纳米沸石对土壤Cd形态及大白菜Cd吸收的影响

通过室内培养试验研究了不同镉污染水平(1、5、10和15 mg·kg-1Cd)下,不同施用量(0、5、10和20 g·kg-1)的纳米沸石(NZ)和普通沸石(OZ)对土壤镉形态分配比例(FDC)随时间的变化情况,并通过盆栽试验进一步研究纳米沸石和普通沸石对土壤镉形态和大白菜Cd吸收的影响.室内培养试验表明,施用纳米沸石和普通沸石有效降低了土壤可交换态镉FDC,增加了铁锰氧化态镉FDC,在0~28 d的培养过程中,可交换态镉FDC呈先降后增后趋于平缓最后增加的趋势.培养结束时,沸石处理使可交换态镉FDC从0 d时的72.0%~88.0%降至30.0%~66.4%,各处理土壤镉主要以可交换态存在.盆栽试验表明,施用纳米沸石和普通沸石均显著降低了土壤可交换态镉含量和FDC,增加了碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机态和残渣态镉含量和FDC,以高量纳米沸石处理(20 g·kg-1)对可交换态镉的降低效果最好.土壤可交换态镉FDC与土壤p H呈显著负相关(P0.05),与大白菜地上部和根部镉含量呈极显著正相关(P0.01).施用沸石使1和5 mg·kg-1Cd水平土壤p H分别提高了1.8%~45.5%和6.1%~54.3%,土壤可交换态镉FDC分别降低了16.3%~47.7%和16.2%~46.7%,大白菜各部位镉含量分别降低了1.0%~75.0%和3.8%~53.2%,纳米沸石对土壤和植株镉的降低效果优于普通沸石.中低量(≤10 g·kg-1)的沸石对大白菜生长有明显的促进作用,而高量沸石(20 g·kg-1)则抑制了大白菜的生长.与普通沸石相比,纳米沸石显著提高大白菜生物量的同时,也显著降低了土壤可交换态镉含量和大白菜镉含量及镉积累量.     

不同镉浓度及pH条件下纳米沸石对土壤镉形态及大白菜镉吸收的影响

采用室内培养试验研究了不同镉浓度(1、5、10和15 mg·kg-1)及pH条件下(4、5、6、7和8)纳米沸石和普通沸石施用量(0、5、10和20 g·kg-1)对土壤镉形态分布和CEC的影响,并通过盆栽试验研究了纳米沸石和普通沸石施用量对大白菜生长、镉含量及积累量的影响.结果表明,施用纳米沸石和普通沸石均显著降低了土壤可交换态镉(EX-F)含量和FDC(即土壤中镉的某种形态占总镉的质量分数),增加了碳酸盐结合态(CAB-F)、铁锰氧化态(FMO-F)、有机态(OM-F)和残渣态(RES-F)镉含量和FDC.培养结束时,沸石处理使可交换态镉FDC从0 d时的72.0%~88.0%降至2.4%~10.7%,各处理土壤镉主要以可交换态存在.土壤pH与土壤EX-F镉含量存在极显著的负相关关系(P0.01),与FMO-F和OM-F镉含量存在极显著的正相关(P0.01).土壤CEC与土壤EX-F镉含量均存在极显著负相关关系(P0.01).施用沸石使大白菜植株各部位干重较对照增加了14.3%~131.4%,地上部和根镉含量分别降低了1.0%~75.0%和3.8%~53.2%.新晋菜三号各部位镉含量和镉积累量明显高于山东四号品种.与普通沸石相比,纳米沸石显著提高大白菜生物量的同时,也显著降低了大白菜镉含量及镉积累量.     

纳米氢氧化镁对不同类型土壤镉形态的影响

采用28 d室内连续培养实验,以纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁(100、 200和300 mg·kg^-1)为镉污染土壤钝化剂,研究了纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁对不同类型镉污染土壤(1、 5、 10和15 mg·kg^-1)中镉形态的影响.结果表明,在中性土壤上, 1、 5、 10和15 mg·kg^-1镉处理中土壤交换态Cd(EX-Cd)形态分布比例FDC为66.7%～81.8%,为土壤镉主要形态.土壤镉含量大小顺序为EX-Cd>碳酸盐结合态Cd(CAB-Cd)>残渣态Cd(RES-Cd)>铁锰氧化态Cd(FeMn-Cd)>有机结合态Cd(OM-Cd).培养第14d时,土壤EX-Cd FDC达到最低值.培养0～28 d期间,在1、 5、 10和15 mg·kg^-1镉处理下,纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁处理的土壤EX-Cd FDC较对照(CK)分别降低了11.4%～67.7%、 7.8%～37.2%、 7.7%～36.4%、 5.0%～28.8%(纳米氢氧化镁)和0.5%～49.5%、 ...     

