生物质炭对磷镉富集土壤中两种元素生物有效性及作物镉积累的影响

以磷镉富集土壤(总Cd 0.94mg·kg~(-1)、全磷0.86g·kg~(-1))和低镉积累基因型红菜薹金秋红三号为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置了绝对对照CK0(仅施NK无机肥)、相对对照CKp(施NPK无机肥)、生物质炭BC(BC+NK无机肥)和BC-CKp(BC+NPK)这4个处理,考察了土壤磷素和重金属Cd的生物有效性、植株可食部位生物量及其Cd累积特征和土壤基本性状等指标.结果表明,至作物收获时,添加生物质炭的BC和BC-CKp处理与未添加生物质炭的CK0和CKp处理相比,土壤有效Cd含量分别降低了8.23%和5.68%;同时土壤有效磷含量提高了11.60～16.26mg·kg~(-1).施加外源磷肥的CKp和BC-CKp处理土壤有效Cd含量与未施加磷肥的CK0和BC处理相比分别降低了31.43%和33.29%.除CK0处理外,其它3个处理(CKp、BC及BC-CKp)的红菜薹作物可食部位Cd含量均未超出我国食品安全国家标准(GB 2762-2017)中Cd的限定值0.1mg·kg~(-1).结果表明,将生物质炭输入到磷素富集的中、轻度Cd污染土壤中,能够同时实现土壤中重金属Cd钝化和磷素活化的双重功能;且在不额外使用磷素化肥的条件下,种植弱吸收低积累Cd的蔬菜作物基因型,既可以保证可食部位生物量增加,也可以使其可食部位重金属Cd含量满足食品安全国家标准.     

土壤磷素的流失风险分析进展评述

关于如何评价土壤磷素的流失引起的环境风险这一课题日益成为研究的热点。文章重点探讨了面向环境学意义的用于土壤磷素流失风险分析的常用指标与表征方法。     

污水生物除磷研究进展

水体富营养化是世界性难题,其中磷通常是主要限制因子.生物除磷工艺简单,污泥产量少,可节约能源,运行费用也较低,便于操作和磷的回收.在介绍水体中磷的来源、污染特点及其造成危害的基础上,着重综述了国内外生物除磷的研究进展,并对生物除磷存在的问题和发展趋势提出了一些看法.     

4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后磷素释放实验,研究了紫色土、河沙、页岩、石灰岩对磷的吸附特征,结果表明Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的最大吸附量大小顺序依次为石灰岩(666.67 mg/kg)河沙(500.00 mg/kg)页岩(434.78 mg/kg)紫色土(416.67 mg/kg);从反应速率来看,吸附过程都可分为快、中、慢3个阶段;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对4种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R~2在0.831～0.966之间;从磷的解吸率来看,各填料释磷大小顺序依次为河沙(4.257%)页岩(3.803%)石灰岩(3.638%)紫色土(2.134%)。综合考察得出,石灰岩更适合作为人工湿地污水除磷的填料。     

不同粒径炉渣对磷的静态吸附

研究了不同粒级炉渣对含磷废水的静态等温吸附性能,为其在污水处理领域的有效利用和合理级配提供理论依据。经筛分得到<0.2 mm、0.2~0.45 mm、0.45~0.9 mm、0.9~2 mm、2~4 mm、4~6 mm、≥6 mm的7个粒级的供试炉渣,其中0.9~4 mm粒级占总量的64.54%。XRD、XRF分析显示,各粒级炉渣物相组成相似,<0.2 mm粒级炉渣中活性铝含量最高。静态吸附实验表明,炉渣对磷素的最大吸附量为4 021 mg/kg,最佳吸附时间为24 h;Langmuir和Freundlich吸附等温线可较好地拟合各粒级炉渣对溶液中磷素的吸附,而小于0.9 mm粒级炉渣具有更高的拟合度;炉渣粒径越小,吸附能力越强,<0.2 mm粒级炉渣的理论饱和吸附容量达14 084 mg/kg,≥6 mm粒级炉渣吸附磷素能力差;受粒径、溶液含磷浓度等因素影响,炉渣的平均理论吸附容量为1 142.4 mg/kg。     

浅水湖泊表层沉积物磷素赋存形态及其相关性分析

以邯郸南湖这一城市浅水人工湖泊为研究对象,通过对南湖7个典型区域的连续采样监测研究表层沉积物中磷素的赋存形态,并采用线性回归法进行不同形态磷素的相关性分析。结果表明,邯郸南湖沉积物中总磷的富集水平为540~2 072mg/kg,其中主要以无机磷素的形态存在,占TP的50.38%~71.14%。而无机磷素中以闭蓄态磷和钙磷为主,分别占无机磷素的32.80%~42.37%、33.56%~53.09%。沉积物中有机磷素是南湖磷素内源污染的主要来源。相关性分析表明,有机磷素与总磷呈现良好的趋同性。削减有机污染负荷及加强水生植物管理是南湖水体内源污染控制的有效途径。     

解磷微生物强化堆肥磷组分转化研究进展

好氧堆肥是有机废弃物资源化的有效途径之一,但堆肥产品的供磷肥力较化肥相差甚远,使得有机废弃物堆肥产品在市场上存在竞争短板,因此,调控堆肥磷素资源有效性和磷组分转化具有重要意义。针对堆肥过程中可促进难溶性磷活化的解磷微生物,利用微生物强化和微生境调控手段,提高磷转化相关功能微生物在堆肥中的相对丰度和活性,能够显著改善堆肥过程磷组分形态,提升有效磷含量,但该过程易受到物料来源、堆肥过程工艺条件、微生物种间关系等多重因素影响。因此,综述了堆肥磷素转化规律及堆肥解磷微生物动态特征,阐述了外源接种解磷菌剂和堆肥添加生物炭等内源调控堆肥微环境的解磷微生物强化方法,讨论了堆肥内源、外源解磷微生物调控的关键限制因子(温度、C/N、含水率等),以期为探索堆肥磷素定向转化调控技术、开发富磷堆肥产品提供理论依据。     

