水分管理模式与土壤Eh值对水稻Cd迁移与累积的影响

通过水稻盆栽试验,研究了4种水分管理模式[水稻全生育期湿润灌溉(M)、灌浆期湿润和灌浆期后淹水灌溉(M-F)、灌浆期淹水和灌浆后湿润灌溉(F-M)、全生育期淹水灌溉(F)]对土壤Eh值、Cd生物有效性及对水稻Cd迁移与累积的影响.结果表明土壤Eh值从负值变为正值时,土壤交换态Cd含量先升高后降低.与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻根、茎叶、谷壳、糙米Cd含量,其中M-F和F处理水稻糙米Cd含量分别为0.19 mg·kg~(-1)和0.10 mg·kg~(-1),均低于国家食品污染物限量0.2 mg·kg~(-1)的标准(GB 2762-2012).与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻地上部Cd累积量和水稻中Cd的转运系数.水稻地上部分Cd累积量、水稻中Cd的转运系数、水稻糙米Cd含量与土壤Eh值均存在正指数关系.4种水分管理模式中,M-F处理的水稻产量最高.虽然威优46被认为是Cd高累积水稻品种,但是在5 mg·kg~(-1)的Cd污染土壤中进行适当的水分管理,威优46糙米Cd含量也能够达到国家标准.因此,为了保证水稻的食品安全和水稻产量,建议采用M-F处理作为水分管理模式,且灌浆期后的土壤Eh值保持在-160~-130 m V范围.     

亚热带稻区大气氨/铵态氮污染特征及干湿沉降

氨气(NH3)是重要的碱性气体,是气溶胶和雨水中铵态氮的重要前体物质.在高强度的NH3及酸性气体排放下,我国亚热带双季稻区大气中氨氮(NH_3~-N)、气溶胶及雨水中铵态氮污染特征及其干湿沉降量还不尚清楚.本研究在我国亚热带丘陵区一个典型双季稻区,同步监测大气中NH3、气溶胶中铵态氮以及雨水中铵态氮浓度及相关气象因子,旨在明确各种大气氨/铵组分浓度特征及其影响因素,并定量计算氨/铵态氮的干湿沉降量.结果表明,大气中NH_3~-N、大气颗粒物PM10中铵态氮以及雨水中铵态氮年平均浓度分别为5.7μg·m~(-3)、12.8μg·m~(-3)和0.8 mg·L~(-1),氮沉降量分别为8.38、5.61和9.07kg·(hm~2·a)-1.稻田施氮肥显著提高NH_3~-N浓度,且NH_3~-N浓度与气温表现出显著正相关;颗粒态铵态氮浓度与NH_3~-N浓度无显著相关,表明研究区NH_3~-N浓度不是形成颗粒态铵态氮污染的主要限制因子;雨水中铵态氮浓度主要与颗粒态铵态氮浓度成正相关,与降雨量成负相关.采样点较高的大气氨/铵态氮浓度和沉降量说明当地的大气氨/铵污染比较严重,大气氨/铵态氮沉降已成为农田氮素的重要来源,需要在氮素养分管理中加以考虑.     

秸秆及生物炭添加对猪粪沼渣施肥水稻重金属积累的影响

秸秆还田在重金属污染稻田中被广泛应用并日益推广,其对土壤中重金属生物有效性和水稻重金属吸收积累产生的影响不容忽视.本研究选用因连续10年以上施用生猪沼渣沼液而导致重金属超标的水稻土,通过盆栽试验研究了不同的秸秆还田方式(直接还田或生物炭还田)与用量(0、1%、2%、4%和8%)对水稻重金属吸收积累的影响.结果表明,长期施用沼渣沼液可导致土壤重金属富集,其中,铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)含量高于国家土壤环境质量二级标准;秸秆或生物炭添加提高了水稻根或茎叶中重金属的截留,降低了籽粒中的积累;秸秆还田对于水稻Cu的吸收积累控制效果显著,添加1%、2%、4%和8%的秸秆分别使糙米中的Cu含量降低了35%、51%、64%和71%;生物炭添加对于控制水稻Cd的吸收积累效果显著,1%、2%、4%和8%生物炭添加量分别使水稻Cd的积累降低了21%、33%、36%和35%.对于Zn的吸收积累,两种还田方式均具有显著的控制效果;但在As污染稻田,秸秆直接还田应慎重,因为秸秆添加可显著提高糙米中As的积累.通过对比不同的秸秆还田量对控制糙米中重金属积累的效果,同时考虑该区域重金属的污染状况和还田成本,推荐在该施肥区域实施2%的秸秆直接还田.该研究将为水稻安全生产与农业废弃物循环利用提供理论与实践指导.     

