改良剂对土壤-芦蒿系统中镉行为的影响

开展了硅肥、钙镁磷肥、石灰和骨炭粉等对镉污染土壤的固定修复研究,结果表明,施用固定剂后不同程度地缓解了芦蒿吸收Cd,其中硅肥和钙镁磷肥的效果最好,在1%的施用量下,两种固定剂可使芦蒿可食部位的Cd含量降低到卫生限量标准水平以下,而其它处理在本研究条件下未能使芦蒿Cd含量降低到安全范围,固定剂抑制芦蒿吸收Cd的效果从大到小的顺序依次为:硅肥≈钙镁磷肥＞石灰≈骨炭粉＞高炉渣≈钢渣,形态提取分析表明,施用固定剂处理使土壤Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态减少,而有机结合态和残渣态增加,说明促进Cd从有效态向缓效/迟效态转化是固定剂抑制芦蒿吸收Cd的重要机制.     

石灰、硅钙镁改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响

为研究改良剂(石灰、硅钙镁肥)对典型稻田土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响,选取河沙泥(潮土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育)模拟制备成中度Cd污染土壤,施加不同用量的石灰和硅钙镁肥,进行水稻盆栽试验,分析土壤pH、土壤Cd形态以及水稻各部位Cd含量变化,探讨不同改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响.结果表明,施用石灰和硅钙镁肥能显著提高河沙泥土壤pH值,分别提高0.62—0.79个单位、0.35—0.46个单位,但对紫泥田pH值无显著影响.向河沙泥中施用石灰能降低其土壤酸提取态Cd含量,且在S3.0处理时降幅最大;而紫泥田施用硅钙镁肥能显著降低其酸提取态Cd.施用石灰和硅钙镁均能降低河沙泥水稻糙米Cd含量,分别降低23.5%—35.9%、9.5%—21.9%,且随着施用量的提高,糙米Cd含量降低幅度逐渐增大;施用硅钙镁肥能显著降低紫泥田糙米Cd含量,下降幅度为23.5%—34.1%.同种改良剂对水稻Cd吸收累积的影响因土壤类型不同而存在差异,向河沙泥中施用石灰和紫泥田中施用硅钙镁能最大程度抑制水稻对Cd的吸收累积,降低糙米Cd含量,提高稻米品质.     

施用石灰对Pb、Cd、Zn在土壤中的形态及大白菜中累积的影响

重金属的不同形态对于作物吸收重金属及受害具有十分密切的关系,通过施用石灰改变重金属的形态、毒性以及对作物的影响具有重要的意义。以大白菜(Brassica pekinensis)为研究对象,通过盆栽试验,探讨了在铅、镉和锌污染土壤上,施用石灰对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在大白菜中累积的影响。结果表明,施用石灰后,土壤中碳酸盐结合态Pb、Cd和Zn含量明显减少,铁、锰氧化物结合态和有机物结合态Pb、Cd和Zn含量明显增加;对大白菜吸收Pb、Cd和Zn均起到较好的抑制作用,石灰用量为5g·kg-1土时,对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好。     

施用改良剂对岩溶地区矿山污染农田土壤中锌生物有效性的影响

以玉米（ZeamaysL．）为研究对象,采用盆栽试验,观测在重金属锌污染的土壤（总锌含量为1412．1mg·kg0）上施用不同改良剂（石灰、石灰＋泥炭、石灰＋胡敏酸钠、石灰＋泥炭＋硅肥、石灰＋胡敏酸钠＋硅肥,分别简称S、SN、SH、SNG、SHG）对土壤锌形态、生物有效性及其在作物中富集的影响。结果表明,施用各种改良剂均显著提高土壤pH值,显著降低土壤弱酸可溶态锌和可还原态锌含量,提高可氧化态锌和残渣态锌含量;提高玉米生物量和产量,增产效果为SHG〉SNG〉SH〉SN〉S。施人改良剂可显著降低锌在玉米不同部位的吸收和转运,植株根、茎、叶、籽粒锌富集明显下降,以SHG、SNG的效果最明昂．S的效果最小。     

