改性酒糟生物炭对紫色土壤镉形态及水稻吸收镉的影响

生物炭及改性生物炭已被广泛应用于重金属污染农田土壤修复领域.为探寻经济有效的镉（Cd）污染酸性紫色土壤修复改良材料,将酒糟制成酒糟生物炭（DGBC）,并用纳米二氧化钛（Nano-TiO₂）对其改性,制得两种改性酒糟生物炭TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC,采用水稻盆栽试验研究不同生物炭和不同施用量（1%、3%、5%）处理对土壤理化性质、养分含量、Cd赋存形态与生物有效性、水稻生长与Cd富集的影响.结果表明：①施用DGBC显著提高了酸性紫色土pH、CEC和养分含量,且TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC效果更好.②DGBC和改性DGBC使土壤Cd形态由可溶态向难溶态转变,残渣态Cd相较对照增加了1.22%~18.46%.土壤Cd生物有效性显著降低,DGBC、TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC分别使有效态Cd降低11.81%~23.67%、7.64%~43.85%和19.75%~55.82%.③施用DGBC和改性DGBC提高了水稻产量,DGBC、TiO₂/DGBC和Fe-TiO₂/DGBC在3%添加量时水稻产量最高,分别为30.60、37.85和39.10 g·pot^-1,是对照的1.13、1.40和1.44倍.水稻各部位Cd含量显著降低,施用3种生物炭时水稻籽粒ω（Cd）分别为0.24~0.30、0.16~0.26和0.14~0.24 mg·kg^-1,TiO₂/DGBC在5%、Fe-TiO₂/DGBC在3%和5%添加量时,水稻籽粒ω（Cd）低于0.2 mg·kg^-1,符合国家食品中污染物限量标准（GB 2762-2022）.总体来看,Nano-TiO₂改性DGBC通过自身的吸附作用和影响土壤Cd形态分布有效降低了土壤Cd生物有效性,从而降低了水稻对Cd的吸收,同时促进了水稻生长,提高水稻产量.是一种具有潜在应用前景的Cd污染土壤修复改良材料.研究结果可以为Cd污染酸性紫色土农田修复和农业安全生产提供科学依据.     

湘东丘陵区不同类型土壤活性碳组分的剖面分布与差异

土壤活性碳组分是土壤健康变化的指示器。选取湘东丘陵区3种不同母质发育的林地土壤（紫色土、板岩红壤和花岗岩红壤）,研究土壤颗粒有机碳（POC）和溶解性有机碳（DOC）的剖面分布规律,并分析POC、DOC与土壤有机碳（SOC）、土壤质地的关系。结果表明：土壤剖面POC、DOC质量分数分别介于0．29～3．87g·kg。和15．01～311．34mg·kg^-1,随剖面加深而大幅降低。土壤剖面POC储量介于8．61一16．54t·hm^-2,以花岗岩红壤最高,板岩红壤最低;而DOC储量介于380．76～1184．83kg·hm^-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。POC占SOC的比例（POC／SOC）介于6．42％～46．25％,其中紫色土和板岩红壤POC／SOC随土层加深而降低,而花岗岩红壤则完全相反。DOC占SOC的比例（DOC／SOC）介于O．35％～3．02％,其中紫色土DOC／SOC随土层加深而降低,板岩红壤与花岗岩红壤DOC／SOC则以B层最高。由此可见,不同母质发育的土壤类型,碳库质量和脆弱程度不一。从维持地力和环境健康的角度,应对不同母质发育的土壤制定不同的开发利用方案。     

