改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤钝化修复效应和土壤环境质量的影响

通过大田示范试验,研究了钙基改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤的钝化修复效应及对土壤理化性质、团聚体结构、土壤酶活性和玉米体内Cd累积特征的影响.结果表明,向弱碱性土壤中添加改性生物炭提高了土壤pH值、有效态阳离子交换量和有机质含量.与对照相比,添加钙基改性生物炭后土壤有效态Cd（DTPA-Cd）含量的降幅达到12.0%~30.2%,且Cd赋存形态由活性较高的可交换态和可还原态向更稳定的残渣态转变.改性生物炭的施加明显降低了Cd在植物体内富集的风险,玉米根、茎、叶和籽粒中Cd含量明显受到抑制,3种玉米品种籽粒中Cd含量较对照分别下降了52.65%~72.56%（郑单958）、37.54%~50.80%（蠡玉16）和23.60%~51.20%（三北218）.添加改性生物炭在一定程度上改善了土壤环境质量,土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性随着改性生物炭施加量的增加呈逐渐升高的趋势.改性生物炭处理下,5~8 mm和2~5 mm粒级团聚体所占比例增加,而≤ 0.25 mm粒级团聚体占比有所下降,团聚体平均几何直径（GMD）和平均质量直径（MWD）分别增加了10.35%~29.34%和13.20%~27.03%,显示土壤团聚体稳定性增加.玉米籽粒中（郑单958）Cd含量与土壤有效态Cd含量呈显著负相关关系（p<0.01）.研究表明,钙基改性生物炭在钝化修复弱碱性Cd污染土壤和改善土壤环境质量方面具有一定的研究前景和可行性.     

纳米富勒烯对土壤酶活性和微生物群落的影响

采用室内暗培养试验,研究了纳米富勒烯对土壤呼吸强度、酶活性及微生物结构群落多样性的影响.结果表明,添加纳米富勒烯抑制了土壤呼吸强度(p0.05),较对照处理CO_2累积量降低了1.2%～11.3%.纳米富勒烯显著抑制了土壤脲酶活性(p0.05),与对照相比,降低了19.1%～33.7%,土壤脱氢酶活性整体上表现为随纳米富勒烯添加量增加先增加后降低的趋势.与之相反,添加不同剂量纳米富勒烯整体上提高了土壤碱性磷酸酶活性,但差异不明显(p0.05).利用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids, PLFAs)分析发现,添加纳米富勒烯(10～500 mg·kg~(-1))后土壤总PLFAs含量较对照降低了3.6%～27.3%,在低剂量(≤50 mg·kg~(-1))纳米富勒烯处理下革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、细菌含量均有所提升,而当纳米富勒烯剂量达到500 mg·kg~(-1)时,土壤微生物数量在不同程度上受到抑制.土壤微生物生态学指数(Shannon、Simpson和Pielou指数)、聚类分析(Cluster analysis)、主成分分析(Principal component analysis)均显示纳米富勒烯对土壤中微生物群落多样性产生了负面影响.     

锰基改性生物炭对弱碱性Cd污染土壤团聚体结构以及Cd含量特征的影响

通过田间试验,探究锰基改性稻壳生物炭对弱碱性Cd污染土壤有机碳含量、团聚体结构以及团聚体各粒级的Cd质量负载和有效态含量的影响.结果表明,施加改性生物炭,土壤有机碳含量表现为随着改性生物炭施加量的增加而呈现出逐渐升高的趋势,较对照增加了3.2%～32.0%.改性生物炭对土壤团聚体的分布结构和稳定性具有改良作用,增加了大团聚体(5～8 mm和2～5 mm粒级)所占的质量分数,微团聚体(≤0.25 mm)则受到抑制,土壤团聚体平均质量直径(GWD)、几何平均直径(MWD)和土壤团粒结构体(R_(0.25))较对照分别增加了15.1%～20.3%、 8.1%～22.4%和0.43%～7.6%.Cd含量主要富集在团聚体小颗粒中,其在土壤团聚体各粒级的质量负载随粒径的减小而逐渐增大.Cd分布因子在0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒级中表现出明显富集状况,而在5～8 mm和2～5 mm粒径中表现出明显亏损状态.与对照相比,添加改性生物炭降低了全土和土壤团聚体各粒级中DTPA-Cd含量,其中在5～8、 2～5、 0.5～1.0和0.25～0.5 mm粒径中分别降低了7.6%～15.1%、 15.6%～24.3%、 3.6%～13.8%和11.6%～13.7%(P0.05).总体而言,改性生物炭不仅对污染土壤团聚体的结构具有良好的优化作用,而且能够降低不同粒径土壤中Cd有效态含量,达到阻控修复Cd污染的目的.