工农业副产物添加对棕壤的改良研究

由于不当农艺措施等人为因素影响,辽宁省棕壤区土壤发生酸化,需要添加改良剂予以阻控。以农田棕壤为研究对象,选取工业矿渣（煤矸石和膨润土矿渣）、秸秆（玉米秸秆、花生秸秆）、菌糠（平菇菌糠、金针菇菌糠）等6种常见的工农业生产副产物作为改良剂,采用室内恒温培养的方法,考察了工农业生产副产物对酸化棕壤的影响。结果表明：添加秸秆、菌糠和工业废弃物均可一定程度上改良土壤的酸度,使土壤pH提高0.29～0.79个单位;添加改良剂可不同程度改变土壤净硝化作用,但影响不大;改良剂的添加有效增强了土壤磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性。综合而言,农业生产副产物更适合酸化棕壤的改良。     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.     

复合改良剂对稻田Cd、As活性与累积的协同调控

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.     

生物酶在医院污水处理中的应用研究

处理医院污水常用的工艺有A2/O工艺和AB工艺,以上两种工艺存在磷酸盐及氨氮去除与水温等工艺条件相关因素有关,而造成处理效果不稳定,经试验采用生物酶改良剂＋SBR反应器处理医院污水,加入生物酶原液为50 000 mg/L加入一定数量,按SBR工艺条件控制,经处理后,COD去除率达90%以上,出水中磷酸盐及氨氮浓度达到综合废水一级排放标准。在SBR反应器中,当生物酶与医院污水比例为0.1/10 000-1/10000时,对COD的去除率显著提高,在处理医院污水时,曝气时间4 h,此时COD去除率小于90%。能加速聚磷菌对磷的释放和吸收,可使出水达到或接近一级排放标准,同时在好氧段生物酶能显著提高NH3-N的硝化速度,能将硝化时间缩短2h,从而降低了医院污水的处理成本。     

不同改良剂对土壤-水稻体系中Cd迁移积累的影响

为探究添加不同改良剂对重金属镉（Cd）在土壤淹水条件下于土壤和水稻间的迁移、积累及形态变化情况,文章分析了水稻在同一重金属Cd超标土壤条件下的重金属吸收量。该实验通过盆栽模拟了水田长期渍水的状况,研究了5种改良剂:硫酸亚铁（FS）、稻壳生物炭（BC）、碳酸钙（LS）、纳米零价铁（n ZVI）、铁锰改性生物炭（FMBC）在不同添加量条件下（质量分数2‰、4‰、6‰）对水稻（梦两优丝苗）生长以及吸收Cd能力的影响。结果表明：（1）改良剂都能明显改变土壤理化性质,除FS外都显著提高了土壤的pH,增幅在0.26～0.98个单位之间,使土壤的有效态Cd含量下降了16.13%～60.09%;FS使pH降低了0.02～0.15个单位,使土壤的有效态Cd含量上升了0.70%～3.21%。（2）除FS外的4种改良剂都显著降低了水稻根、茎叶、糙米中Cd含量,糙米中Cd含量都低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中Cd的限量值（0.2 mg/kg）,土壤Cd的钝化效果依次为：LS>BC>FMBC>nZVI>FS。其中,FMBC在4‰添加量时对抑制糙米富集...     

改良铅锌矿渣对栾树幼苗铅锌富集与耐性机制

植物修复是尾矿区恢复的一项生态技术,添加基质改良剂可以减轻重金属对植物的胁迫,提高修复效率.以木本植物栾树（Koelreuteria paniculata）作为供试植物,分别在100%尾矿（S）、90%的尾矿+5%蘑菇渣（SMC）+5% CaCO₃（MS）和天然红壤（RS）中进行盆栽试验.探究不同处理下栾树耐受Pb和Zn的生长富集效应、微观特征变化和基质中微生物多样性变化.结果表明,改良剂的添加相比于尾矿可以显著改善尾矿基质的理化结构,显著提升栾树的生物量、株高和叶绿素含量等相关生理指标,增加栾树中积累的重金属含量.处理组MS相较于对照组RS总根长增长达到69.3%,而对照组RS平均根径相较于对照组S下降118.7%.处理组MS与对照组S相比,Pb和Zn残渣态增加266.67%,弱酸可提取态和氧化物结合态显著降低,重金属对于植株迁移活性减弱.同时,多数重金属被栾树截留在根部,其根系构型的变化表明其在面对高浓度的Pb胁迫时具有较强的适应性.透射电镜（TEM）分析表明,对照组S中较高浓度的重金属含量会破坏细胞壁结构,对植物细胞造成毒害.改良剂的添加有效缓解了重金属胁迫对栾树各组织的影响,影响微生物群落的结构,显著提高微生物丰富度和多样性,增强栾树对重金属的适应性和植物修复能力.     