不同pH值灌溉水对土壤Cd生物有效性及稻米Cd含量的影响

通过盆栽种植实验研究了pH值为3.5~6.5的灌溉水对稻田土壤pH值、土壤Cd生物有效性以及2种水稻品种各部位Cd含量的影响.结果表明:1不同pH值灌溉水对土壤pH值影响显著.灌溉水pH为3.5~6.5的处理下,湘晚籼土壤pH值下降了0.6~0.3个单位,威优46号土壤pH值下降了0.7~0.4个单位.2随着灌溉水pH值的升高,土壤交换态和TCLP提取态Cd含量(生物有效性)均有降低的趋势,但TCLP提取态Cd含量不显著.3随着灌溉水pH值从3.5上升到6.5,湘晚籼12号水稻植株各部位Cd含量均逐渐下降,而威优46号水稻植株各部位的Cd含量逐渐上升.与pH=3.5处理相比,浇灌pH值为4.5~6.5的灌溉水,湘晚籼12号根系、茎叶、谷壳和糙米中Cd含量分别下降32.3%~48.0%、16.5%~48.0%、40.0%~56.2%和45.6%~73.9%;相反,威优46号根系、茎叶、谷壳和糙米中Cd含量分别上升30.5%~446.3%、5.3%~201.1%、70.3%~316.7%和71.0%~177.2%.显然,升高灌溉水的pH值有利于降低湘晚籼12号(常规稻)糙米中的Cd含量,但不利于降低威优46号(杂交稻)糙米中的Cd含量.     

纳米沸石对大白菜生长、抗氧化酶活性及镉形态、含量的影响

通过土培试验研究了纳米沸石(NZ)和普通沸石(OZ)对2个品种白菜生长、抗氧化酶活性,镉形态和含量的影响.结果表明,施用沸石明显提高了大白菜地上部和根部过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性,使大白菜地上部、植株总干重分别增加了4.5%~96.5%、3.4%~88.4%.施用纳米沸石和普通沸石有效降低了2个品种大白菜地上部和根部镉含量,且降低幅度随沸石施用量的增加而增加.低镉(1 mg·kg~(-1)Cd)条件下,山东四号和新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉含量较对照(Cd_1+Z_0)分别降低了1.0%~75.0%、19.5%~68.9%(除Cd_1+OZ_5/OZ_(10)处理).高镉水平(5 mg·kg~(-1)Cd)条件下,山东四号和新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉含量较对照(Cd_5+Z_0)分别降低了7.2%~53.2%(除Cd_5+OZ_(10)处理)、0.7%~63.0%.与普通沸石相比较,纳米沸石处理大白菜可食部位(地上部)镉含量降低10.5%~65.7%.在镉污染土壤上(1 mg·kg~(-1)和5 mg·kg~(-1)Cd),施用纳米沸石和普通沸石使山东四号品种大白菜可食部位(地上部)镉提取总量分别降低了12.4%~68.8%和13.2%~55.6%(除Cd_5+OZ_5处理),使新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉提取总量分别降低了9.4%~71.5%和3.1%~38.7%(除Cd_1+OZ_5处理),且随着施用量的增加,降低幅度更大.     

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol/kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol/kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.      

pH值对海陆交互相土壤镉纵向迁移转化的影响

为揭示土壤pH值影响下海陆交互相土壤镉(Cd)纵向迁移转化规律,共布设18组土壤剖面,测定90组海陆交互相不同深度土壤中的pH值及重金属镉含量,运用地质累积指数和潜在生态风险指数法对Cd污染程度进行评价,采用相关分析识别土壤pH值对土壤Cd迁移转化的影响程度.结果表明:广州市南沙区土壤多属于中度-强污染,具有高潜在生态...     

