绍了化学法、生物吸附法、生物淋滤法和电化学法等重金属控制技术,针对各种控制方法,阐述了其原理、应用实例、优缺点及研究进展情况,提出了解决有机肥重金属污染问题的思路和方法,为有机肥料的资源化利用提供了参考。最后指出,为了实现养殖业与种植业的安全链接,除选用重金属含量低的有机肥,通过相关技术有效控制有机肥中的重金属外,还要注重肥料用量、施肥时间、施肥技术的合理选择,从最大程度上避免有机肥料给作物和人类带来的副作用。     

畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响

采集不同类型的畜禽有机肥及施用后的土壤,测定其重金属浓度,同时利用超声波提取-SPE—LC／MS／MS方法分析土壤中14种抗生素的污染特征,研究长期施用畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响。结果表明,猪粪、羊粪、鸡粪3种畜禽有机肥中最易造成土壤污染的是猪粪,Cu、Zn和Cd含量分别为197．0、947．0和1．35mg·kg-1。不同土地利用方式下,施用有机肥均使重金属在土壤剖面呈现表聚现象,以设施菜地最为突出,Zn和Cd积累明显,0—20cm土层含量分别为203和0．48mg·kg-1。不同土地利用方式下,14种抗生素的含量与组成在土壤剖面上存在明显分异,随土层深度增加含量迅速下降,但在〉80～100cm土层仍有检出;设施菜地表层土壤抗生素含量为39．5μg·kg-1,积累和残留明显高于林地和果园,特别是四环素类和氟喹诺酮类,含量分别为34．3和4．75μg·kg-1。可见,农田土壤长期大量施用畜禽有机肥可引起重金属和抗生素的复合污染,具潜在生态风险。     

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.     

典型医药企业聚集区土壤重金属污染特征及成因分析

为探究湖北省某地典型医药化工企业腾退地块土壤污染状况及对周边环境介质的影响并量化土壤重金属的来源贡献,系统采集地块内及其农田影响区的土壤样品592个、水稻样品23个、河流沉积物样品11个,测定了As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni等重金属含量,分别运用地累积指数法、生态风险评估法、土壤污染风险评价法分析了地块内及其周边农田土壤重金属的污染特征,并探究了土壤重金属来源.结果表明,医药企业地块内土壤中重金属含量均值显著高于周边农田土壤,土壤重金属As地累计指数最高,是地块内土壤生态风险的主要污染元素,最大污染深度达4.5m.地块周边农田土壤重金属As、Cd、Pb、Hg超过标准筛选值,水稻重金属含量未超食品安全标准限值.地块内重金属主要来源于历史生产企业生产活动,地块内地表径流对其周边河流水质造成了影响,河流作为周边农田的灌溉水,长期的灌溉活动和可能的淤泥回填已经对农田土壤环境安全产生了威胁.医药企业聚集区及其影响区的重金属源汇关系应得到重视,相关部门应针对不同介质和区域的污染现状加强重金属的污染防治和风险管理,并对企业聚集区腾退地块土壤污染进行源头管控.     

黄淮平原农田土壤中重金属的分布和来源

对黄淮平原224个农田表层土壤样品中7种重金属(As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb和Zn)浓度进行了调查,采用Hakanson潜在生态危害指数法对其生态危害进行了评价,并用相关性、逐步回归和主成分分析对重金属来源进行了解析.结果表明,农田土壤中7种重金属的平均浓度分别为11.8、0.17、79.0、0.04、35.3、25.3和73.8 mg·kg-1.与黄淮平原的土壤背景值相比,调查区域农田土壤重金属污染处于低污染水平,这与重金属污染指数评价的结果一致.重金属的潜在生态危害评价结果显示,除Cd和Hg的污染存在中等潜在生态危害风险外,其他重金属的潜在生态危害轻微.相关性分析和主成分分析结果表明,黄淮平原的农田土壤中Cr、Ni和Zn主要来自于工业烟尘沉降和化石燃料燃烧排放,As、Cd和Pb主要来自于污水灌溉,磷肥和有机肥的大量施用,而Hg可能来自于母质淋溶.     

