组配改良剂对污染稻田中Pb、Cd、Cu和Zn钝化效果持续性比较

为研究组配改良剂碳酸钙+海泡石(LS)对稻田土壤重金属Pb、Cd、Cu、Zn钝化效果的持久性,通过一次性施用0、2、4、8 g·kg-1的LS,并分别于2012年(第一季)、2013年(第二季)和2014年(第三季)连续种植水稻,在湘南某矿区附近污染稻田进行了一个3 a的大田修复试验.结果表明:1LS能显著提高三季土壤p H值,且LS对土壤p H值提高效果为:第一季第二季第三季.2LS能显著降低三季水稻土壤中Pb、Cd、Zn的交换态含量,且第三季水稻土壤中Pb、Cd、Zn的交换态含量分别降低32.6%~97.7%、8.3%~71.4%和10.9%~83.5%,但对降低三季土壤中Cu的交换态含量无显著影响;LS降低三季土壤中Pb、Cd、Cu、Zn交换态含量的效果均为:PbZnCdCu.3LS使第三季水稻糙米中Pb和Cd含量分别降低26.7%~66.7%、59.1%~80.3%,这种降低效果均随着改良剂LS添加量的增加而增大,但对糙米中Cu和Zn含量无明显影响.LS降低糙米中Pb、Cd、Cu、Zn含量的效果为:第一季,PbCdCuZn;第二季,PbCdCuZn;第三季,CdPbZnCu.LS降低三季水稻糙米中重金属含量的整体效果为PbCdCuZn.4随着时间的延长,LS对土壤中Pb和Cd具有更稳定的钝化效果.因此,LS对治理Pb和Cd污染的土壤具有良好的持久性.     

水稻不同生育期As胁迫下As累积关键生育期

水稻不同生育期对As的吸收累积差异明显.为研究水稻糙米As累积的关键生育期,明确不同生育期吸收累积As对糙米As累积的贡献,本研究通过水培试验,分别在水稻分蘖期(30 d)、拔节期(16 d)、孕穗期(13 d)、灌浆期(17 d)、蜡熟期(15 d)、成熟期(13 d)和全生育期(104 d)添加外源As,及不添加外源As处理作为对照CK.结果表明:(1)不同生育期As胁迫对水稻植株生物量有显著影响,与对照CK相比,单一时期As胁迫处理中仅分蘖期As胁迫处理下植株生物量增加,其他处理均降低,其中孕穗期As胁迫处理最低,所有单一时期As胁迫处理植株生物量均高于全生育时期As胁迫下植株生物量;(2)6个单一时期As胁迫处理糙米中As含量均高于对照CK糙米中As含量,范围为0.08～0.24 mg·kg^-1,其中孕穗期As胁迫处理糙米As含量最高,为全生育时期As胁迫处理糙米As含量的64.9%;(3)6个单一时期As胁迫处理糙米As的累积量均高于对照CK,范围为1.4～4.5μg·株^-1,其中孕穗期As胁迫处理糙米As累积量最高,其次是灌浆期,...     

柠檬酸及刈割强化象草修复镉污染土壤的效应

为研究低分子有机酸柠檬酸与农艺措施刈割强化象草修复镉（Cd）污染土壤的效应,开展象草盆栽种植试验.试验中柠檬酸设置单次1.25、2.5和5 mmol·kg^-1施用水平;刈割设置0、1和2次.结果表明：①在柠檬酸施用量为1.25 mmol·kg^-1且刈割1次时,象草地上部生物量增幅最大达39.11%,高剂量柠檬酸施用和多次刈割不利于生物量的增长;②柠檬酸施用和刈割均有增大象草茎和叶Cd含量的效应,刈割措施中最后一茬收获的象草茎Cd含量较大,且在m_B（柠檬酸）5 mmol·kg^-1施用下可将茎ω（Cd）增大到18.53 mg·kg^-1,相比第一茬增大约6倍;③柠檬酸施用和刈割措施能够降低象草根际土壤pH和有机质,对土壤总Cd含量和Cd的TCLP含量也能分别最大幅度降低14.29%和10.17%;④在m_B（柠檬酸）施用量为1.25 mmol·kg^-1且刈割1次时,象草植物提取Cd的效果最佳,地上部位Cd提取量达到6.95 mg·株^-1,占盆栽试供土壤Cd总量的9.38%.未来利用象草修复Cd污染土壤时,可考虑将1.25 mmol·kg^-1柠檬酸施用和刈割1次相结合,以提高修复效率.     