硅肥施用对重金属污染土壤甘蔗镉吸收的影响研究初探

长期采用受铁矿尾矿水污染的河水进行灌溉的农田,其土壤存在一定重金属镉污染,且土壤酸化严重,有效硅活性低。甘蔗是需硅量较大的植物,因此在甘蔗种植过程中施用碱性硅肥既可补充硅营养又可通过硅肥控制镉的吸收。本试验通过硅肥不同施用量及基肥、基肥＋追肥的施用方式的比较,结果表明：在甘蔗种植中一次性施用硅肥1500 kg·hm-2,可以使土壤中活性较高的弱酸提取态镉占镉总量的比例从38.45%下降到32.51%,而甘蔗不能利用的残渣态镉的占比从11.19%提高到14.78%;硅肥分为基肥与追肥两次施用的方式,其对土壤镉的形态的影响也存在相似的规律,且变化趋势更加显著,弱酸提取态镉占比从40.93%下降到35.47%,降幅更加显著;同样残渣态镉则随着硅肥施用量的增加而增加,其占比从16.26%增加到22.66%;施用硅肥能有效降低甘蔗汁中镉的含量,从一次性作为基肥施用的结果来看,每公顷施用375~1500 kg硅肥,其蔗汁中镉含量随施肥量增加而下降,从168.54μg·L-1降至57.87μg·L-1,降幅为28.26%~60.30%;蔗渣中镉含量也有相似的变化趋势,从468.36μg·kg-1降至377.77μg·kg-1,降幅为7.86%~19.34%;采用基肥＋追肥施用硅肥,无论是蔗汁还是蔗渣,其镉的含量同样随硅肥施用量的增加而下降,蔗汁镉含量的降幅更大,最高可降81.18%,从而达到降低甘蔗汁及蔗渣中镉含量水平的目的。     

赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响.结果表明,培养3个月后,添加5%赤泥促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和残渣态的转化;添加5%骨炭促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和非专性吸附态的转化.培养3个月后,土壤中生物可给性As含量随着赤泥和骨炭用量的增加而显著增加.当赤泥和骨炭用量为5%时,土壤中生物可给性As含量分别比对照提高6.25倍和12.31倍.添加赤泥和骨炭增强了土壤中As的移动性,提高了As对人体的健康风险.     

磷、锌肥处理对降低污染稻田水稻籽粒Cd含量的影响

探索农田措施控制水稻Cd吸收与籽粒积累是保障稻米食物安全的急迫需求.采用田间定位试验,研究了不同用量的钙镁磷肥及叶面喷施锌肥(ZnSO4·7H2O)等处理对污染稻田水稻籽粒Cd含量的影响.试验表明,施肥处理没有显著提高水稻产量,但籽粒Cd含量有不同程度降低.分析表明,这些处理提高了土壤的pH值,且随用量而增高,土壤中有效态Cd含量显著降低.土壤有效态Cd含量与土壤pH值存在显著负相关,推测主要是由于土壤pH升高而降低了土壤Cd活性.不过,叶面喷施ZnSO4·7H2O,并未明显提高土壤pH值,但显著降低土壤有效态Cd含量,可能是由于淹水下形成难溶性CdS而钝化了土壤Cd.因此,稻田中Cd钝化可以抑制Cd在水稻籽粒中的积累.但是,在严重污染稻田中,这些用量尚不能有效控制稻米Cd的安全.建议在严重重金属污染的土壤改种其它非Cd强积累作物.     

有机肥与植物种类对铁肥形态转化及其有效性的影响

通过盆栽试验的方法,研究了牛粪和植物种类对石灰性土壤中铁肥形态转化及其有效性的影响。结果表明,牛粪施用改变了土壤中铁(含外源铁)的有效性及其在各形态铁间的分配。从长期的观点来看,牛粪施用能提高土壤铁的有效性,有利于土壤铁有效供给的维持。与花生相比,油莱对土壤铁具有更高的利用和活化能力,种植油菜后,土壤交换态铁被耗竭,而有效铁、氧化锰结合态铁和无定形氧化铁结合态铁的含量明显提高。有机肥的合理施用和铁效率差异性植物间的轮作或间作是增加、维系土壤铁有效性的重要农艺措施。     

