农地土壤重金属Pb和Cd有效性测定方法的筛选与评价

作物重金属累积主要受土壤中重金属有效性的制约,由于土壤种类和污染特征的差异,目前尚无公认的有效态测定方法.为筛选建立适宜土壤铅（Pb）和镉（Cd）有效性评价的方法,本文选择重庆市4种性质差异较大的典型农地土壤：酸性紫色土、中性紫色土、石灰性黄壤和钙质紫色土,系统比较了氯化钙（CaCl₂）、醋酸铵（NH₄OAc）、盐酸（HCl）、乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）和二乙基三胺五乙酸（DTPA）这5种化学提取方法与梯度扩散薄膜技术（DGT）对供试土壤Pb和Cd的提取能力,并以黑麦草为指示植物开展盆栽试验,探讨不同提取剂提取量与植物Pb和Cd累积能力的相关性,进而综合评价不同方法的适宜性.结果表明,不同提取方法对Pb和Cd的提取量存在明显差异：酸性紫色土和石灰性黄壤中以HCl-Pb提取态含量最高,中性紫色土和钙质紫色土中则以EDTA-Pb提取态含量最高;除钙质紫色土以EDTA-Cd提取态含量最高外,其余3种土壤则是以HCl-Cd提取态含量最高.考虑提取量与植物吸收量之间的相关关系,在相同类型土壤上,可选择除CaCl₂外的5种提取方法作为Pb的评价方法,Cd则是6种提取方法均较适合.在不同类型土壤中,EDTA-Pb提取态和DGT-Cd提取态含量与黑麦草地上部Pb和Cd含量相关性最高,相关系数分别为0.941和0.919,说明EDTA提取适用于不同类型土壤间Pb生物有效性的比较与评价,而Cd则以DGT技术最好,化学提取剂中以HCl较为适宜.     

水分管理对稻田土壤铁氧化物形态转化的影响及其与镉活性变化的耦合关系

稻田土壤水分管理过程中铁氧化物的形态转化对土壤镉（Cd）活性和水稻Cd累积具有重要影响.以西南地区紫色水稻土为研究对象,通过室内培养试验,探讨了淹水管理方式（持续淹水,CW;干湿交替,DW）联合铁氧化物（针铁矿,G-Fe;铁粉,Fe）施用对Cd污染土壤的pH、氧化还原性质（Eh、pe+pH）、铁氧化物形态转化和Cd有效性变化的影响,分析了水分管理驱动下铁氧化物形态转化与土壤Cd活性演变的耦合关系.结果表明CW管理可显著降低土壤Cd有效性,淹水93 d后DTPA-Cd降低了17.7%~39.2%,CW联合Fe或G-Fe施用显著提升了对土壤Cd的钝化效果,其中G-Fe短期钝化效果好,淹水14 d后DTPA-Cd的含量较对照降低24.3%,而Fe则可持续钝化土壤Cd,淹水93 d后DTPA-Cd的降幅为39.2%,干湿交替下施用铁氧化物则对土壤Cd无钝化效应.相关性分析表明,无定形铁（Fe_o）的形成（P<0.01）是驱动土壤Cd有效性变化的主要原因：CW使土壤pH逐渐降低并稳定在7.4左右,且土壤保持还原状态,促进了土壤铁氧化物由结晶态（Fe_c）向Fe_o转化,进而促使Cd由可交换态向铁锰结合态转化,并最终导致Cd有效性降低;CW联合Fe、G-Fe施用显著提升了Fe_o的含量和比例,从而强化了对土壤Cd的钝化效果.研究结果揭示了水分管理联合铁氧化物施用对稻田土壤Cd活性的调控效应和机制,为Cd污染稻田土壤安全利用中水分优化管理和含铁钝化剂施用提供了科学依据.     

磷、锌和镉交互作用对小白菜生长和锌镉累积的影响

利用不同元素之间的交互作用是控制作物重金属积累的有效手段.采用交替固定两因子的单一因子水平设计,以中性紫色土为材料,进行盆栽试验,探讨磷（P）、锌（Zn）和镉（Cd）不同水平组合对小白菜生长、抗氧化酶活性和Zn、Cd积累的效应和机制,为Cd污染土壤中蔬菜安全生产提供依据.结果表明,适量P和Zn的添加均能促进小白菜生长、抑制Cd在小白菜中的累积,但两者作用机制不同：P主要通过降低土壤中Cd的有效性和提高小白菜抗逆性减少小白菜对Cd的吸收,而Zn主要通过促进作物生长的稀释作用和植物体内生理拮抗作用抑制小白菜Cd的累积;外源添加1 mg ·kg^-1 Cd胁迫时,小白菜抗氧化胁迫能力受到显著抑制,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性下降,丙二醛（MDA）大量积累;P和Zn均可提高CAT活性而提高小白菜抗氧化胁迫能力,缓解Cd毒害,而对POD活性影响不大;外源添加P和Zn与Cd胁迫含量比ω（Cd）：ω（Zn）：ω（P）为1 ：10 ：200时,小白菜产量最大（55.72 g ·pot^-1）,且可食部Cd含量低于国家绿叶蔬菜中Cd限量50 μg ·kg^-1的标准要求（GB 2762-2017）;增加P和Zn占比,Cd积累量进一步下降,但小白菜产量降低.因此适当施用P和Zn肥可降Cd并增产,实现蔬菜的安全生产.     

西南地区典型土壤酸化特征及其与重金属形态活性的耦合关系

采用空间代替时间的方法,采集了西南地区主要类型和不同酸化阶段的土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,结合小白菜盆栽生物试验,探讨土壤酸化和重金属形态活性变化的耦合关系.结果表明,紫色土和黄壤随着土壤酸化程度增加,土壤交换性盐基离子降低,由交换性Ca²⁺流失引起.不同酸化阶段紫色土和黄壤对酸敏感性差异较大,紫色土在pH>7.50和pH<4.50时,酸缓冲容量较大;黄壤酸缓冲容量和土壤交换性盐基离子含量呈较强的相关性,且随着酸添加量增加,酸缓冲容量的增大倍数和土壤盐基离子消耗速率有关.重金属Cd和Pb在土壤中的赋存形态和土壤类型、酸化程度紧密相关,紫色土与黄壤中Cd和Pb主要以可交换态和残渣态为主,且随土壤酸化程度增加交换态占比增加,残渣态占比减少;红壤中以残渣态和Fe-Mn结合态为主,Cd的Fe-Mn结合态分别是紫色土和黄壤的2.15倍和1.73倍,Pb的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的4.30倍和3.91倍,与红壤铁含量较高有关.盆栽试验表明土壤酸化一定程度上抑制小白菜的生长量,酸化严重的黄壤(pH<5.70)中小白菜生物...