改性炭化谷壳负载纳米Fe3O4对含As(V)废水的吸附性能

以谷壳为原料,通过600℃缺氧高温热解制备一种炭化谷壳（CRH-I）,并利用CRH-I通过改性负载方法获得另一种新型的负载纳米Fe3O4的碱改性炭化谷壳（CRH-II）。经过对比表面积进行表征分析发现,CRH-II相较CRH-I的BET比表面积增大约30%,达到182 m2·g-1,微比表面积和微孔体积都扩大了6倍左右。FTIR分析结果表明,相比CRH-I,CRH-II分子间的羧基和酚羟基官能团有所增加,产生了芳构化反应和脂肪醚类物质。吸附实验表明,相对CRH-I而言,CRH-II对As（V）的吸附率明显提高。pH=2时,CRH-II对溶液中As（V）的吸附率达到98.3%;但是As的吸附率随着溶液pH值升高而逐渐降低,pH=11时下降最为明显,吸附率只有63.4%。CRH-II吸附反应满足准动力学二级方程,其相关系数为R2=0.999;在不同温度下,将CRH-II对As（V）的吸附验数据进行Langmuir方程和Freundlich等温方程拟合,结果更符合Langmuir方程;在25℃时,相关系数R2=0.985。解吸吸附实验证明,CRH-II依然具备良好的吸附性能,且再生吸附性能稳定。     

谷壳灰对稻田土壤镉、砷生物有效性及糙米镉、砷累积的影响

为研究富硅材料谷壳灰（HA）对稻田土壤Cd、As生物有效性及糙米中Cd、As累积的影响,以稻壳为原料制备中性HA（总硅量6.26×10⁵ mg·kg^-1）,开展水稻盆栽试验.HA按质量比设置4个添加水平（0、0.5%、1%、2%）,种植3种水稻（黄华占、湘晚籼13、隆优4945）.研究结果表明：①在土壤Cd总量为2.30 mg·kg^-1、As总量为90.45 mg·kg^-1的复合污染土壤中,HA施用后,与对照相比,土壤Cd的TCLP提取态、CaCl₂提取态及酸可提取态含量呈现不同程度的降低,分别降低了7.8%~18.7%、7.4%~18.7%、0.9%~16.7%;土壤As的交换态和TCLP提取态含量也有降低,分别降低了6.1%~47.1%、4.3%~26.7%.②HA施用可促进土壤中酸可提取态Cd向难溶态Cd的转变,水稻湘晚籼13、隆优4945根际土壤残渣态Cd含量分别增大9.8%~23.5%、5.9%~28.1%;土壤中As主要以残渣态存在,HA的施用对土壤专性吸附As含量有增大效应.③HA施用能够降低糙米中Cd和无机As含量,施用0.5%~2% HA能使水稻隆优4945和湘晚籼13糙米Cd含量降低到0.2 mg·kg^-1以下,施用2% HA能使黄华占糙米无机As含量降低到0.2 mg·kg^-1以下.施用HA能够有效降低土壤Cd、As生物有效性和糙米Cd、As含量,同时增大土壤有效Si含量,有利于提高土壤质量.     

三元土壤调理剂对田间水稻镉砷累积转运的影响

通过镉砷复合污染稻田的土壤调理剂原位治理,研究了三元土壤调理剂QFJ（羟基磷灰石+沸石+改性秸秆炭）对稻田土壤基本理化性质和水稻各部位镉砷累积转运的影响.结果表明,在土壤Cd总量3.58 mg·kg^-1,As总量124.79 mg·kg^-1污染程度下,施用QFJ后,水稻根际土壤pH值、阳离子交换量及有机质含量有增大的趋势;土壤交换态Cd和As含量可分别从0.37 mg·kg^-1、0.07 mg·kg^-1下降到0.12 mg·kg^-1、0.04 mg·kg^-1.QFJ的施用,可有效降低水稻各部位中Cd和As含量,在9.00 t·hm^-2施用量水平,可将糙米中Cd含量从0.46 mg·kg^-1下降到0.18 mg·kg^-1,无机As含量从0.25 mg·kg^-1降低到0.16 mg·kg^-1,同时低于国家食品污染物限量标准0.2 mg·kg^-1的要求,实现水稻安全生产.施用QFJ减少了水稻根系对Cd和As的富集,降低了水稻植株将Cd从地下部转运到地上部的能力,降低了根系转运Cd的能力以及茎叶、谷壳转运As的能力.     

