硅质钝化材料与促生菌剂组合施用对水稻累积镉效应研究

在镉污染土壤的钝化修复应用中,由于钝化材料一般不具有特异选择性,在钝化重金属的同时往往会同步钝化土壤中的养分,从而导致作物的生长受到抑制。基于课题组前期研发的对Cd具有强吸附能力的改性钼矿和改性泥岩等两种硅质材料和一种兼具解磷、促生长作用的促生芽孢杆菌菌剂在田间试验条件下验证其降低水稻累积Cd效应的影响,并对钝化材料和功能菌剂的组合应用效果进行评价。结果表明,未添加促生菌剂的处理下土壤有效磷含量与对照组之间无显著差异,而单施促生菌剂及其与改性泥岩组合处理均显著增加了土壤的有效磷含量,增幅分别为21.6%和37.8%。各修复处理对稻米产量的增产效果排序为:改性泥岩+促生菌剂促生菌剂改性泥岩改性钼矿,增产幅度为0.5%-8.8%,其中改性泥岩+促生菌剂的增产效果达到显著水平,而改性钼矿+促生菌剂未表现出增产效应。各修复处理均显著地降低了稻米中Cd含量,降低效果排序为:改性钼矿改性钼矿+促生菌剂改性泥岩改性泥岩+促生菌剂促生菌剂,降低幅度为35.3%-65.0%。除单独施用促生菌剂处理外,其他处理实施后水稻籽粒Cd含量均低于国家食品安全标准限量值(0.2 mg·kg~(-1))。采用的改性钼矿的作用机理主要是通过降低Cd从土壤向根系的迁移,而改性泥岩的作用机理处理降低Cd从土壤向根系的迁移外,还会通过增加Cd在茎叶中的滞留效应达到降低籽粒Cd累积的效果。综合组合处理对土壤养分的活化和对水稻的促生效果,在该研究试验用地上,具有弱碱性的改性泥岩与促生菌剂的技术集成是一种兼具促生和降低Cd在水稻中累积效应的Cd污染稻田安全利用技术模式。     

中山市农业区域土壤-农产品中邻苯二甲酸酯(PAEs)污染特征

在广东省中山市农业区域范围内共采集了65个表层土样和37个农产品样品,采用GC-FID检测方法分析了土壤和农产品样品中被美国环境保护署(EPA)优先控制的6种邻苯二甲酸酯(PAEs)化合物含量,并对其污染水平、污染程度进行了评价.结果表明,中山市农业土壤样品中6种PAEs化合物总浓度(ΣPAEs)范围为0.14~1.14 mg·kg-1,平均含量为0.43mg·kg-1,检出率为100%.不同土地利用类型中土壤的ΣPAEs含量大小顺序依次为菜地果园地稻田.与美国土壤6种优控的PAEs控制标准相比,邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二甲酯(DMP)含量超过控制标准,超标率分别为93.85%和27.69%,其余4种优控PAEs化合物的含量均低于美国标准.总体上,中山市农业土壤中ΣPAEs含量处于较低水平.中山市农产品中ΣPAEs含量范围为0.15~3.15 mg·kg-1,平均含量1.12 mg·kg-1,蔬菜中ΣPAEs的含量高于水稻和水果.农产品中PAEs含量低于美国和欧洲食品建议指标,健康风险很小.DBP和DEHP在土壤、农产品中占ΣPAEs的百分比和检出率均较高,是中山市PAEs污染物的主要组成部分.不同种类农产品-土壤中的ΣPAEs、DBP存在显著正相关,其中蔬菜-菜田土壤的Pearson相关系数(r)分别为0.81(P=0.000)、0.75(P=0.000),水稻-稻田土壤中二者的r分别为0.74(P=0.036)、0.65(P=0.041),水果-果园土壤中相关系数分别为0.66(P=0.029)、0.78(P=0.045).不同农产品对土壤中6种PAEs化合物的累积能力存在明显差异,但对ΣPAEs总量的富集系数均大于1.因此,在农业区域土壤质量评价过程中,应重视农产品自身特性对PAEs吸收和累积的影响.     

