几种工矿废渣改善土壤供硅能力的效果

施用硅肥可以改善土壤硅素肥力状况,提高水稻产量,改善稻米品质,增强水稻抗性,利用工矿废渣生产硅肥还能产生良好的生态环境效益。本研究采用室内模拟与盆栽试验的方法,研究了高炉渣、粉煤灰和金刚石矿渣作硅肥施用对水稻土供硅能力的影响。结果表明,在北方酸性水稻土上施用废渣使土壤硅素释累积放量显著增加,明显改善土壤的供硅能力,促进水稻对硅素养分的吸收,上述效果随废渣用量增加而更为明显,且高炉渣的效果要明显好于粉煤灰和金刚石矿渣。另外,五种废渣的不同施用量与植株含硅量增加率之间均满足对数正相关关系,对数项系数a与127d的硅素累积释放量之间存在极显著的线性正相关关系,说明土壤硅素累积释放量可以评价施用过废渣的土壤的供硅能力,能够反映废渣作硅肥的适宜性。     

硅肥施用对重金属污染土壤甘蔗镉吸收的影响研究初探

长期采用受铁矿尾矿水污染的河水进行灌溉的农田,其土壤存在一定重金属镉污染,且土壤酸化严重,有效硅活性低。甘蔗是需硅量较大的植物,因此在甘蔗种植过程中施用碱性硅肥既可补充硅营养又可通过硅肥控制镉的吸收。本试验通过硅肥不同施用量及基肥、基肥＋追肥的施用方式的比较,结果表明：在甘蔗种植中一次性施用硅肥1500 kg·hm-2,可以使土壤中活性较高的弱酸提取态镉占镉总量的比例从38.45%下降到32.51%,而甘蔗不能利用的残渣态镉的占比从11.19%提高到14.78%;硅肥分为基肥与追肥两次施用的方式,其对土壤镉的形态的影响也存在相似的规律,且变化趋势更加显著,弱酸提取态镉占比从40.93%下降到35.47%,降幅更加显著;同样残渣态镉则随着硅肥施用量的增加而增加,其占比从16.26%增加到22.66%;施用硅肥能有效降低甘蔗汁中镉的含量,从一次性作为基肥施用的结果来看,每公顷施用375~1500 kg硅肥,其蔗汁中镉含量随施肥量增加而下降,从168.54μg·L-1降至57.87μg·L-1,降幅为28.26%~60.30%;蔗渣中镉含量也有相似的变化趋势,从468.36μg·kg-1降至377.77μg·kg-1,降幅为7.86%~19.34%;采用基肥＋追肥施用硅肥,无论是蔗汁还是蔗渣,其镉的含量同样随硅肥施用量的增加而下降,蔗汁镉含量的降幅更大,最高可降81.18%,从而达到降低甘蔗汁及蔗渣中镉含量水平的目的。     

含硅熔渣对水稻养分吸收及产量的影响

采用盆栽试验方法，研究了不同含硅熔渣对水稻养分的吸收和产量的影响，结果表明，在施用氮、磷、钾肥的基础上，增施不同类型的含硅熔渣，可提高水稻中硅和磷的含量，降低根系、茎叶和籽粒中的氮、钾含量，增加水稻对氮、磷、钾、硅的总吸收量。不同含硅熔渣的增产效果差异较大，增产最显著的是铁渣和黄磷炉渣，分别比对照增产43．4％和31．6％，施用含硅熔渣的各处理比对照平均增产19．1％，各处理间的产量经方差分析和多重比较达显著或极显著差异水平。扩散方程、Elovich方程和多项式方程均能很好地描述水稻生长期内水稻对N、P、K、Si的吸收过程，尤以多项式方程拟合最佳。     

湖北省硅肥在水稻、黄瓜、花生上的应用效果

湖北省自1987年以来开展了水稻、黄瓜、花生等作物硅肥应用研究,水稻增产4.3％-16.4％,黄瓜3.6％-9.1％,花生13.6％-40.2％,增产均达显著或极显著水平;施用硅肥能提高作物抗倒伏和抗病能力.水稻氮、硅配合施用.提高氮肥利用率2％左右.     