紫色土小流域土壤及氮磷流失特征研究

紫色土区土壤及其养分流失对长江水环境产生严重威胁。然而,有关该地区自然降雨侵蚀下土壤及氮磷流失规律的研究却较为少见。以紫色土农田利用为主小流域为研究对象,监测自然降雨侵蚀下土壤及其氮磷的流失过程,以期服务于流域尺度土壤及养分流失的模拟与控制。结果表明,次降雨径流含沙量与流量的变化基本同步,峰值含沙量往往出现在峰值流量处或略有提前,此后,含沙量迅速降低。硝态氮流失浓度与流量的变化成反比,峰值流量处流失浓度一般达到最低,此后,随着流量的降低,其流失浓度存在较为明显的升高过程。铵态氮与水溶性磷的流失表现为剧烈波动的变化特征。氮素流失的主要形态是硝态氮,其占到次降雨无机氮流失总量的88%～97%。     

聚丙烯酰胺对紫色土中磷素吸附特征的影响

通过等温吸附实验分别研究了特定磷质量浓度下系列PAM用量和系列磷质量浓度下特定PAM用量对磷素在土壤中吸附特征的影响.试验表明,土壤经过PAM处理后其对磷素的吸附性能发生了明显改变.施用PAM使紫色土磷的吸附量降低,PAM用量较低时,吸附量随PAM用量的增加而减少,并且在0.1%～0.5%PAM内两者之间达到极显著负相关.紫色土磷最大吸附量为277.8 靏穏-1 ,0.1%、0.2%、0.4%PAM处理后紫色土对磷的最大吸附量均降低,分别为263.28 靏穏-1、227.38 靏穏-1、212.88 靏穏-1,但吸附强度却没减弱,甚至得到加强.PAM通过改变土壤集结状态和表面性质对土壤磷慢速吸附阶段产生了显著影响,但对快吸附阶段无明显影响.     

3种材料添加对紫色土吸附四环素的影响

采用批量处理法探究活性硅酸钙（S）、膨润土（B）、硅藻土（D）的添加对紫色土（P）吸附四环素（TC）的影响。结果表明：各供试土样对TC的吸附符合Langmuir模型，最大吸附量qm在564 mmol/kg~5413 mmol/kg之间，且当材料添加质量分数为5%时土样对TC吸附效果最佳；相同材料添加比例下，土样对TC的吸附量均呈现出P-B＞P-S＞P-D＞P；热力学参数表明，TC吸附是一个自发、吸热和熵增的反应，当pH值为5、离子浓度为01 mol/L时吸附量达到最大。     

入侵植物凋落物浸提液对紫色土吸附金霉素的影响

用3种入侵植物的地上(O)和地下(U)凋落物浸提液(Le)对紫色土进行修饰，采用批处理法研究各Le修饰土样对金霉素(CTC)的等温吸附特征，分析pH值、离子强度和温度对CTC吸附的影响。结果表明：各Le修饰紫色土对CTC的吸附等温线最适用于Freundlich模型描述；当pH值为2，离子强度为0.1 mol/L和试验温度40 ℃时，一年蓬(Conyzaannumus)Le修饰紫色土对CTC的吸附效果最佳，最大吸附量为1.68 mmol/kg~7.94 mmol/kg；当Le修饰比例为100%时，OLe和ULe修饰紫色土对CTC的吸附量均达到最大，且OLe修饰紫色土对CTC的吸附效果相比ULe更佳。     

有机-无机肥配施对紫色土坡耕地氮素淋失的影响

通过坡地渗漏小区定位试验,研究总施氮量相同情况下,施肥方式对紫色土坡耕地氮素淋失的影响.结果表明,有机-无机肥配施会影响紫色土硝酸盐向下累积过程,显著降低紫色土坡耕地硝酸盐累积量.渗漏液中硝态氮含量在0.15～46.99mg·L-1之间,占总氮含量的66.4%～96.3%;总氮淋失量在(4.05±0.37)～(37.82±0.86)kg.hm-2之间,占当季施氮量的2.7%～25.2%.在维持总施氮量相同的条件下,与常规氮磷钾施肥相比,农家肥、秸秆与化肥配合施用的渗漏液总氮含量分别降低了71.0%、61.4%,总氮淋失量分别降低了48.1%、31.6%.这表明有机-无机肥配施能显著降低紫色土坡耕地氮素淋失量,对有效控制紫色土区浅层地下水硝酸盐污染具有重要作用.     