秸秆还田下改良剂对水稻生长和Cd吸收积累的影响

土壤中的镉（Cd）易在水稻中积累而威胁人体健康,秸秆还田下不同化学改良剂对水稻Cd 吸收累积特性的影响效应值得关注.选取成都平原德阳市旌阳区Cd 污染稻田为研究对象,开展小区试验,研究秸秆（油菜、小麦）直接还田下添加石灰、钙镁磷肥、海泡石3 种改良剂对水稻生长和Cd 吸收累积的影响.结果表明：与对照相比,油菜秸秆＋钙镁磷肥和小麦秸秆＋海泡石处理均能增加水稻株高、分蘖数和产量,其中产量提高了6.34%和12.64%,达显著水平（P〈0.05）.秸秆还田下,配施改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）均能显著降低（P〈0.05）水稻糙米Cd 含量,较对照降幅分别为21.65%-36.75%（油菜秸秆还田）和21.11%-33.87%（小麦秸秆还田）.油菜秸秆＋改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）促进了土壤Cd 向茎叶的累积,较对照增加1.31-2.41 倍,这对水稻秸秆（茎叶）还田利用有不利影响.小麦秸秆＋石灰或海泡石处理均显著降低了茎秆、谷壳Cd 积累,较对照降幅为6.28%-19.63%和70.16%-78.68%.综合水稻产量及其对土壤Cd 吸收累积效应,油菜秸秆配合改良剂（海泡石、石灰和钙镁磷肥）、小麦秸秆＋海泡石是较为理想的秸秆还田与改良剂配合处理技术.     

氮肥管理对植物镉吸收的影响

农业土壤镉(Cd)污染是中国面临的一个严峻的环境问题。由于Cd是一种有毒有害的重金属元素并且非常容易被植物吸收利用,因此使得土壤生态环境和作物安全生产面临很大的挑战。氮(N)是植物生长必需的大量营养元素,在农业生产中氮肥施加是一项重要的农艺措施。文章综述了氮肥管理对Cd污染土壤中植物Cd吸收的影响,并从氮肥对土壤中Cd有效态影响、对植物抗氧化系统影响和分子机制3个方面阐述氮肥影响植物Cd吸收的机理。当前研究结果表明:氮肥管理影响了植物Cd吸收,不同形态氮肥对不同植物及不同土壤条件下的植物Cd吸收的影响差异明显,氮肥通过对植物的生理特性和土壤理化性质产生作用进而影响植物Cd的吸收。因此,可以根据不同土壤和植物种类,合理调控氮肥施用,达到修复土壤和作物安全生产的目标。今后应注重对复杂环境变量条件下氮肥最佳调控方法的探索,进一步深入研究氮肥施用条件下植物根际微环境理化性质、植物生理特性和植物Cd含量的相互作用关系,找出氮肥影响植物Cd吸收的关键生理过程和关键控制基因,进而指导在Cd污染土壤中氮肥的精准施加。     

重金属污染高风险农用地水稻安全种植技术研究

在农田土壤污染较为严重的情况下生产安全高品质的稻米是目前农业生产面临的一大挑战。重金属低积累水稻品种,不但能有效降低水稻稻米中重金属的含量,而且有经济成本低、且环境友好等特点,但在重金属高风险污染区仅仅使用低积累品种无法达到安全生产的目的。以重金属污染高风险农田土壤为研究对象,开展重金属低积累水稻品种筛选和化学修复手段结合的农田安全利用技术研究。结果表明:通过对23个不同品种水稻在高风险重金属污染农田土壤中种植重金属含量比较分析,表明不同水稻品种对Cd吸收能力差异较大,五优321、广8优占、丰优428、粤晶丝苗2号、粤金银占、合美占等6个水稻品种对Cd吸收能力较弱,但在该地区土壤重金属含量水平下,Cd质量分数仍高于0.2 mg·kg^-1,Pb和As含量均不超标;在此结果基础上结合土壤污染特点,采取3种污染物控制技术降低稻米中Cd含量,五优321品种与石灰、石灰Se配施等配合施用均有较好的效果,可以作为此类污染区域重点推广品种;喷施Se叶面肥能显著增加稻米中Se含量,提升稻米品质,且Se与石灰配合施用,增Se效果要好于单独施Se肥。采用化学钝化剂联合低累积水稻品种,稻米中Cd含量降低40%-70%。该研究采用大田原位试验,其结果可以对当地污染农田土壤的安全利用更具指导意义。     