改良剂对土壤-芦蒿系统中镉行为的影响

开展了硅肥、钙镁磷肥、石灰和骨炭粉等对镉污染土壤的固定修复研究,结果表明,施用固定剂后不同程度地缓解了芦蒿吸收Cd,其中硅肥和钙镁磷肥的效果最好,在1%的施用量下,两种固定剂可使芦蒿可食部位的Cd含量降低到卫生限量标准水平以下,而其它处理在本研究条件下未能使芦蒿Cd含量降低到安全范围,固定剂抑制芦蒿吸收Cd的效果从大到小的顺序依次为:硅肥≈钙镁磷肥＞石灰≈骨炭粉＞高炉渣≈钢渣,形态提取分析表明,施用固定剂处理使土壤Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,说明促进Cd从有效态向缓效/迟效态转化是固定剂抑制芦蒿吸收Cd的重要机制.     

几种固定剂对镉污染土壤的原位化学固定修复效果

在野外现场条件下,开展了硅肥、钙镁磷肥、石灰和骨炭粉等多种材料对镉污染土壤的固定修复研究.结果表明,施用这几种固定剂后不同程度地抑制了玉米(Zea mays L.)对Cd的吸收,其中骨炭粉和石灰的效果最好,在0.5%的施用量下,这两种固定剂可使玉米可食部位Cd含量降低到安全限量标准水平.而其它处理在本研究条件下未能使作物Cd含量降低到安全范围.固定剂抑制植物吸收Cd的效果从大到小顺序依次为:骨炭粉≈石灰>硅肥≈钙镁磷肥>高炉渣≈钢渣.形态提取分析表明,施用固定剂处理使土壤Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,说明促进Cd从有效态向缓效/迟效态转化是固定剂抑制植物吸收Cd的重要机制.     

硅对水稻镉转运的抑制效应研究

为探究外源施加硅肥对水稻(Oryza sativa L.)镉积累和转运过程的抑制效应,采用盆栽试验的方法,以广西普遍种植水稻品种"中广香1号"为研究对象,在0、400、600和800 mg·kg~(-1) 4个硅肥(Na2Si O3)处理水平下,研究了不同硅肥施加量对水稻镉吸收转运及产量结构的影响。研究结果显示,糙米镉含量随硅肥用量的增加而显著下降(P0.05)。当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,糙米镉含量最低,为0.39 mg·kg~(-1),相比对照(未施硅肥)减少了32.76%。与对照相比,施用硅肥可以提高土壤p H,且土壤有效态镉的含量随着施硅量的增加而显著降低,当施硅量为800 mg·kg~(-1)时,土壤中有效态镉含量显著低于未施硅处理,降幅达10.57%。研究发现硅肥抑制糙米积累镉与硅阻碍镉在水稻各部位的转运有关,土壤施硅促进水稻根表铁膜的形成,加强铁膜对镉的吸附作用,显著地降低镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运(P0.05);随着硅肥施加量的增加,茎秆对镉的截留效果更显著,当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运因子分别较对照下降了10.34%和15.79%。此外,硅肥处理下水稻产量明显高于对照,且结实率显著增加。因此,硅肥可作为降低水稻镉积累的有效农艺措施。     