景观植物结合改良剂修复盐和锌锰复合污染土壤

盆栽试验条件下,通过向污染土壤施加组配改良剂（TH-SM01）、种植景观植物,研究植物对盐、Zn和Mn的耐受能力,及TH-SM01对土壤全盐量、Zn、Mn有效态含量的影响,结果表明:鹤望兰（Strelitzia reginae Aiton）具有较强的耐盐和耐Zn、Mn能力,在重度盐、Zn和Mn复合污染土壤上可优先使用;红花檵木（Loropetalum chinense（R.Br.）Oliver var.rubrum Yieh）、含笑花（Michelia figo（Lour.）Spreng.）、桂花（Osmanthus fragrans（Thunb.）Loureiro）、叶子花（Bougainvillea spectabilis Willd.）对盐的耐受能力亚于鹤望兰,但仍可在TH-SM01的施用下生长,且含笑花、叶子花具有超富集Mn的能力;向土壤中施加TH-SM01可降低土壤全盐量,且种植3个月后TH-SM01仍可以继续发挥脱盐作用;TH-SM01可提高土壤pH,但随着施用时间延长,提高幅度在缩小,且TH-SM01可以降低土壤DTPA-Zn、DTPA-Mn含量,尤其是DTPA-Mn,种植3个月降低率达到94.45%~96.21%。因此,在修复重度盐、Zn和Mn复合污染土壤时,可通过施加TH-SM01和种植耐盐及耐Zn、Mn植物,以降低土壤全盐量和DTPA-Zn、DTPA-Mn含量。     

组配改良剂联合锌肥对土壤-水稻系统镉迁移转运的影响

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田进行田间试验,通过连续种植早晚两季水稻,研究了组配改良剂LS （石灰石+海泡石）,同时结合土施Zn肥和叶面喷施Zn肥对水稻Cd吸收的影响.结果表明：①施用LS （2250 kg·hm^-2和4500 kg·hm^-2）的各处理均能使早、晚稻土壤pH值增加0.28~1.26个单位,土壤CEC增加7.7%~33.4%,而土施Zn肥（90 kg·hm^-2）和叶面喷施Zn肥（0.2 g·L^-1和0.4 g·L^-1）对土壤pH值无明显影响.②基施LS的各处理能使早、晚稻土壤中TCLP和CaCl₂提取态Cd含量分别降低11.5%~38.8%和24.0%~81.0%,土施Zn肥和叶面喷施Zn肥对土壤Cd两种提取态含量无明显影响.③单一处理均能显著降低糙米Cd含量,但降低效果均不如联合处理,组配改良剂LS联合Zn肥的处理（L1Z1F1、L1Z1F2、L2Z1F1和L2Z1F2）使早稻和晚稻糙米Cd含量分别降低64.9%~67.5%和56.1%~80.6%,其中L2Z1F1（4500 kg·hm^-2的LS+90 kg·hm^-2的Zn肥+叶面喷施0.2 g·L^-1的Zn肥）处理效果最佳.④各处理下水稻各部位Cd/Zn比显著降低,糙米中Cd/Zn比值与Cd含量呈极显著正线性相关,说明各部位中Zn含量的增加是稻米Cd含量显著降低的关键原因之一.组配改良剂联合Zn肥修复技术能有效阻隔水稻对Cd的吸收和转运,降低水稻糙米Cd含量,是一种能有效实现中重度Cd污染稻田安全利用的技术模式.     

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.     

改良剂对重金属复合污染土壤中菜用大豆品质及生理特性的影响

通过盆栽试验,研究了在重度Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤上,分别施用凹凸棒土(25 g·kg-1)、硅藻土(25g·kg-1)、泥炭(25 g·kg-1)和腐植酸(4 g·kg-1)4种改良剂对菜用大豆(Glycine max)(以下简称大豆)植株生长、籽粒食用品质及叶片生理特性的影响.结果表明:有机物料能有效提高大豆籽粒产量和粗蛋白含量,改善大豆籽粒的食用品质,但黏土矿物对大豆籽粒产量及品质的影响不明显;有机物料、黏土矿物能缓解重金属对植物的毒害,腐植酸、泥炭、凹凸棒土处理大豆叶片苗期SOD活性显著高于对照(P＜0.05),而硅藻土处理大豆苗期SOD活性与对照之间差异不显著(P＞0.05),但成熟期SOD活性却显著高于对照(P＜0.05).除腐植酸处理外,添加其他改良剂处理苗期、成熟期大豆叶片叶绿素含量与对照之间差异均未达显著水平(P＞0.05);腐植酸降低大豆籽粒中重金属含量的效果最好,该处理大豆籽粒中Zn、Cu、Cd、Pb含量分别比对照降低28.8%、21.6 %、35.0%和12.5%,硅藻土次之,而添加泥炭、凹凸棒土对大豆籽粒中重金属含量的影响与对照相比未达显著水平(P＞0.05).