拔节期水稻光合碳输入的动态变化及其对施氮的响应:13C-CO2脉冲标记

水稻光合碳是稻田土壤有机碳的重要来源之一,其在土壤中输入与分配特征受水稻生长状况和土壤肥力的影响.施肥是影响水稻生长的关键因素,为了探讨施氮对水稻拔节期光合碳的传输动态的影响,应用稳定同位素13C-CO2脉冲标记技术,通过盆栽试验,研究光合碳在水稻-(根际/非根际)土壤系统中输入与分配的动态变化及其对施氮的响应.结果表明,施氮显著增加了水稻地上部和根系生物量,降低了水稻根冠比.随着水稻的生长,水稻植株的13C丰度逐渐下降,根际土和非根际土中13C丰度先减少再增加;施氮显著增加了根际土壤中13C丰度,较不施氮相比增加了9.5%~32.6%.施氮使水稻地上部和根系中光合13C含量显著增加,较不施氮处理分别增加了24.5%~134.7%和9.1%~106%.脉冲标记一次性输入的光合13C主要分配在水稻植株体内,不施氮和施氮条件下的分配率分别为85.5%~93.2%和91.3%~95.7%;施氮显著影响光合碳在水稻地上部、根际土和非根际土中的分配特征(P0.01),标记后26 d,与不施氮处理相比,施氮使光合碳在水稻地上部的分配增加了13.4%,在根际土和非根际土中的分配分别减少了21.9%和52.2%.因此,施氮增加了光合碳在土壤-水稻系统中的分配,但降低了光合碳在土壤中的累积.本研究进一步探讨了施氮条件下水稻拔节期光合碳的分配,为明确氮素对光合碳在水稻拔节期的动态变化以及对土壤有机碳库的影响,和深入了解农田土壤有机质累积提供理论依据和数据支持.     

中亚热带红壤区不同土地利用土壤田间持水量估测

田间持水量是衡量土壤保水性的重要指标,也是进行农田灌溉、作物水管理和水文模型的重要参数,但其测定繁琐而耗时,迫切需要一种简捷精确的估测方法。采集了50个来自稻田和旱地的1 m深原状土壤剖面样,然后基于土壤基本理化性质,利用多元逐步回归方法对土壤田间持水量进行模型预测。结果显示:(1)对于稻田土壤,田间持水量主要受容重和有机碳影响,而对于旱地则主要受土壤质地影响;(2)构建的田间持水量传递函数,对于稻田土壤预测精确度较高,调整的确定系数达到0.79,对于旱地则相对较弱。研究表明土地利用方式对田间持水量精确估测影响较大,利用土壤传递函数法对田间持水量的快速获取有一定参考价值。     

组配改良剂对土壤-蔬菜系统铅镉转运调控的场地研究

以组配改良剂LS(石灰石∶海泡石=2∶1)为试验材料,通过对湘南某矿区附近铅镉复合污染旱地土壤进行现场改良钝化,研究施加不同量的LS(0、2、4、8 g·kg-1)对茄子和苋菜植株吸收累积Pb和Cd的影响以及对Pb和Cd在2种蔬菜植株各部位间转运的调控.结果表明:1施加LS能够显著提高土壤p H,降低土壤中交换态Pb和Cd的含量.2施加LS能显著降低2种蔬菜植株各部位中Pb和Cd的含量.LS施加量为2~8 g·kg-1时,茄子果实中Pb和Cd的含量分别降低44.7%~78.6%和36.0%~78.7%;苋菜植株茎叶中Pb和Cd的含量分别降低45.8%~59.1%和40.0%~87.2%.3LS的施加降低了2种蔬菜植株各部位间Pb和Cd的转运系数.2种蔬菜植株在根-茎-果实间或根-茎叶间转运Cd的能力大于Pb,且施加LS各处理下,同种蔬菜相同部位对Pb和Cd的转运能力大小关系保持不变.     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.