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.     

叶面硒肥与海泡石钝化对水稻镉硒累积的影响

通过大田试验,研究叶面喷施硒肥以及配合海泡石钝化处理对水稻镉和硒累积的影响。试验结果表明,叶面硒肥能够降低早稻和晚稻地上部镉的含量,早稻和晚稻水稻糙米、颖壳和秸秆中镉含量分别比对照降低了13.0%~23.5%、4.00%~36.5%和4.50%~18.5%左右;单独撒施海泡石能够显著降低水稻地上部镉含量,早稻和晚稻糙米、颖壳和秸秆镉含量分别比对照降低了65.0%~76.0%、61.0%~62.5%和59.0%~73.0%左右;而与单施海泡石处理相比,叶面硒肥配合海泡石处理能够进一步降低早稻水稻各部位镉的含量,水稻糙米、颖壳和秸秆镉含量分别比对照降低了74.0%~83.6%、67.0%~77.0%和74.5%~80.0%左右,且糙米中镉含量能够降到低于稻谷镉的安全限量0.2 mg/kg以下。此外,在水稻不同生育期喷施叶面硒肥,在降低镉含量的同时也显著提高了早稻和晚稻地上部各部分中硒的含量,早稻和晚稻糙米中硒含量分别为对照处理的6.70~6.90倍和5.10~5.50倍。因此,大田试验结果表明叶面硒肥配合海泡石钝化处理能作为一种非常有效的水稻镉污染阻控和稻米富硒技术。     

不同锰处理对镉胁迫下2种油菜重金属累积和根系形态的影响

采用水培试验,研究Cd胁迫(10μmol·L~(-1))条件下,不同浓度Mn(0,0.1,1,10,100μmol·L~(-1))处理对2种镉累积能力不同的油菜生物量、Cd和Mn含量以及根系形态参数的影响。结果表明,与正常营养处理Mn1相比,缺Mn和Mn过量处理显著降低2种油菜的地上部和镉低积累油菜"华骏"的根部生物量,而对普通油菜"寒绿"的根部生物量没有显著影响。与Mn1处理相比,缺Mn处理下2种油菜的Cd累积总量和"华骏"地上部Cd含量显著降低;Mn过量处理下2种油菜根部和地上部Cd含量均呈升高趋势,2种油菜的Cd累积总量无显著变化或显著降低。随Mn处理浓度升高,2种油菜地上部和根部Mn含量显著升高,缺Mn处理下2种油菜根部的Mn含量低于Mn缺乏的临界值。与Mn1处理相比,缺Mn处理下"华骏"的根长、表面积、体积、平均直径和根尖数显著降低;Mn过量处理下"寒绿"的根长以及"华骏"的根系表面积、体积显著降低;缺Mn处理下2种油菜细根表面积所占的比例增加,粗根表面积比例降低;Mn过量时,"寒绿"的粗根表面积比例增加,细根比例降低,而"华骏"则相反。总的来看,缺Mn处理影响油菜根系和地上部生长,减少地上部Cd含量和植株Cd累积总量;Mn过量处理下油菜生长也受到抑制,但是油菜地上部和根部Cd含量有所升高;2种油菜的根系形态学参数在不同Mn处理下变化规律不同,表现出不同的响应策略。     

水稻土对磷的吸持能力及环境风险研究

以湖南Cd污染区水稻土为供试土壤,研究了土壤活性Al(Al_(ox))、活性Fe(Fe_(ox))、磷吸持指数(PSI)、吸持饱和度(DPSS)和释放风险指数(ERI)及其相关性关系.结果表明:供试水稻土中Al_(ox)和Fe_(ox)含量变异性较大,分别为55.67~1495.90 mg·kg~(-1)和1.50~13.63 g·kg~(-1),但有效磷含量变化幅度不大.水稻土吸持磷能力较弱,全部样品中PSI均低于30,但水稻土磷的吸持饱和度较低,85%的土壤样品DPSS低于磷淋失临界值(15%),且磷释放失风险(ERI)较小.水稻土中Al_(ox)含量和Fe_(ox)含量与PSI存在显著正相关关系(p0.05),而与DPSS之间表现为显著负相关关系(p0.01),DPSS和PSI呈现为显著负相关关系(p0.01).     