叶面施硅对水稻籽实重金属积累的抑制效应

采用盆栽方法,以硅酸钠和正硅酸乙酯为硅源分别配制纳米硅制剂,以水稻(Oryza sativa L.)品种"优优128"为供试植物,在Cd(5mg·kg-1、10mg·kg-1、50mg·kg-1三个水平)、Pb(200mg·kg-1)、Cu(250mg·kg-1)、Zn(300mg·kg-1)复合污染土壤进行种植,在水稻生长期内(苗期、分蘖期、抽穗期)进行叶面喷施纳米硅,研究纳米硅对水稻籽实生长状况及吸收重金属元素的影响,并对两种不同硅源的纳米硅的使用效果进行了比较。结果表明,随Cd污染质量分数增加,水稻百粒质量及单株穗质量均显著降低(P<0.01);Cd、Pb、Zn在籽实中质量分数均增高,而Cu在籽实中质量分数降低。金属元素在籽实中的吸收系数顺序为Cd>Zn>Cu>Pb,表明Cd极易向籽实中迁移。随土壤Cd质量分数增加,水稻籽实中各金属元素的积累量都有所降低。重金属复合污染条件下,叶面施用两种硅制剂均可以缓解水稻的毒害效应,且和施无机硅相比,施有机硅对水稻重金属毒害的缓解效果更显著。表现为叶面施用硅后,水稻百粒质量及单株穗质量均显著提高(P<0.05);且籽实中Cd、Pb、Cu、Zn的吸收量在喷施硅制剂后均显著降低(P<0.05);籽实中重金属元素的吸收系数和积累量均表现出降低的趋势。尤其是随着Cd处理质量分数的增高,施硅对重金属在籽实中积累的抑制效应越显著。这表明叶面施硅在重金属污染的水稻田污染防治中具有应用价值。文章所用的纳米硅制剂,制备简单,对于大面积推广硅肥极为有利。     

Si对盐胁迫下水稻根系活力、丙二醛和营养元素含量的影响(Effects of Si on the Index of Root Activity, MDA Content and Nutritional Elements Uptake of Rice under Salt Stress)

为深入了解盐胁迫下外源硅(Si)对水稻生长的作用,采用溶液培养法研究了外源Si对盐(NaCl)胁迫下野生型水稻和硅突变体水稻(不能正常吸收Si)营养元素和生理指标的影响.结果表明:1)外源Si可显著提高盐胁迫下两种水稻的生物量.当NaCl的浓度为100mmol·L-1时,添加1.0mmol·L-1的Si可使野生型水稻茎叶和根系干重提高12.81%和15.25%,硅突变体水稻茎叶干重提高12.31%.2)外源Si可提高盐胁迫下两种水稻茎叶和根系中营养元素含量,降低Na的含量.3)外源Si可显著降低盐胁迫下野生型水稻叶片MDA含量,但对突变体水稻叶片MDA含量影响不大.4)外源Si可显著提高盐胁迫下两种水稻的根系活力.盐胁迫下,与不加Si的对照相比,添加1.0mmol·L-1的Si可分别使野生型和突变体水稻根系活力指数提高60.47%和42.42%.     

不同水分管理下施用尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响

通过水稻盆栽实验,开展了全生育期淹水灌溉和湿润灌溉二种水分管理模式条件下,施用不同量尿素对土壤镉污染钝化修复效应及微生物结构与分布影响研究.结果表明,海泡石钝化修复下,淹水灌溉和湿润灌溉处理时,施用不同量尿素对土壤中0.025 mol·L-1HCl浸提态Cd含量无明显影响;但二乙基三胺五乙酸浸提态Cd含量均显著性降低.与海泡石单一钝化处理相比,淹水灌溉和湿润灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可使水稻根系铁氧化物胶膜中的Fe含量分别降低39.61%—55.59%和22.51%—53.63%.淹水管理下施用尿素对水稻根膜吸附土壤中Cd有抑制作用,而湿润管理下施用尿素对水稻根膜吸附土壤中Cd有激活作用.淹水灌溉和湿润灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可使水稻根系中的Cd含量分别增加36.11%—71.30%和58.20%—89.42%,水稻根系中还原型谷胱甘肽活性则分别降低30.82%—41.97%和13.47%—62.36%.淹水灌溉下海泡石钝化处理时,施用不同量尿素可以降低水稻根系中非蛋白巯基化合物含量,降幅可达13.02%—29.54%;但在湿润灌溉下海泡石钝化处理时并无明显影响.与海泡石单一钝化处理相比,淹水灌溉下钝化处理时,施用低量尿素和中量尿素时可使糙米中Cd含量分别增加28.89%和8.89%,而施用高量尿素时则使糙米中Cd含量降低22.22%;湿润灌溉下钝化处理时,施用低量尿素、中量尿素和高量尿素时糙米Cd含量与海泡石单一处理间并无明显差异.土壤微生物的非加权组平均法和主成分分析表明,实验条件下的钝化处理不会对土壤中微生物的结构与分布产生明显影响.     