秸秆离田对土壤Cd生物有效性及水稻Cd积累的影响

通过选取湖南省宁乡市某轻度Cd污染稻田开展连续两季水稻秸秆离田田间试验,研究秸秆离田措施对轻度Cd污染稻田土壤Cd有效性及水稻对Cd吸收累积的影响.结果表明：(1)连续两季秸秆离田有效提高了土壤pH值,降低土壤有机质和根际土壤Cd含量;T1～T4处理使土壤pH值提升0.04～0.58个单位,有机质含量降低了0.68%～25.87%,根际土壤Cd含量降低了3.76%～12.78%.(2)连续两季秸秆离田能降低酸可提取态和可氧化态Cd占比,使残渣态Cd占比上升;同时秸秆离田处理降低了根际土壤Cd的生物有效性,使根际土壤TCLP、 DTPA和CaCl₂提取态Cd含量均显著降低.(3)水稻秸秆离田可显著降低土壤孔隙水中DOC和Cd浓度,连续两季秸秆离田处理下(T1～T4)土壤孔隙水中Cd浓度分别降低了4.54%～40.00%和2.75%～67.34%,说明DOC是影响土壤孔隙水中Cd浓度的关键因素之一.(4)连续两季秸秆离田各处理(T1～T4)降低了水稻各部位对Cd的吸收累积,其中秸秆和根系全部离田处理(T4)下,2020年晚稻和2021年早稻糙米Cd含量分别降低了18....     

柳州地源性镉异常区稻米重金属积累效应与健康风险

为探讨地源性镉异常区土壤重金属在稻米中迁移转化特征,并评估水稻安全种植性,以广西柳州市典型地区水田为研究对象,共采集土壤与稻米成对样品91组,测试Cd等重金属、土壤pH和有机质含量.结果表明：①与背景值相比,水田土壤Cd、Cu、Ni和Zn分别超背景值92.31%、34.07%、36.26%和90.11%;与相关标准中的筛选值相比,Cd和Zn含量的点位超标率为30.53%和25.26%,超标点位主要分布于浮石镇;②稻米Cd和Ni含量的点位超标率分别为35.16%和3.30%,其中大良镇稻米Cd富集系数最高且稻米Cd超标率最高;③相关性分析显示,土壤pH是稻米重金属的主要影响因子,且稻米Cd和Ni具有相似来源;④稻米健康风险评价结果显示,大良镇稻米Cd的THQ值大于1.0,说明该地区稻米Cd存在潜在健康风险.所有乡镇TTHQ值均大于1.0,且显示出儿童高于成年女性,成年女性高于成年男性,表明合理的膳食结构对于预防不同年龄和性别的重金属摄入至关重要.因此,柳州地源性镉异常区水稻种植存在一定的风险,需要针对性采用不同的安全利用措施加以管控.     

赤泥对堆肥腐熟度及其产品对稻米Cd阻控效果

以赤泥作为堆肥添加剂进行鸡粪好氧堆肥试验,分析了堆肥过程中赤泥对温度、pH值、电导率（EC）及种子发芽指数（GI）的影响.通过三维荧光与紫外-可见光光谱特征解析堆肥过程中腐殖酸（HA）组分的演变特征.并利用盆栽实验探索堆肥产品对矿区土壤中稻米镉的阻隔效果.结果表明,赤泥的添加提高了堆体高温期的温度.EC较堆肥前均显著降低,但赤泥堆肥EC （4.29mS/cm）显著高于鸡粪堆肥EC （3.59mS/cm）.鸡粪堆肥与赤泥堆肥的GI随着堆肥时间的增长而升高,在堆肥结束时分别达到100.2%和96.44%,说明2种堆肥产品均未表现出植物毒性.2种堆肥HA中类蛋白质等物在堆肥过程中均转化为较为稳定的类腐殖质物质,HA的SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀和A_226~400在堆肥结束后也显著提高,表明堆肥的腐殖化程度升高.此外,赤泥的添加提高了腐殖化参数数值,证明赤泥的加入能够加速堆肥腐殖化进程.在盆栽实验中,鸡粪堆肥与赤泥堆肥均提高了土壤的pH值,降低了土壤中DTPA-Cd和糙米中Cd的含量.其中,施用2g/kg赤泥堆肥后,糙米Cd含量降低幅度最大,为58.68%,水稻糙米中Cd的含量由未施用堆肥的0.42mg/kg降低至0.17mg/kg.因此,赤泥的添加可以在一定程度上提高堆肥效率,同时施加堆肥产品对土壤Cd的生物有效性及水稻植株内Cd起到抑制与阻隔作用,且施加赤泥堆肥效果更为显著.     

Assessing the influence of environmental conditions on secondary organic aerosol formation from a typical biomass burning compound

The atmospheric chemistry in complex air pollution remains poorly understood. In order to probe how environmental conditions can impact the secondary organic aerosol (SOA) formation from biomass burning emissions, we investigated the photooxidation of 2,5-dimethylfuran (DMF) under different environmental conditions in a smog chamber. It was found that SO₂ could promote the formation of SOA and increase the amounts of inorganic salts produced during the photooxidation. The formation rate of SOA and the corresponding SOA mass concentration increased gradually with the increasing DMF/OH ratio. The addition of (NH₄)₂SO₄ seed aerosol accelerated the SOA formation rate and significantly shortened the time for the reaction to reach equilibrium. Additionally, a relatively high illumination intensity promoted the formation of OH radicals and, correspondingly, enhanced the photooxidation of DMF. However, the enhancement of light intensity accelerated the aging of SOA, which led to a gradual decrease of the SOA mass concentration. This work shows that by having varying influence on atmospheric chemical reactions, the same environmental factor can affect SOA formation in different ways. The present study is helpful for us to better understand atmospheric complex pollution.     