两性修饰磁化炭对紫色土吸附菲的增强作用

为了验证两性修饰磁化炭材料对紫色土吸附菲的增强作用,采用共沉淀负载Fe_3O_4法和湿法有机负载分别制备了磁化炭(MC)和不同十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰比例的两性修饰磁化炭(BS+MC),将其以1%的质量比加入到紫色土(PS)中,分别形成PS_(MC)和PS_(BS+MC)混合样品,批处理法研究各混合样品对菲的等温吸附和热力学特征,并对比了不同温度、离子强度和pH值对菲吸附的影响。结果表明:(1) MC和BS-MC材料的添加均增强了PS对菲的吸附能力,菲吸附量呈现PS_(200BS+MC)> PS_(150BS+MC)> PS_(100BS+MC)> PS_C> PS_(MC)> PS_(50BS+MC)> PS_(25BS+MC)> PS的趋势,PS_(BS+MC)对菲的吸附量随着添加材料上BS-12修饰比例的增加而增加。(2)菲在各供试土样上的吸附均表现为增温负效应(物理吸附),溶液pH值变化仅对PS_(150BS+MC)和PS_(200BS+MC)吸附菲有显著影响。离子强度增大不利于各供试土样对菲的吸附。(3) Henry模型适用于描述菲在供试土样上的等温吸附,且该过程呈现自发的、焓减和熵增的特征。从PS_C到PS_(MC)再到PS_(BS+MC),吸附过程呈现自发性、放热量和混乱度均增大的特征。     

紫色土丘陵区畜禽养殖场土壤中抗生素抗性基因分布特征

鉴于紫色土高垦殖丘陵区土壤中抗生素抗性基因的潜在生态环境风险,本研究采用高通量荧光定量PCR技术,分析了抗生素抗性基因在不同类型畜禽养殖场(养猪场、养鸡场和养牛场)土壤中的丰度和多样性.结果表明,3种养殖场土壤中共检出79种抗生素抗性基因和5种可移动基因元件,其中多重耐药类基因是养殖场土壤中丰度最高的耐药基因.不同养殖场土壤中抗生素抗性基因的丰度和多样性均表现为养鸡场和养猪场样品高于养牛场土壤,且3种养殖场土壤样品中的抗性基因表现出不同的类别分布特征.养殖场土壤中较高的可移动基因元件丰度,及其与抗生素抗性基因丰度显著的相关性(P0. 05)说明,可移动基因元件可能促进了抗生素抗性基因在养殖场土壤中的迁移和扩散.     

化肥减量对紫色土坡耕地磷素流失的影响

采用人工径流小区对紫色土坡耕地降雨产流、磷素流失浓度进行定点观测,研究不施肥(CK)、常规施肥(T1)、优化施肥(T2)、化肥减量配施秸秆(T3) 4种不同处理对紫色土坡耕地磷素在地表径流、壤中流中流失的影响.结果表明,壤中流是紫色土坡耕地的主要产流方式,占比高达70%以上,其中磷素主要通过泥沙、地表径流2个途径流失.化肥减量配施秸秆处理的全磷流失通量为0.412kg/(hm²·a),相比其他施肥处理下降了29.37%~62.62%;正磷酸盐流失通量表现为优化施肥>常规施肥>化肥减量配施秸秆>不施肥,其地表径流流失通量占比达到55.35%~84.65%;化肥减量配施秸秆处理下地表径流中颗粒态磷流失通量最低,为0.032kg/(hm²·a),相比于常规施肥和优化施肥处理,显著下降了70.92%和60.28%;化肥减量配施秸秆处理不仅对地表径流中的磷素流失具有很好的消减效应,对壤中流中的磷素流失同样具有很好的消减效应,配施秸秆处理下壤中流全磷平均流失通量最小,为0.031kg/(hm²·a).因此,化肥减量配施秸秆对于控制三峡库区紫色土坡耕地磷素流失,降低库区农田土壤污染和水体富营养化风险具有可行性.