珠江三角洲典型区域农产品中邻苯二甲酸酯(PAEs)污染分布特征

在珠江三角洲典型区域(中山市、珠海市、东莞市和惠州市)内共采集了131个农产品样品,进行了6种优先控制污染物邻苯二甲酸酯(PAEs)含量水平分析及风险评价.结果表明,珠三角地区农产品样品中6种邻苯二甲酸酯累计含量(∑PAEs)范围为nd~79.86 mg·kg~(-1),平均含量为2.84 mg·kg~(-1),检出率为98.5%.各类农产品中∑PAEs平均含量的顺序依次为蔬菜(3.03 mg·kg~(-1))水稻(2.52 mg·kg~(-1))水果(1.26 mg·kg~(-1)).各城市产区内农产品中∑PAEs平均含量顺序为:珠海(6.53 mg·kg~(-1))东莞(2.59 mg·kg~(-1))惠州(1.53 mg·kg~(-1))中山(1.12 mg·kg~(-1)).农产品中PAEs的主要成分为邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)和邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP),三者的累计含量占∑PAEs总量的90.8%.其中生菜(珠海)和芥兰(东莞)二者中∑PAEs的总量以及生菜、油麦菜(珠海)样品中DEHP的含量均超过美国和欧洲的建议标准,存在潜在的健康风险.芥兰、生菜等叶菜类蔬菜在14种不同蔬菜样品中的∑PAEs总量较高,而菜心和苋菜的∑PAEs含量最低.蔬菜品种间结构特征和生长环境(大气和土壤)的差异是影响其对PAEs的吸收及在体内累积的主要因素.     

腐秆剂用量、含水量及初始碳氮比对水稻秸秆腐解性能的影响初探

为了探明秸秆腐解的最佳初始条件,为腐熟秸秆还田提供科学依据,以水稻秸秆为腐解对象,设置不同的"金葵子"腐秆剂用量(因素A:A_0、A_(0.5)、A_(1.0);%)、含水量(因素B:B_(50)、B_(60)、B_(70);%)及初始碳氮(C/N)比(因素C:C_(20)、C_(22)、C_(25))等初始条件,进行正交试验,研究水稻秸秆腐解过程中pH、种子发芽指数(GI)、C/N比、腐解率(DR)、水溶性有机碳(DOC)及紫外光谱参数(SUVA_(280)、E_2/E_3和A_(226-400))等指标的动态变化,以确定这些初始条件对水稻秸秆腐解性能的影响。结果表明,(1)在腐解过程中,所有处理GI和DR值均随着腐解的进行逐渐升高;A_0B_(70)C_(25)和A_(0.5)B_(70)C_(22)处理C/N比持续下降,其他处理先升高后下降;A_0B_(50)C_(20)和A_(1.0)B_(70)C_(20)处理DOC含量先升高后下降,其他处理持续升高,紫外光谱参数的变化反映了水溶性有机物芳香性结构和腐殖化程度变化情况。(2)腐解结束时,未腐熟完全的A_(0)B_(50)C_(20)处理pH、GI和DR值(分别为7.05、34.9%和30.7%)明显较低,其C/N比(25.7)则明显较高,而大多数处理pH值符合腐熟堆肥标准(8.00-9.00),GI值符合毒性较低(≥50%)或完全腐熟状态(≥80%);A_0B_(70)C_(25)、A_(0.5)B_(70)C_(22)和A_(1.0)B_(60)C_(25)处理C/N比(分别为13.1、14.4、16.4)基本符合腐解产物最佳C/N比标准(15.0);A_(0.5)B_(70)C_(22)处理DR值(47.1%)最高。通过紫外光谱参数测定来预测GI值大小,为判断秸秆是否腐熟完全提供了一种替代性评价方法。直观分析法表明,水稻秸秆腐解最佳初始条件为"金葵子"腐秆剂0.5%、含水量70%、初始C/N比25;腐秆剂用量对DOC含量影响最大,含水量对C/N比、DR、SUVA280、E_2/E_3和A_(226-400)值影响最大,初始C/N比对pH和GI值影响最大。