4种改良剂对土壤-黑麦草系统中镉行为的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物,开展了石灰、磷灰石、木炭、猪粪4种改良剂对重金属Cd污染土壤的田间原位修复试验研究。结果表明：改良剂提高了土壤pH值并促进土壤Cd从生物可利用性高的形态向迟效态转化,降低对生物和环境的直接毒害作用,促进黑麦草的生长。以黑麦草生物量和Cd富集量的增加作为评价指标,4种改良剂修复Cd污染土壤效果依次为：石灰〉磷灰石〉木炭〉猪粪。石灰处理中黑麦草Cd富集量为13.11 mg,与其他处理均呈现显著差异。污染土壤重金属Cd的化学形态与黑麦草对Cd的吸收密切相关。黑麦草地上部分Cd质量分数,与土壤B-2态Cd呈极显著正相关关系,相关系数为0.730。黑麦草地下部分Cd质量分数,与B-2、B-3态Cd均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.756、0.786;黑麦草地上部分和地下部分Cd质量分数均与B-4态Cd呈极显著负相关关系,相关系数分别为0.757和0.708。     

四种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物进行田间试验,研究了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石4种改良剂对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。结果表明,改良剂提高了污染土壤pH,降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量;改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大;土壤酶活性与土壤EX态Cu、Cd含量呈显著或极显著负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系;高剂量石灰（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）和高剂量磷灰石（磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%）处理钝化污染土壤中Cu、Cd及提高土壤酶活性效果最好。     

莲花山矿区土壤-农作物系统中重金属调控

以广东省莲花山钨矿区耕地为研究点,研究土壤金属含量分布、形态特征及其调控措施。分析耕地土壤中Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd、As含量特征,以碱石灰、MnO2、Fe2O3和钙镁磷肥作为改良剂,对矿区污染耕地土壤进行改良,并种植萝卜Raphanus sativus,分析各改良剂对土壤金属形态及其在土壤-农作物界面迁移的影响。研究表明,矿区耕地土壤酸化, Zn、Mn、Pb、Cd和As超过土壤背景值,其中Cd和As污染严重,分别超过背景值的10.2-16.7倍和1.1-1.3倍。碱石灰有效降低耕地土壤pH值,降低土壤Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd可溶态含量,减少其在萝卜中积累。萝卜对Pb、Zn、Cd、Cu、Ni累积量与其可溶态含量相关性显著,与总量相关性不显著。Fe2O3、MnO2、钙镁磷肥对耕地土壤Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Cd 生物有效性及其在农作物中累积量无显著影响。矿区耕地土壤分别添加碱石灰、Fe2O3、MnO2,土壤中砷松散结合态含量降低,农作物砷累积量减少。钙镁磷肥对土壤砷形态无显著影响,但能显著降低萝卜中砷的累积量。碱石灰分别与Fe2O3、MnO2、钙镁磷肥相结合改良耕地土壤,比单一改良剂更能有效降低萝卜中砷的累积量。萝卜中砷累积量与松散结合态存在显著正相关性,与Ca-As存在显著负相关性。碱石灰分别和Fe2O3、钙镁磷肥同时加入土壤,能同时地有效降低Zn、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd、As的有效性,及其在农作物累积量,因此,这2种改良方式是莲花山矿区土壤金属固定的有效措施。     

Effect of chemical amendments on remediation of potentially toxic trace elements (PTEs) and soil quality improvement in paddy fields

Remediation of potentially toxic trace elements (PTEs) in paddy fields is fundamental for crop safety. In situ application of chemical amendments has been widely adapted because of its cost-effectiveness and environmental safety. The main purpose of this research was to (1) evaluate the reduction in dissolved concentrations of cadmium (Cd) and arsenic (As) with the application of chemical amendments and (2) monitor microbial activity in the soil to determine the remediation efficiency. Three different chemical amendments, lime stone, steel slag, and acid mine drainage sludge, were applied to paddy fields, and rice (Oryza sativa L. Milyang 23) was cultivated. The application of chemical amendments immobilized both Cd and As in soil. Between the two PTEs, As reduction was significant (p < 0.05) with the addition of chemical amendments, whereas no significant reduction was observed for Cd than that for the control. Among six soil-related variables, PTE concentration showed a negative correlation with soil pH (r = ?0.70 for As and r = ?0.54 for Cd) and soil respiration (SR) (r = ?0.88 for As and r = ?0.45 for Cd). This result indicated that immobilization of PTEs in soil is dependent on soil pH and reduces PTE toxicity. Overall, the application of chemical amendments could be utilized for decreasing PTE (As and Cd) bioavailability and increasing microbial activity in the soil.     

