小麦/苜蓿套作条件下菲污染土壤理化性质的动态变化

土壤理化性质是影响污染土壤植物修复效果和修复后土壤适耕性的重要因素.以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用植物土培和室内分析试验探讨了菲污染土壤小麦/苜蓿套作修复过程中土壤理化性质的动态变化.结果表明,种植植物明显提高了菲污染土壤pH,最大升高幅度可达0.61;相同菲污染水平条件下,套作处理土壤pH与单作处理差异不显著...     

土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响

修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤（简称"SKS处理"）中w（Cd）（Cd全量）高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值,中度Cd污染土壤（通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93）中w（Cd）介于GB 15618-2018风险筛选值和管控值之间,轻度Cd污染土壤（简称"YH处理"）中w（Cd）略高于GB 15618-2018风险筛选值;比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w（Cd）的影响,并结合PCA（主成分分析）和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明:①与修复前相比,不同pH处理修复后土壤中w（有效态Cd）、w（弱酸提取态Cd）、w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）和w（Cd）的减少量均随pH的降低而增加,土壤pH ≤ 6.0时,伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理（P <0.05）.②修复后,轻度Cd污染土壤中w（Cd）降至GB 15618-2018风险筛选值以下,中度Cd污染土壤pH ≤ 6.0的处理中w（Cd）降至0.60 mg/kg左右,而pH>6.0的处理中w（Cd）仍高于1.00 mg/kg.③重度Cd污染土壤中w（有效态Cd）最高,其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异,w（Cd）达681.5 mg/kg,但修复效率显著低于其他处理（P <0.05）.综合PCA和Pearson相关性分析发现,影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外,伴矿景天的BCF（富集系数）对修复效率也具有重要作用.因此,伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤;而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时,可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率.      

不同草本植物间作对Cd污染土壤的修复效果

为了研究不同草本植物间作对空心菜Cd吸收效果及污染土壤中Cd移除率的影响,采用盆栽试验,以空心菜茎叶Cd消减率与土壤中Cd移除率为主要指标,研究了空心菜在Cd污染土壤中单作及与10种草本植物（高丹草,苏丹草,狼尾草,黑麦草,苦卖菜,菊苣,籽粒苋,三叶草,紫花苜蓿,紫云英）间作的Cd积累效应与对Cd污染土壤的修复效果.结果表明：不同间作处理对空心菜茎叶与根中Cd含量有显著影响,其中,空心菜与高丹草、苏丹草、狼尾草间作后,空心菜茎叶Cd含量显著降低,空心菜茎叶Cd的消减率分别达到34.0%、35.8%、34.3%;菊苣、籽粒苋、三叶草、紫花苜蓿及紫云英与空心菜间作对空心菜茎叶Cd吸收有不同程度促进作用.间作的不同草本植物对土壤中Cd的吸收间有显著差异,地上部Cd含量范围1.81~12.87mg/kg,最大相差7.1倍;不同间作植物茎叶中Cd含量大小为：苦荬菜 > 菊苣 > 苏丹草≈黑麦草 > 高丹草≈狼尾草 > 紫花苜蓿≈籽粒苋 > 三叶草≈紫云英.不同草本植物与空心菜间作对土壤Cd移除率为0.35%~1.49%,其中,高丹草、苏丹草、狼尾草对土壤Cd的移除率分别达到1.46%、1.49%和1.48%;高丹草、苏丹草、狼尾草间作不仅可以有效降低空心菜Cd含量,同时对污染土壤中Cd具有较高的移除率,在Cd污染农田土壤的间作修复中具有较好的应用价值.     

种植密度对镉锌污染土壤伴矿景天植物修复效率的影响

田间微区试验研究了不同种植密度对伴矿景天生长和地上部重金属吸收量的影响.结果表明,适度增大种植密度可促进伴矿景天的生长,显著提高其地上部生物量,但过分密植对植物地上部增产无显著贡献.种植密度由11万株/hm2上升到44万株/hm2时,伴矿景天地上部Cd、Zn吸取量显著上升,分别由0.208 kg.hm-2上升至0.631 kg.hm-2、13.2 kg.hm-2上升至58.7kg.hm-2;但种植密度从44万株/hm2增大到100万株/hm2时,植物地上部重金属吸取量并无显著提高.伴矿景天种植密度为44万株/hm2时,在Cd、Zn分别为(3.04±0.11)mg.kg-1和(1 299±96)mg.kg-1的污染土壤上种植1 a,对镉锌的修复效率分别达21.1%和4.60%,表明选择适宜的密度种植伴矿景天有利于增大植物地上部Cd、Zn吸取量,从而缩短修复时限.     

木薯和花生间作对Cd吸收及根区速效养分的影响

木薯（Manihot esculenta Crantz）是热带和亚热带广泛种植的大生物量能源植物,在污染土壤上具有较强的生物修复潜力,花生（Arachis hypogaea）对土壤Cd具有很强的富集能力.木薯与花生间作可充分利用光热水资源,具有良好的间作优势,是近年来我国南方红壤坡耕地生态种植模式.为了解木薯与花生间作对土壤Cd吸收及根区速效养分的影响,在重金属Cd污染的小区进行了木薯单作、花生单作、木薯与花生间作的比较试验.结果表明,木薯与花生间作的产量土地当量比（LER）大于1,土地利用率提高了87.0%.与木薯单作相比,间作下木薯茎和叶w（Cd）分别降低了12.24%和19.51%,二者呈显著性差异（P < 0.05）,花生籽粒w（Cd）降低了35.38%,与单作花生差异显著（P < 0.05）.与单作下木薯和花生相比,花生、木薯总富集系数分别降低了16.32%、12.45%,间作系统对每hm2土地上Cd的富集量分别提高了10.72%、113.76%;间作下花生根区土壤w（速效氮）、w（速效磷）分别提高了18.85%、20.36%,木薯根区土壤w（速效氮）提高了21.00%,与单作下花生和木薯相比均呈显著性差异（P < 0.05）.研究显示,木薯与花生间作可提高土壤根区速效养分含量,促进作物生长,在提高作物生物量、降低作物各部位单位Cd含量的同时,可提高间作系统对土壤Cd的富集量,这种间作方式对实现两种能源植物生态修复及经济效益的整合具有重要意义.      