长期不同施肥对红壤Cu和Cd含量及活化率的影响

对始于1990年的红壤旱地施肥长期定位试验的6个处理包括对照(不施肥,CK)、施氮(N)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(M)的历年耕层土壤重金属Cu和Cd全量和有效态含量进行分析,以阐睨长期不同施肥条件下红壤Cu、Cd含量及活化率变化特征.结果表明,16 a连续不施肥或施用化肥(N/NP/NPK)条件下土壤Cu、Cd全量和有效态含量基本保持不变;Cu活化率随施肥时间变化不显著,但Cd的活化率在施肥后期(1996-2006)呈明显上升趋势,在施氮处理上高达95.7%;不施肥和配施化肥下Cd的活化率与土壤pH值呈极显著负相关.化肥配施有机肥(NPKM)和单施有机肥处理(M)的土壤中Cu、Cd全量和有效态含量及其活化率随时间均呈显著上升趋势;土壤Cd含量从1990年的0.12 mg·kg-1 上升为2006年的1.31～1.48 mg·kg-1,平均年上升0.08～0.09 mg·kg-1;土壤有效态Cd含量2006年达到0.53～0.58 mg·kg-1,为1990年的18.0～19.9倍;Cd活化率与土壤有机质含量呈显著正相关.长期施用有机肥红壤Cu、Cd含量超标严重,土壤Cu和Cd全量之间达极显著相关(r=0.887**,n=30),其来源具有一致性,有机肥为环境带来的风险应予以重视.     

江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较

对江西省大余县某钨矿区周边的农田土壤进行调查分析,并采用不同的方法对土壤进行评价,结果表明,土壤As、Pb、Zn、Cu和Ni的含量范围分别为15.33—154.65 mg·kg-1、156.29—346.98 mg·kg-1、47.73—277.72 mg·kg-1、19.06—210.24 mg·kg-1和12.00—35.11 mg·kg-1,一些土壤样点的As、Pb、Zn和Cu含量已超过国家土壤环境质量二级标准.利用地累积指数法对土壤进行评价,结果表明土壤均受到As、Pb、Zn、Cu和Ni不同程度的污染;根据CPI(综合污染指数)评价标准,65.7%的土壤处于污染状态;利用TCLP法对土壤生态风险进行评价,结果显示所有土壤并未受到重金属的污染,以内梅罗综合污染指数法对土壤进行综合评价,结果表明该农田土壤重金属生态风险处于安全范围;以潜在生态危害指数法评价,发现Pb、As和Cu达到或超过中等生态风险的样点分别占37.14%、25.72%和2.86%,其他重金属污染风险均属轻微以下.不同评价方法得出的评价结果有差异,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价的目的慎重选择合适的评价方法.     

基于模糊数学的太原市敦化灌区污灌土壤重金属污染评价

采用原子吸收和原子荧光分光光度法测定了太原市敦化污灌区95个表层土壤样品的8种重金属含量,并对污灌土壤的pH值、阳离子交换量、容重等理化性质进行分析,在此基础上采用模糊数学方法评价了其土壤环境质量,探讨了灌区土壤重金属的分布特征及污染状况.结果表明,土壤重金属砷、铜、锌、镍、汞、铬和铅含量值都在国家二级标准值范围内,平均含量分别为6.165,39.198,114.758,37.225,0.171,28.249和37.468mg·kg-1,重金属镉的含量高于国家二级标准值,平均含量高达1.247mg·kg-1;敦化灌区土壤的平均pH值为8.01,属弱碱性土壤,平均阳离子交换量为80.96cmol·kg-1,表层土壤有机质含量在1.27%—2.18%之间;模糊数学评价结果得到灌区土壤环境质量为三级水平,各个采样点的污染程度为董家营村西西谷乡东王答乡南孟封镇北鹅池村南。     

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。     

土壤变暖对土壤微生物活性的影响

讨论了土壤变暖对土壤微生物活性的影响及其后果。许多研究表明，土壤呼吸与土壤温度呈正相关关系。描述这种关系所用的模式有线性回归分析、Q10关系式、幂关系式、Arrhenius关系式及其它关系式，但这些模式通常都不能准确地估计呼吸率。尽管如此，几乎所有的研究都显示土壤温度强烈地影响土壤微生物活性及呼吸。在一定温度范围内，土壤变暖提高土壤微生物活性及呼吸率。解释这种现象的一种机制是微生物群体组成随温度升高而改变。文章最后指出，为了得出更加明确的结论及更加准确地预测全球变暖对土壤的影响，必须进行更深入地研究。     