黑麦草、丛枝菌根对番茄Cd吸收、土壤Cd形态的影响

采用大田试验研究了在重金属Cd(5.943 mg·kg~(-1)污染下,黑麦草和丛枝菌根对2个品种番茄("德福mm-8"和"洛贝琪")生长、Cd含量以及对土壤微生物、酶活性、p H和Cd形态的影响.结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理显著提高了2个品种番茄果实、根、茎、叶和植株总干重,增幅分别为14.1%~38.4%和4.2%~18.3%、20.9%~31.5%和8.4%~10.3%、13.0%~16.8%和3.0%~9.5%、10.7%~16.8%和2.7%~7.6%、14.3%~36.6%和4.5%~16.8%.黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理增加了土壤中细菌、真菌、放线菌数量及土壤脲酶、转化酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性,且土壤微生物数量及土壤酶活性在不同品种和处理间的差异达到显著性水平(P0.05).与番茄套种黑麦草或接种丛枝菌根提高了土壤p H值,降低了土壤中可交换态(EXC-Cd)、碳酸盐态(CAB-Cd)和铁锰氧化态(Fe-Mn-Cd)和土壤中Cd总量,土壤中Cd总量降幅为16.9%~27.8%.2个番茄品种果实、叶、茎和根中的Cd含量分别显著下降了6.9%~40.9%、5.7%~40.1%、4.6%~34.7%和9.8%~42.4%.Cd主要积累在番茄的叶、根和茎中,果实积累较少.比较供试的2个番茄品种,果实Cd含量和积累量及植株Cd总积累量以"洛贝琪""德福mm-8".     

生物炭和锌对土壤镉赋存形态及小麦镉积累的影响

为探讨生物炭单独施用及其联合锌施用对镉污染土壤安全利用的可行性,采用污灌区镉污染土壤种植小麦盆栽试验,结合小麦生长参数、抗氧化酶活性、相关基因表达,研究单独施用0、1.0%、1.5%和2.0%小麦秸秆生物炭以及与锌混施(在上述4个处理组土壤中施加30 mg/kg七水合硫酸锌)对镉胁迫下土壤镉形态特征和小麦镉积累特征的影响. 结果表明:①施用生物炭可促使土壤可交换态、碳酸盐结合态向稳定性强的有机结合态和残渣态转化,且随着生物炭施用量的增加,转化比例显著增加,但锌施用对土壤镉形态没有显著影响. ②土壤施加1%~2%生物炭能够显著降低小麦籽粒镉含量29%~57%,且施用2%生物炭可将籽粒镉含量降至0.1 mg/kg以下,土壤同时施用生物炭和锌可在单施生物炭基础上降低籽粒镉含量21%~39%,具有协同效应. ③施用生物炭和锌均可促进植物生长,提高小麦产量,并通过调节小麦丙二醛(MDA)和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性提升小麦根系细胞抗氧化能力,以及调节镉转运基因(TaNramp5、TaLCT1、TaHMA3和TaHMA2)的表达,降低小麦根系从土壤吸收镉以及向地上部分转运,从而减少小麦对镉的吸收和积累. 研究显示,向土壤添加生物炭和锌对污灌区小麦的安全生产具有参考和指导意义.      

施用磷酸盐和沸石对土壤镉形态转化的影响

本试验在室内模拟外源Cd污染土壤,研究了磷酸二氢钾、磷酸氢二铵和沸石单独施用,以及沸石和磷酸氢二钾、沸石和磷酸氢二铵二者配施,对Cd污染土壤形态变化的影响.结果表明,施用不同改良剂后,土壤交换态Cd含量出现不同程度降低,而碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cd含量增加.与对照相比,单独施用磷酸二氢钾、磷酸氢二铵和沸石,以及沸石和磷酸氢二钾配施、沸石和磷酸氢二铵配施分别使土壤有效Cd含量降低25.2%~51.7%、21.6%~46.8%、6.4%~23.2%、38.6%~61.4%和34.1%~56.4%.各处理均能提高土壤速效磷含量,且土壤速效磷含量与有效态Cd含量呈极显著负相关,相关系数r=-0.902 6,各处理之间土壤p H值与有效态Cd含量存在负相关关系.由此可知,在施用磷酸盐和天然沸石条件下,土壤速效磷含量的变化是降低土壤镉有效性的主要因素.     