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol/kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol/kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.      

施用磷酸盐和沸石对土壤镉形态转化的影响

本试验在室内模拟外源Cd污染土壤,研究了磷酸二氢钾、磷酸氢二铵和沸石单独施用,以及沸石和磷酸氢二钾、沸石和磷酸氢二铵二者配施,对Cd污染土壤形态变化的影响.结果表明,施用不同改良剂后,土壤交换态Cd含量出现不同程度降低,而碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cd含量增加.与对照相比,单独施用磷酸二氢钾、磷酸氢二铵和沸石,以及沸石和磷酸氢二钾配施、沸石和磷酸氢二铵配施分别使土壤有效Cd含量降低25.2%~51.7%、21.6%~46.8%、6.4%~23.2%、38.6%~61.4%和34.1%~56.4%.各处理均能提高土壤速效磷含量,且土壤速效磷含量与有效态Cd含量呈极显著负相关,相关系数r=-0.902 6,各处理之间土壤p H值与有效态Cd含量存在负相关关系.由此可知,在施用磷酸盐和天然沸石条件下,土壤速效磷含量的变化是降低土壤镉有效性的主要因素.     

牛骨粉对Cd污染土壤修复效应和土壤肥力的影响

通过一年静态培养试验,研究了牛骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应及土壤基本理化性质、肥力和酶活性的影响.结果表明,与对照相比,投加牛骨粉后碱性土壤有机质和含水率分别降低了5.4%～14.3%和0.29%～3.04%,而土壤阳离子交换量(CEC)增加了10.8%～18.9%;在酸性土壤中,添加牛骨粉后土壤pH、有机质和CEC分别较对照增加了0.70～1.42、0.4%～6.7%和1.1%～3.4%,含水率则下降了0.75%～2.58%.两种土壤有机碳红外光谱特征峰相似,图谱形状基本一致,但强度存在不同程度的差异.施用牛骨粉后土壤总氮、总磷和全钾含量均有所提高,其中,碱性土壤最大分别增加了39.8%、345.2%和3.4%,酸性土壤最大分别增加了61.0%、612.9%和5.1%.铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量均随牛骨粉施加量的增加而增加.土壤中TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取态Cd含量随牛骨粉投加量增加而降低,与对照相比,酸性和碱性土壤分别减少了38.9%～71.9%和8.6%～18.2%.施加牛骨粉整体上促进了土壤过氧化氢酶、过氧化物酶和尿酶活性(仅碱性土壤脲酶活性受到抑制).在碱性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、含水率、有效磷和速效钾呈显著正相关(p0.01),而与阳离子交换量、全氮、全磷、过氧化氢酶表现为显著负相关(p0.01).在酸性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、过氧化氢酶、过氧化物酶呈显著负相关(p0.01),而与含水率呈显著正相关(p0.01).综合评价表明,采用牛骨粉原位钝化修复Cd污染土壤有效可行.     

火烧对拉萨地区湿草甸湿地土壤养分特征的影响

基于对拉萨地区典型湿草甸火烧样地与对照样地内表层土壤pH、有机质、全量及速效养分含量特征的对比分析,初步探讨了火烧干扰对高原湿草甸表层土壤特征的影响. 结果表明:土壤pH在6.06~6.85之间,火烧干扰导致土壤pH升高;土壤中w(全氮)、w(全钾)分别为2.35~5.34、23.33~28.72g/kg,火烧干扰使其值下降;火烧对土壤中w(全磷)无明显响应;火烧后土壤中w(有机质)(53.97~144.57g/kg)下降,并且与土壤中w(全氮)的变化趋势一致. 土壤中w(速效氮)的季节性差异较大,火烧干扰使生长季初期表层土壤中的w(速效氮)减少,而在生长季旺盛期则增加,w(速效氮)占w(全氮)的比例变化一致;w(速效磷)在2个生长阶段总体增加,占w(全磷)的比例升高,以平地中变化最为明显;w(速效钾)及其占w(全钾)的比例在生长季初期显著增加,后期则下降明显.      

镉污染稻田土壤理化性质、微生物及酶活性的差异性分析

通过田间试验,分析了萍乡市2 hm2 Cd污染稻田中土壤理化性质、微生物和酶活性的空间差异性及相关性特征。结果表明:糙米Cd变异系数大于土壤有效态Cd和总Cd,且晚稻变异性大于早稻,属于中等变异性。土壤pH和容重变异系数较小,有机质、阳离子交换量、速效钾、有效磷和碱解氮变异系数为22.82%~35.60%,属于中等变异性;除过氧化氢酶变异性较小外,土壤酶活性、机械组成和微团聚体变异系数为10.54%~38.21%,属于中等变异性;土壤微生物（52.59%~84.64%）变异性较强,表现为细菌 > 放线菌 > 真菌。相关性分析表明:土壤pH、砂粒、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶与土壤有机质、阳离子交换量、黏粒、有效磷、速效钾、真菌和脲酶具有较强的负相关;而土壤有机质、阳离子交换量、黏粒、有效磷、速效钾、真菌和脲酶之间具有较强的正相关。主成分分析发现:pH、有机质、容重、速效钾和碱解氮是土壤理化性质的关键因子。