不同土壤处理对东南景天吸取土壤中锌和镉效率的影响

通过盆栽试验，观察分析东南景天植物在未处理及若干用土壤添加剂处理的土壤介质上生长和累积锌、镉的状况。结果显示：除单独使用沸石粉外，所有土壤处理均有利于土壤改良和东南景天的生长。与对照处理相比，赤泥和城市污泥对东南景天累积锌起促进作用，而施用熟石灰却无助或甚至不利于东南景天累积锌。不过，尽管赤泥和城市污泥对东南景天累积镉的效果比熟石灰好，无论施用赤泥、城市污泥或熟石灰，东南景天植物干物质所含的镉均比对照处理高得多。总的来说，赤泥和城市污泥均为改良土壤、促使东南景天生长和超累积锌、镉的良好添加剂；而熟石灰或沸石粉单独使用则对东南景天超累积锌、镉的作用较小。在试验中，将15g污泥、15g沸石和6g赤泥与1000g土壤混和的T7处理对促使东南景天生长和超累积锌、镉最为有效。研究结果表明，在利用东南景天修复酸性锌、镉污染土壤时，通过加入合适的改良剂，调控土壤pH值和营养供给，可大大提高植物修复重金属污染的效果。     

Trace elements in wild grasses: a phytoavailability study on a remediated field

There have been significant efforts to establish a widely usable method for the prediction of trace element bioavailability in soil. In this work, we used extraction with 0.01 M CaCl₂ and 0.05 M ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) to estimate bioavailable concentrations of As, Cd, Cu, Pb, and Zn in a soil moderately contaminated with trace elements 1 and 2 years after the application of three amendments. The experiment took place in a field plot of a soil affected by the toxic spill of the Aznalcóllar mine. Four treatments were established: three with amendments (biosolid compost, sugar beet lime, and a combination of leonardite plus sugar beet lime) and a control without amendment. Trace element concentrations of two representative species in each year (Lamarckia aurea and Poa annua in 2004 and Lamarckia aurea and Bromus rubens in 2005) were analyzed. The results showed a positive effect of the amendments both on soil and vegetation. Trace element concentrations in plants growing in the amended subplots were lower than those in plants from nonamended subplots. As a rule, concentrations of CaCl₂-soluble Cd, Cu, and Zn in soil were positively correlated with trace elements in plants, whereas EDTA extraction was scarcely correlated with plant concentration. For species of grasses, especially L. aurea, CaCl₂ seems to be a more suitable extractant to predict trace element bioavailability in this contaminated soil.     

土壤改良剂对荧蒽、苯并[k]荧蒽提取和植物吸收的影响

在温室条件下,利用盆栽实验研究了三种土壤改良剂(骨炭、活性炭、泥炭)对荧蒽和苯并[k]荧蒽的提取和黑麦草吸收的影响.结果表明,添加骨炭、活性炭和泥炭后,土壤中可提取态荧蒽和苯并[k]荧蒽的量比对照处理分别降低了43.1%-63.8%和35.2%-57.6%,在高剂量骨炭、活性炭和泥炭处理的土壤中,可提取态荧蒽和苯并[k]荧蒽的量降低幅度均比相应低剂量处理的降低幅度大,并且各处理的效果与对照相比均达到了显著差异(p＜0.05);骨炭、活性炭和泥炭减少了荧蒽和苯并[k]荧蒽在黑麦草地下部分和地上部分的累积量,并且荧蒽和苯并[k]荧蒽在黑麦草地下部分和地上部分的累积量随着骨炭、活性炭和泥炭添加量的增加呈下降趋势.