黄淮海地区鸡粪有机肥重金属含量特征及环境风险

本文调查黄淮海地区5省2市120种商品鸡粪有机肥样品,分析测定有机肥中Cu、Cd、Pb、Zn和As含量、形态分布以及浸提毒性.结果表明,有机肥中重金属含量差异较大,表现为ZnCuPbAsCd,与有机肥行业标准相比,Cd、As、Pb存在超标现象,分别为6.7%、47.05%和14.28%,不同省市间重金属含量差异明显.有机肥中Cd、Zn主要以铁锰结合态存在,分别占37.3%和43.79%(质量分数),而残渣态Pb、有机结合态Cu,交换态As比例较高.有机肥中TCLP-Zn、-Cu、-Cd、-Pb和-As含量分别为41.11、3.33、0.07、1.25和0.21 mg·kg~(-1),有机肥中Zn和Pb含量超标数为6和5个,分布在河北省和江苏省.有机肥中Zn、Cu、Cd和As总量与TCLP提取态含量存在显著相关性(P0.05).按鸡粪有机肥年施肥量15t·hm-2推算鸡粪有机肥安全使用年限:河南天津安徽=山东=江苏河北北京.     

消落带夏冬季土壤溶解有机质的组成特征及来源

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)普遍存在于土壤、沉积物和水体中,在环境地球化学和全球碳循环中发挥重要作用。消落带独特的"干湿交替"使土壤有不同的季节特征,但有关不同季节土壤DOM的性质、组成及来源差异还未见报道。利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)相结合的方法,分析了丹江口库区消落带表层土壤DOM在不同季节的组成、结构,并对其来源进行解析。结果表明,不同季节消落带土壤DOM的组成特征存在一定差异。冬季土壤的有色溶解性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)浓度、土壤DOM的芳香性、缩合度、腐殖化程度、所含疏水性组分都高于夏季土壤,但参与光漂白的活性要低于夏季土壤。荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)表明该区土壤DOM的来源在不同季节都有明显的自生源特征,且腐殖化程度和生物可利用性都不高,并未表现显著差异。该区土壤DOM存在两个主要的荧光峰:紫外光区类富里酸峰、可见光区类富里酸峰和类腐殖酸峰。研究提出消落带淹水期间产生的DOM对水环境有很大影响,以内源为主的库区在水质改善的过程中需加强对内源物质的管控。这些研究结果可为消落带的水体修复和污染物的迁移转化提供科学依据。     

不同氮磷钾肥对海泡石钝化修复镉污染土壤的稳定性研究

选取尿素、碳铵、普钙、钙镁磷肥、KCl和K_2SO_4为典型化肥,以海泡石为钝化材料,通过连续2 a水稻盆栽试验研究了施用不同化肥对海泡石钝化修复镉污染土壤稳定性的影响。结果表明,添加海泡石后水稻糙米中w(Cd)显著降低,第1年和第2年的降幅分别为41.4%和32.7%。在海泡石钝化的基础上施碳铵和钙镁磷肥在连续2 a试验内均降低了糙米中w(Cd);第1年的降幅分别为28.4%和26.9%;第2年的降幅分别为2.1%和11.4%。KCl和普钙在2 a内均增加了糙米中w(Cd),其增幅分别为31.6%、39.3%(第1年)和9.24%、53.8%(第2年)。施尿素第1年使水稻糙米中w(Cd)降低了49.93%;第2年使水稻糙米中w(Cd)增加了23.51%。施K_2SO_4第1年使水稻糙米中w(Cd)增加了36.57%;第2年降低了3.29%。此外,第1年海泡石对Cd的稳定效率远远大于第2年。但2 a均能对Cd污染土壤起到良好的钝化修复效果,第1年试验结果显示,添加不同肥料均降低了Cd的稳定性,其中钙镁磷肥的降低幅度最小,KCl的降低幅度最大;第2年尿素和碳铵使Cd的稳定率分别降低了4.54%和10.2%;而钙镁磷肥、普钙、KCl和K_2SO_4使Cd的稳定效率均有所增加。综合考虑不同肥料对水稻糙米中Cd的富集以及不同肥料对海泡石钝化能力的稳定性的影响,在海泡石钝化修复Cd污染土壤过程氮磷钾肥分别推荐使用碳铵、钙镁磷肥和K_2SO_4。     