硅肥等量施用对土壤镉生物有效性和水稻吸收镉的影响

为研究硅（Si）肥等量施用对水稻不同生育期吸收镉（Cd）和土壤Cd生物有效性的影响,采用5种不同种类的Si肥（SiO₂用量为225 kg ·hm^-2）开展田间小区试验.结果表明,随着水稻生育期的延长,水稻根系和茎叶的Cd含量增加;施用Si肥,不同生育期水稻根系、茎叶和籽粒Cd含量平均分别降低14.9%、28.2%和12.2%;硅钙镁铁肥（SiCaMgFe）和水溶Si肥（SiW）处理,籽粒Cd含量分别比对照处理降低21.1%（P<0.05）和21.2%（P<0.05）;水稻根表铁膜中Cd含量（DCB-Cd）随着水稻生育期延长而增加,施用Si肥,水稻不同生育期DCB-Cd含量有高有低,DCB-Cd是根系Cd含量的15.8%~42.8%;与对照相比,施用Si肥水稻成熟期土壤可交换态Cd （Exc-Cd）含量平均降低36.4%,其它形态的含量平均增加12.5%~48.2%.水稻全生育期根系Cd与Si呈极显著负相关,与DCB-Cd呈极显著正相关,DCB-Cd与土壤有效态Cd和有效态Si呈极显著负相关,土壤Exc-Cd与Carb-Cd呈极显著负相关,土壤有效态Cd与pH值呈显著负相关.施用相同Si肥用量,SiCaMgFe和SiW处理降低水稻Cd含量的效果好;施用Si肥通过提高土壤pH值和土壤有效Si含量、降低土壤有效态Cd和Exc-Cd含量,促进Exc-Cd向Carb-Cd转移,减少根表铁膜对Cd的吸附,从而减少水稻对土壤Cd的吸收.     

淹水条件下不同氮磷钾肥对土壤pH和镉有效性的影响研究

针对稻田土壤镉污染的问题,探讨常用氮、磷、钾肥料品种对土壤镉有效性的影响,采用淹水培养方法,研究了在水稻生长季节施用不同肥料或添加酸、碱对土壤中镉有效性的影响.结果表明,土壤淹水后pH显著增加,特别是培养初期;随着培养时间的延长,pH逐渐回落,并趋向中性.土壤中有效Cd的变化趋势与pH变化趋势相反,两者间存在显著的线性负相关,淹水使土壤有效Cd下降58.2%~84.1%.肥料类型/品种对土壤镉有效性的影响存在显著差异,氮肥的影响较为复杂,钾肥其次,磷肥最小.在所有肥料中,氯化铵对土壤pH降低最多,对Cd的有效性增加最大;其他肥料依次为尿素、过磷酸钙和氯化钾.硫酸铵、硫酸钾和磷酸一铵都显著降低了土壤Cd的有效性.无论是否经过淹水培养,添加酸、碱后土壤pH与土壤有效Cd呈显著负相关,相关系数(R)分别为-0.994和-0.919.本研究进一步表明,在受Cd污染的酸性水稻土上,应避免施用氯化铵,选用含硫肥料,配合施用碱性物质,并在水稻生长过程中保持淹水状态,可有效降低土壤Cd的有效性.     

有机酸、 EDTA对不同水稻品种Cd吸收及土壤Cd形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (0、 1和5 mg·kg^-1)污染下,外源有机酸、 EDTA对不同水稻品种产量、 品质、 Cd吸收以及土壤Cd形态和含量的影响.结果表明,加入有机酸、 EDTA提高了高Cd积累型水稻秀水63和常规品种Ⅱ优527产量,作用大小为有机酸、 有机酸+1/2EDTA>EDTA.加入有机酸、 EDTA降低了2个水稻品种的土壤交换态、 碳酸盐结合态和铁锰结合态Cd含量,但增加了土壤有机结合态和残渣态含量.加入有机酸、 EDTA使2个品种水稻秸秆、 根系、 籽粒Cd含量明显降低,其中,籽粒Cd含量分别下降了9.0%～49.3%和16.5%～30.6%(1 mg·kg^-1 Cd污染)、 12.7%～28.5%和4.3%～19.1%(5 mg·kg^-1 Cd污染),效果为EDTA>有机酸+1/2EDTA>有机酸.秸秆、 根、 籽粒Cd含量和积累量及土壤全Cd含量则以秀水63>Ⅱ优527,品种间差异达到显著水平（p<0.05）.有机酸+1/2EDTA既可降低Cd污染土壤上水稻籽粒中Cd含量,同时也提高了水稻的产量和品质.     