侵蚀条件下土壤氮素流失对土壤和环境的影响

土壤侵蚀严重地影响土壤物理和化学性质，限制了作物生产；它对作物生产具有长期和短期效应，短期效应通过施肥和培肥土壤等措施可得到恢复，而长期效应在较短时间内很难得到弥补。土壤氮素随径流流失不仅造成土壤肥力退化，而且对人类生存的自然环境造成危害。     

土壤温度上升对某些土壤化学性质的影响

土壤温度变化导致微生物群落组成及其活性产生变化；某些微生物群落成员在较高温度时有能力代谢那些在较低温度时不能被利用的基质；因此，土壤温度上升将影响土壤生态系统中的C、N、S循环。大多数研究结果显示，温度对土壤溶液中的溶解态有机质和土壤有机磷组分有较大的影响。这些结论对预测全球气候变化对土壤的影响有重要的义。     

pH和质地对土壤供硼影响的研究

取广东省花生主产区5种代表性土壤,在连续栽种的情况下,研究土壤pH和质地对花生植株硼的积累及土壤有效硼变化的影响。结果表明,随着栽种次数的增加,土壤pH值呈显著上升趋势,而花生植株的硼积累量则呈显著下降趋势,二者表现出极显著负相关。土壤质地明显影响植株硼的积累量,不同粒级的土壤颗粒对花生各茬硼积累量的影响存在差异。土壤pH值和土壤有效硼的相关不显著,而质地与土壤有效硼表现正相关,并达到极显著水平。     

土壤有机质和侵蚀对土壤松紧度的影响

本文对土壤的松紧度进行了定量调查和分析,应用回归分析方法研究了土壤有机质含量与土壤松紧度的关系,讨论了土壤侵蚀和人畜践踏对土壤松紧度的影响。     

不同施肥方式下紫色水稻土土壤肥力变化规律研究

通过连续 12 a田间小区定位试验 ,研究了在不同施肥方式下 ,连年稻 -麦轮作的滇中地区紫色冲积性潴育型水稻土土壤肥力及产量变化的规律。结果表明 :厩肥 (O)处理与厩肥配合氮磷处理 (ONP)12 a后土壤肥力明显高于对照和单施化肥的 NP、NK、PK、NPK等 4处理 ,土壤有机质含量增加 8.4 g/kg以上 ,速效氮、速效磷、速效钾含量增加 14.6 %以上 ,土壤容重下降 0 .16以上 ;单施化肥的处理 ,土壤肥力的变化与对照无显著差异。     

基于WNMM模型的潮土地区农田水氮优化管理

应用农田水氮管理模型(water and nitrogen management model,WNMM)模拟潮土水氮运移过程,以建立针对该地区气候环境和土壤性质的田间水氮优化管理方案.利用田间试验对WNMM模拟结果进行了校验,结果表明该模型能较好地模拟潮土地区的土壤水氮运移过程,农田蒸散量、土壤含水量和硝态氮含量的模拟值与实测值在α=0.01水平上相关显著,误差范围也令人满意.根据土壤实时水氮含量数据,建立了按作物生长亏缺动态调整灌溉、施氮的优化农田水氮管理方案.在多年平均气象条件下,与传统管理模式相比,优化管理模式不仅能为作物生长提供更好的土壤水肥条件,而且每年可节约灌溉水163.5 mm、氮肥130 kg·hm-2,减少土壤水渗漏264.6 mm、氮素淋失71.1 kg·hm-2.     

农业生产与土壤变化

本文在提出土壤变化概念及其驱动力的基础上，论述了农业生产活动对土壤侵蚀、上镶有机质和营养元素、土壤酸化、土壤生物学特性、土壤物理性质诸方面的正、逆向效应，最后指出研究农业生产对土壤变化的影响是发展持续农业所必需的.     

镧积累对红壤有效养分的影响

通过室内培养和盆栽试验 ,研究了镧积累对红壤有效养分的影响。结果表明 ,镧积累降低了土壤有效氮、有效磷含量 ,有效氮、有效磷含量与镧浓度呈显著的负相关 ,镧对土壤有效钾的影响不明显。