天津污灌区菜地土壤团聚体中有机碳和重金属含量特征

以天津某污灌菜地土壤为研究对象,分析干筛法所得不同粒径土壤团聚体颗粒中有机碳及重金属含量特征.结果表明,土壤团聚体粗大颗粒(2 mm)含量最大,约为70%.0.25～0.5 mm粒级团聚体中Cu、Zn、Cd和Pb含量最高,Cr含量在5～8 mm粒径团聚体中最高,As在不同颗粒中含量差异较小,不同重金属元素含量随土层深度增加而减小.污灌土壤中重金属富集因子表现为Cd Pb Zn Cu Cr As,在0.25～0.5 mm粒级团聚体颗粒中Cu、Zn、Cd和Pb分布因子最高,而5～8 mm粒径团聚体中重金属负载因子最大.土壤有机碳含量整体上随团聚体粒径增加表现为先增加后降低,不同粒径团聚体中Cu、Cd、Pb和As含量与有机碳含量呈显著正相关(p0.05).     

调理剂+淹水措施对Cd污染稻田控Cd效果分析

为探明淹水措施、基施湘润邦土壤调理剂、矿物硅肥+喷施叶面肥、石膏粉以及综合处理对不同污染土壤修复效果和作用机制,通过在3个不同类型Cd污染耕地布置小区试验,研究了单一处理及综合措施对阻控污染耕地稻米吸收累积Cd的影响.结果表明,淹水措施、单一施用调理剂、综合施用结合淹水处理能降低土壤有效态Cd和水稻各器官Cd含量,土壤有效态Cd降低6. 58%～30. 01%,糙米Cd含量降低12. 65%～68. 68%,降低效果为综合处理(T6)基施石膏粉(T5)基施湘润邦土壤调理剂(T3)矿物硅肥+喷施叶面肥(T4)淹水处理(T2)(以两季水稻糙米Cd含量降低效果平均值计算).试验中5个处理使水稻各部位富集系下降,是引起糙米Cd含量下降的主要原因之一.根据田间小区试验显示,基施湘润邦土壤调理剂、矿物硅肥+喷施叶面肥和石膏粉组配施用结合淹水措施可作为Cd污染耕地稻米Cd阻控的有效方法.     

镉胁迫对水稻生长发育的影响及伤流液与稻米镉含量的相关性研究

立足于我国水稻受镉污染的实际情况,研究镉胁迫对水稻生长发育的影响,并探讨伤流液镉含量与稻米镉含量之间的关系,为镉污染地区稻米安全生产提供数据支持和科学指导。采用营养液培育试验方法,选择中嘉早17和泰优390两个水稻品种,设置CK(0μg·L~(-1))、Cd10(10μg·L~(-1))、Cd50(50μg·L~(-1))、Cd200(200μg·L~(-1))、Cd500(500μg·L~(-1))和Cd1000(1 000μg·L~(-1)) 6个Cd浓度处理,分析不同浓度镉胁迫对水稻生长发育的影响以及各部位镉含量与糙米镉含量的相关性。结果表明,与CK相比,ρ(Cd)≤10μg·L~(-1)处理对水稻生长有促进作用,但未达显著水平(P0. 05),当ρ(Cd)10μg·L~(-1)时有抑制作用,Cd浓度越高,抑制作用越明显。水稻各部位镉含量随着镉胁迫浓度的增大而增大,伤流液中镉含量增加幅度与各部位变化趋于一致。伤流液镉含量与糙米镉含量之间存在极显著正相关(P0. 01),且在分蘖期伤流液镉含量能较好地用于预测水稻镉毒害程度。