Sulfate-containing amendments to reduce methane emissions from rice fields: mechanisms,effectiveness and costs

Application of sulfate-containing amendments is oftensuggested as a mitigation option to reduce methane (CH₄) emissionsfrom rice (Oryza) fields. This paper discusses the mechanism andpotential of this mitigation option, reviews the relevant experimental data,and presents first, indicative costs of application. CH₄ emission datafor rice fields with sulfate-containing amendments are compiled toreinterpret the resulting reduction in CH₄ emission and find a generalrelationship between emission reduction and amount of sulfate applied. Thereduction in CH₄ emission depends on the amount of sulfate applied.However, absolute emission reduction is location specific and cannot bederived from the amount of sulfate (SO^2- ₄) applied only. We established alogarithmic relationship, across locations, between SO^2- ₄ application andfractional emission reduction relative to the emission of the non-amendedcontrol field. Recycling of SO^2- ₄ in the rhizosphere was essential to explainthe observed reductions in CH₄ emission for a number of theexperiments. The cost of applying SO^2- _{_4}-containing fertilizers varies acrosscountries and depends on local fertilizer prices. Since a fractional reductionis obtained, the cost-efficiency in terms of CH₄ mitigation per unitof SO^2- ₄ applied will be highest in high-emitting rice production systems.Provided the proper target areas are selected, the cost of SO^2- ₄-containingfertilizer as a mitigation option to reduce CH₄ emissions in rice fieldsis estimated at 5–10 US dollar per Mg CO₂-equivalent.     

丛枝菌根真菌对百菌清引起的旱稻(Oryza sativa L.)毒性的影响

采用盆栽实验的方法,研究了百菌清对旱稻 (Oryza sativa L.)生长和氧化胁迫的影响,以及接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)对百菌清污染下旱稻生长的影响和对旱稻氧化胁迫的影响.结果表明,百菌清处理对旱稻的生长有明显的抑制作用,施加百菌清后可以使旱稻地上部的生物量由2.5 g·pot^-1下降到1.0 g·pot^-1以下;地下部分的生物量在施加百菌清处理后由0.9 g·pot^-1下降到0.3 g·pot^-1以下.百菌清处理下接种AMF能显著提高旱稻生物量,接种菌根真菌能使50 mg·kg^-1百菌清处理下旱稻的生物量增加1倍以上.百菌清处理能显著降低旱稻对磷(P)营养元素的吸收,在50 mg·kg^-1百菌清处理下旱稻地上部分P的吸收量由3 200 μg·pot^-1下降到860 μg·pot^-1,接种AMF能使旱稻地上部P的吸收量增加到1 900 μg·pot^-1.百菌清处理还可以引起旱稻体内的氧化胁迫,改变旱稻体内抗氧化酶系统的活性,而接种菌根真菌能降低百菌清对旱稻产生的氧化胁迫,从而减轻百菌清污染对旱稻的毒性作用.总之,百菌清土壤污染能够引起旱稻体内的氧化胁迫、降低旱稻P的吸收量而影响植物生长,接种菌根真菌能显著改善旱稻的生长和降低百菌清对旱稻的影响.     

碱处理对秸秆厌氧消化的影响

为减少秸秆碱处理的碱用量,提高秸秆的产气量,从产气量、XRD和FTIR等角度对碱预处理与后处理进行了初步比较,并对碱处理前后秸秆浸提液的理化性质以及秸秆的物质结构变化进行了分析.结果表明,秸秆经5%NaOH处理48 h后,细胞中的有机物大量溶出,COD、TN、NO 3--N和NH 4+-N分别从2 311.11、175.40、5.02和117.82 mg/L增至10 488.89、417.84、248.64和141.44 mg/L,表明碱处理不仅破坏木质纤维结构,还破坏核酸、氨基酸等含氮物的结构,将其中的氮以NO 3--N和NH 4+-N的形式释放出来;碱处理破坏了秸秆木质素结构,木质素含量降低,但纤维素的相对结晶度增加,从0.592 3增加到0.662 2.厌氧消化的结果显示,秸秆预处理与后处理的产气能力相当,单位TS产气量分别为382.32 mL/g和375.84 mL/g,较对照分别提高了28.13%和25.96%,但后处理的碱用量仅为预处理的50%;厌氧发酵后对照中的木质素含量增加,而预处理和后处理均降低,后处理对木质素的破坏效果更好;厌氧微生物可破坏纤维素的结晶区,后处理对纤维素结晶区和无定形区的破坏均强于预处理.