环大冶湖区域土壤磷素水平及流失风险分析

该文在环大冶湖区域内采集42个土样,在实验室分析总磷（TP）、土壤有效磷（Olsen-P）、易解吸磷（CaCl_2-P）、藻类有效磷（NaOH-P）含量,收集相关文献研究成果并对比分析,以了解环大冶湖区域4种典型利用方式下土壤磷素形态含量特征,对其流失风险进行了分析。结果表明：（1）各类土壤磷含量变化范围较大,TP含为175.56～1 232.70 mg/kg,平均值为653.0 mg/kg;Olsen-P 含为1.24～63.72 mg/kg,平均值为10.24 mg/kg;CaCl_2-P含量为0.14～11.72 mg/kg,平均值为1.84 mg/kg;NaOH-P含量为20.23～279.56 mg/kg,平均值为96.98 mg/kg;(2）以Olsen-P含量为横坐标,以CaCl_2-P含量为纵坐标,采用双线性模型模拟土壤磷素淋失“突变点”,但并未出现明显的“拐点”。TP和NaOH-P水平呈现蔬菜地>水稻田>旱地>林地;Olsen-P和CaCl_2-P水平呈现蔬菜地>林地>旱地>水稻田;4种典型利用方式下土壤磷素积累水平普遍不高,磷素流失风险较低。     

浙北下渚湖湿地上覆水-底泥界面磷素特征与水质响应研究

健康湿地是面源污染生态修复的有效途径.以浙北下渚湖湿地为研究对象,同步开展上覆水及底泥磷素野外调查;模拟湿地枯水季节设计微型静态湿地水柱试验,揭示上覆水-底泥界面磷素交换规律、磷库特征及其潜在水质响应机制.结果表明,下渚湖湿地底泥总磷(TP)含量范围为0.187～0.591 mg·g^-1,属于中度富磷;全年水体TP浓度为0.022～0.718 mg·L^-1;水体磷素,即TP、溶解性磷(DP)及颗粒磷(PP)浓度大小的季节性特征为冬季>夏季>春季>秋季.在上覆水磷素浓度梯度(0.0～10.5 mg·L^-1)胁迫下,微型静态湿地水柱模拟表明,湿地底泥吸附上覆水磷素依次呈现缓冲吸附过程、快速吸附过程、及慢速吸附过程等3个特征性过程.在上覆水DP为1.0 mg·L^-1的胁迫下,枯水季节湿地底泥磷库增量分配代表性比例分别为:弱结合态磷0.0%、铁/锰结合态磷(Fe-P)19.9%、碱可提取磷66.3%［其中铝结合态磷(Al-P)58.0%;碱可提取有机磷(OPAlk)8.3%］、钙结合态磷(Ca-P)1.9%及闭蓄态磷(Res-P)11.3%.在枯水期可以通过补充铝盐的技术手段增加下渚湖湿地底泥对水体磷素的净化容量.     

Evolution of soil fertility and nitrogen/phosphorus leaching risk in protected agriculture of the eastern Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

Understanding changes in soil fertility and soil environmental risks in protected agriculture with high irrigation and fertilizer inputs are of great significance for ecological protection. In this study, soil samples in the plow layer were collected from greenhouses >100 acres in the eastern Qinghai-Tibet Plateau after different durations of planting time (either ≤ 3, 3-5, 5-10, or 10-20 years) to assess the changing pattern of soil fertility indicators and the potential leaching risk of nitrogen and phosphorus. The results showed that soil organic matter (OM) and total nitrogen (TN) contents in protected agriculture were 17.1 and 1.3 g/kg, respectively, which suggests moderate content levels. Meanwhile, soil alkali-hydrolyzed nitrogen (AN), available phosphorus (Olsen-P), and available potassium (AK) contents were 160.9, 72.0, and 191.2 mg/kg, respectively, which suggests abundant content levels. As the number of planting years increased, the contents of soil OM, TN, AN, and Olsen-P increased significantly, especially after 10 years, with 41.6%, 44.2%, 26.5%, and 67.4% increases, respectively, compared to ≤ 3 years. As seen, Olsen-P had the most marked increase. In contrast, soil AK and pH decreased with planting years, and soil AK after 5 years decreased by 32% compared to ≤ 3 years. Moreover, the soil pH value in 3-5 years decreased by 2.3% compared to that of ≤ 3 years. The leaching risk of soil nitrogen and phosphorus was intensified after 10-20 years, and the probability of leaching was 0.74 and 0.84, respectively. This study indicated that, in protected agriculture, soil OM, AN, and Olsen-P contents improved, accompanied by a high risk of N and P loss, and AK and soil pH values decreased. It is recommended that the input of nitrogen and phosphorus fertilizers should be controlled, and the input of potassium fertilizer should be increased for more than 10 years of facility cultivation. This study provides a scientific basis for the rational fertilization of agricultural facilities. The findings indicate that after facility planting for 10-20 years, soil organic matter, nitrogen, and phosphorus significantly increased, yet the leaching risk of nitrogen and phosphorus increased as well, suggesting that the input of nitrogen and phosphorus fertilizer should be controlled. After 3-5 years of planting, soil AK and pH values decreased significantly, implicating that potassium and organic fertilizer should be supplemented in a timely manner. © 2022 Science Press. All rights reserved.