煤矸石对盐碱土壤理化性质的改良效果

盐碱土壤物理结构差,植物成活率低,煤矸石具有改善盐碱土壤物理结构和化学性质的潜力,将煤矸石应用于盐碱地,能够达到煤矸石废弃资源循环利用和盐碱地改良的双重效果。为阐明煤矸石对盐碱土壤的改良效果和对土壤物理化学性质的影响,将不同用量(0、10%、20%、30%、40%、50%)和不同粒径(小粒径<1 mm、中粒径1—5 mm、大粒径>5 mm以及小中大等比例混合粒径)煤矸石施用于盐碱土壤,通过紫花苜蓿(Medicago sativa)盆栽试验,测定土壤的物理化学性质。结果表明,随着煤矸石用量的增加,紫花苜蓿株高和生物量呈现先增后减的趋势,20%用量煤矸石处理的株高和生物量分别比对照平均提高了21.45%和25.89%;团聚体平均重量直径(MWD)呈现先减后增再减的趋势;土壤饱和含水量、田间持水量呈现先稳定后降低的趋势;土壤EC值、pH值、碱解氮含量呈现持续降低的趋势,其中20%用量煤矸石处理的土壤pH比对照平均下降了0.51个pH单位;土壤总碳、总氮、总磷、有效磷含量呈现持续上升的趋势。从粒径角度考虑,对土壤EC、pH降幅以及团聚体含量、总养分、速效养分含量,小粒径>混合粒径≈中粒径>大粒径。土壤综合指数(SQI)随煤矸石用量增加先升后降;各粒径煤矸石处理下的SQI峰值大小表现为小粒径>混合粒径>中粒径>大粒径;20%用量下小粒径和混合粒径煤矸石处理的土壤SQI最高,分别比对照显著提高了68.27%和57.13%。综上,煤矸石可以改良盐碱土壤质量,促进植物生长,20%用量的小粒径和混合粒径煤矸石效果最好。     

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。     

几种有效硅测定方法对不同母质水稻土的适宜性研究

本研究以湖北省十二种典型母质发育的水稻土为对象，比较了常见几种土壤有效硅提取方法对不同母质水稻土的适宜性．研究结果表明，ｐＨ４．０酸－醋酸钠提取法对性质相差较大的不同母质水稻土的测定，不仅能反映土壤性状对有效硅含量的影响，而且测定精密度高，与其它有效硅测定方法比较，在缺硅诊断中可适用于较为广泛的水稻上类型．     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

无机硅叶面肥及土壤调理剂对水稻铅、镉吸收的影响

喷施叶面阻控剂和施用土壤调理剂是目前污染稻田治理的主要措施,针对不同污染类型、污染程度稻田研发效果较好的叶面阻控剂及土壤调理剂是研究重点。文章通过2019年的田间试验研究无机硅叶面肥及土壤调理剂对中重度铅镉复合污染稻田水稻铅镉阻控效果。共设3个处理:常规施肥处理(CK)、常规施肥+喷施无机硅叶面肥处理(L-Si)、常规施肥+施用无机硅土壤调理剂处理(S-Si)。结果表明:L-Si处理土壤中铅质量分数较对照(116.00±4.35)mg·kg-1高18.97%;S-Si处理较对照(5.51±0.06)能够显著提高稻田土壤pH值0.73,土壤中铅和镉分别较对照(116.00±4.35)、(1.89±0.03)mg·kg-1高12.07%和14.81%。L-Si处理下铅在根、叶片、稻米中富集较对照分别减少11.69%、12.40%和38.46%;镉在叶片、稻壳、稻米中较对照显著减少了18.10%、5.84%和40.84%。而S-Si处理中铅在根、茎、叶、稻壳、稻米中富集量较对照显著减少11.69%、36.93%、15.16%、23.47%和51.28%;镉在根、茎、叶、稻壳、稻米中富集量显著降低12.93%、42.28%、61.75%、59.85%和49.21%。L-Si及S-Si处理水稻产量较对照(7052.27±95.07)kg·hm^-2分别提高3.24%和4.09%。综上所述,无机硅经叶面吸收后,在减少叶片中铅富集的同时减少了根系对土壤铅的吸收,将经根系吸收的铅富集于茎和稻壳中;而在减少叶片中镉富集的同时并未减少根系对镉吸收,将经根系吸收的镉富集于根和茎中。无机硅土壤调理剂在将土壤中铅和镉固定于土壤中的同时阻隔了水稻根系对铅和镉下吸收,因此水稻根、茎、叶、稻壳、稻米中铅和镉的含量均显著降低。     