不同Zn水平下辣椒体内Cd的积累、化学形态及生理特性

采用盆栽试验研究了重金属Cd(20mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同浓度Zn(0、100、200、400、600μmol·L-1)对辣椒生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性以及辣椒体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,在Zn≤400μmol·L-1范围内,辣椒叶、茎、根、果实干重及叶片叶绿素a、b含量随Zn浓度不断增加而增加;高量Zn(600μmol·L-1)抑制了辣椒的生长、降低了叶片叶绿素含量.在Zn≤400μmol·L-1范围内,辣椒叶SOD和CAT活性随Zn浓度增加而降低,辣椒叶的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在400μmol·L-1Zn时达到最低,当Zn400μmol·L-1时,SOD和CAT活性呈上升趋势.叶面喷施Zn使辣椒茎、根及果实中Cd含量分别降低了2.7%～5.4%、7.5%～28.1%和7.6%～21.8%.与对照相比较,叶面喷施Zn的辣椒果实Cd总提取量、氯化钠提取态Cd、去离子水提取态Cd以及乙醇提取态Cd含量分别降低了7.7%～21.8%、4.11%～23.6%、54.5%～66.8%和4.8%～86.7%,但醋酸提取态和残渣态增加了28.0%～68.0%和12.6%～25.0%.     

连续4 a施有机肥降低紫泥田镉活性与稻米镉含量

商品有机肥由于可能含镉(Cd),并在施入后对水稻土中Cd的有效性具有"抑制"和"激活"的双重作用,导致施有机肥的稻米降Cd效应目前仍存在较大不确定性.通过选取湘东地区典型水稻土(紫泥田土种),连续4 a定位监测了大田施用商品有机肥对双季稻稻米的降Cd效应,探索稻米Cd含量与双季稻不同生育期土壤Cd有效性、土壤因子(pH、土壤活性有机碳组分与铁氧化物)的关系.结果表明,施有机肥降低双季稻糙米Cd含量28%～56%,且晚稻糙米Cd含量降幅(43%～56%)高于早稻糙米Cd含量的降幅(28%～45%),降幅的年际波动小.一方面,施有机肥也导致双季稻某些生育期(分蘖盛期自齐穗期)土壤有效态Cd含量平均下降6%～7%;土壤交换态Cd含量降低11%,土壤有机结合态Cd含量提高14%,直接反映土壤Cd有效性的降低.另一方面,施有机肥也稳定提升土壤pH值0.1～0.3个单位,促进土壤环境由酸性向微酸性发展,土壤活性有机碳组分(轻组有机碳、粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳)含量大幅提升(53%、 77%和107%),间接反映土壤Cd有效性的降低.本研究表明,紫泥田连续施有机肥后,土壤Cd有效性下降是双季稻米C...     

外源铁对不同番茄品种生理特性、镉积累及化学形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd(10 mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同Fe浓度(0、50、100、200和400μmol·L-1)对不同品种番茄生长、抗氧化酶活性及番茄体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷施Fe后,番茄干重、Cd含量和积累量在2个品种之间的差异达到了显著水平.Fe显著增加了2个番茄品种的果实、根、茎、叶及植株总干重.随Fe浓度增加,2个品种根超过氧化物歧化酶(SOD)活性以及渝粉109根过氧化氢酶(CAT)活性先下降然后呈升高趋势,2个品种根过氧化物酶(POD)活性以及4641根CAT活性则先升高然后下降.番茄果实中的Cd以F R>F HCl>F E>F NaCl>F HAC>F W.适量的Fe减少了番茄果实中各形态Cd含量,但高量Fe(400μmol·L-1)增加了4641果实中F HCl、F R以及渝粉109果实中F E、F NaCl、F R和Cd总提取量.番茄Cd积累量以叶>茎>果实>根.叶面喷施Fe使番茄叶、茎、根和果实中的Cd含量分别降低了7.1%~25.3%、30.8%~50.4%、13.0%~45.1%和2.8%~11.7%.供试2个番茄品种,无论喷Fe与否,果实Cd含量及植株Cd总积累量以4641<渝粉109.