土法炼锌区基质改良对刺槐生长的影响

植被重建是废弃地污染控制的有效途径.通过苗圃盆栽试验和田间植被重建试验,研究了不同改良措施对贵州省赫章县土法炼锌污染场地土壤理化特性、重金属含量特征和刺槐（Robinia pseudoacacia）生长特性的影响,探索废弃地植被重建限制因子和基质改良途径.研究表明,废渣上植被重建的限制因子主要表现为盐碱胁迫,全氮、碱解氮和全钾含量低,重金属含量高,持水保水能力差.废渣中Pb、Zn和Cd含量高,但其活性较低.新废渣中添加矿区土壤,可导致pH值和电导率（EC）降低,盐碱胁迫减缓,持水能力提高,并显著提高刺槐在新废渣上的生长和生存能力,是废渣基质改良的有效方式.废渣经过长期淋溶后,盐碱胁迫强度显著降低,土壤有效水分增加.添加保水剂或矿区土壤能有效促进刺槐在老废渣上定植.     

施用碱渣对茶园土壤酸度和茶叶品质的影响

开展田间小区试验研究了不同施用量条件下碱渣对酸化茶园土壤的酸度和茶叶品质的影响.结果表明,施用碱渣可以显著提高土壤pH、土壤交换性盐基和盐基饱和度,降低土壤交换性酸和交换性铝含量,并使土壤中钙、镁养分保持合理比例.施用碱渣提高了茶叶中茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸和叶绿素含量,降低了茶叶中铅含量,使茶叶品质得到改善.碱渣施用量为4 500 kg·hm-2时,可将土壤pH值调节至5.51,达到最适合茶树生长的酸度条件,该条件下生产的茶叶品质也最佳,茶叶茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸和叶绿素含量分别比对照提高22.5%、27.8%、34.9%、69.0%和52.1%,而Pb含量下降51.2%.     

Bradford法测定土壤球囊霉素相关蛋白的影响因子

土壤球囊霉素相关蛋白(glomalin-related soil protein,GRSP)是评价土壤健康的重要指标。研究了土样粒径、贮存条件和高温提取后离心延误时间3个影响因子对采用Bradford法测定GRSP含量的作用效果。结果表明,土样粒径对易提取GRSP(EEG)的提取测定影响显著,过0.074 mm孔径筛土样中提取出的EEG含量高于过0.149、0.25、1 mm孔径筛的土样;总GRSP(TG)含量的测定结果对土样粒径的变化没有明显响应,测定TG含量可采用过1 mm孔径筛的土样。贮存条件影响EEG和TG含量的测定,有机质含量低的土样室温保存18个月条件下测得的EEG含量低于-20℃保存条件下;有机质含量高的土样室温保存条件下测得的EEG含量高于-20℃保存条件下;室温保存条件下3个有机质含量水平的土样TG含量均高于-20℃保存条件下。不同样品保存方式间3个有机质含量水平的土样EEG或TG含量差异均显著。为减小有机质降解等的影响,宜低温保存土样。提取后延误离心将导致EEG含量测定值降低,因此延误时间以控制在1 h之内为宜;离心延误2 h内不同延误时间之间测得的TG含量无显著差异。