西南高镉地质背景区农田土壤与农作物的重金属富集特征

为探明高地质背景区农田土壤与农作物系统中重金属富集与转运特征,通过对采自重庆黑色岩系高镉地质背景区的土壤和农作物样品进行分析,并与其他典型黑色页岩区域进行对比研究.发现研究区部分农田土壤pH极低; Cd、Cr、Ni和Zn显著富集.土壤样品Cd的超标率为100%,其次为Cr和Ni,91. 3%的土壤样品Cd污染级别为严重污染及以上.土壤Zn、Cu、Cr和Ni的残渣态占比为80%以上,Cd和Pb较低;弱酸提取态Cd占比27. 0%±6. 4%,Zn和Ni次之.黑色岩系母质风化导致研究区土壤重金属富集,Cd是区域内的特征污染元素,其生物有效性较高,并易于在农作物中富集. Cd的转运系数高于其他元素,农作物中Cd的富集和污染程度最高,特别是叶类蔬菜,平均Cd含量(干重)高达11. 5 mg·kg~(-1),不适于种植和食用;部分农作物Cr超标,存在一定风险.因此,有必要对研究区农田土壤进行污染等级划分,实行科学管控,并进行农作物种植结构调整,以保障当地人群健康.     

中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价

土壤是农业生产过程中不可或缺的自然资源,掌握农田土壤重金属的空间分布特征及污染水平,对于农田生态系统安全及人类健康具有重要意义.基于2002年来中国各行政区农田土壤重金属实测数据,探讨了农田土壤Cr、Cd、Pb、Zn、Cu、As和Hg等7种重金属的空间分布特征,并采用地累积指数法对污染状况展开评价.结果表明中国农田土壤重金属的空间分布特征差异较为明显,南方农田土壤重金属含量明显高于北方;平均值统计结果表明,湖南、云南、贵州、四川、福建、广西以及上海的农田土壤重金属含量较高;污染评价结果显示7种重金属的污染程度大小依次为CdHgPbCuZnAsCr,其中福建、广东、海南、浙江、湖南、陕西、甘肃、河南、重庆、山西、天津、内蒙古和安徽的富集程度较高.     

兰坪铅锌矿区周边农田土壤--玉米体系Pb含量及其污染特征研究

以云南省兰坪县铅锌矿周边农田为研究对象,测定和分析其上生长的玉米植株及其根部土壤Pb含量,结果表明：①云南省兰坪县铅锌矿区周边农田生长的玉米根、茎、叶和籽实Pb的平均含量分别为219．17mg／kg、99．2mg／kg、142．86mg／kg、79．18mg／kg;②云南省兰坪县铅锌矿区周边农田土壤Pb含量为1126．12—3640．25mg,／kg,是我国土壤环境质量标准（GB15618--1995）的7．5～25．8倍;③13个玉米样品籽实Pb含量超过了我国粮食卫生标准（NY861-2004）的19．1—588．9倍;④玉米根部土壤Pb含量和玉米叶片中的Pb含量呈极显著正相关。     

华中地区某县农田土壤黑碳分布特征及来源解析

以华中地区阳新县农田土壤为研究对象,采用热光反射法研究了不同类型农田土壤(水稻土、红壤、潮土)中黑碳、焦炭、烟炱含量的变化特征,并探讨了影响黑碳、焦炭和烟炱分布的影响因素以及黑碳的可能来源。结果表明,农田土壤中黑碳、焦炭和烟炱含量变幅较大,分别为0.17—3.18 g?kg~(~(-1)),0.03—2.37 g?kg~(-1)和0.09—1.50 g?kg~(-1),平均值分别为0.85 g?kg~(-1),0.45 g?kg~(-1)和0.40 g?kg~(-1)。不同类型土壤中黑碳、焦炭、烟炱含量的大小顺序是:水稻土红壤潮土。黑碳占有机碳的比例变化范围在1.45%—26.43%,平均值为6.76%。相关分析结果表明土壤黑碳含量与有机碳、焦炭和烟炱含量之间都呈显著的正相关关系。根据焦炭/烟炱比值分析结果推测农田土壤中的黑碳主要来源于化石燃料燃烧,如工业燃煤及机动车尾气排放等。     

三峡库区典型农田小流域水体汞的时空分布特征

以三峡库区典型农田小流域——重庆涪陵王家沟为对象,分别于2012年11月~2013年9月对流域内不同类型水体总汞(THg)和总甲基汞(TMeHg)含量进行为期1 a的监测,探讨汞在农田流域水体中的时空分布特征.结果表明,流域内水体THg、TMeHg浓度范围分别为1.12~64.04 ng·L-1、0(未检出)~4.24 ng·L-1,均值分别为(13.54±10.55)ng·L-1、(0.22±0.42)ng·L-1,各类型水体THg均以颗粒态为主,雨水和池塘水TMeHg以颗粒态为主,井水和沟渠水则相反.在空间分布上,THg表现为雨水最高,池塘次之,井水最低,W2井相较于其他井THg浓度最高,各沟渠点水体THg浓度差异不大;TMeHg表现为沟渠水最高,池塘次之,井水最低,井水TMeHg浓度下游大于上游,各沟渠点水体TMeHg浓度差异大,甲基化率为沟渠水>池塘水>井水>雨水.在时间变化上,各类型水体THg浓度均表现为冷季高于暖季,TMeHg浓度则因水体类型而异.综合分析发现雨水是流域内汞的重要来源;农田流域颗粒物的迁移是汞、甲基汞迁移的主要途径,地表径流是影响流域对水库汞负荷贡献量的重要因素.     

不同农田土壤养分可持续性指数的研究

讨论了不同农田土壤碳、氮、磷、钾养发的可持续性指数,结果表明,不同施肥方式、不同土壤类型对碳、氮养分可持续性指数的影响表现为有机肥配施化肥处理〉有机肥处理〉化肥处理,潮土〉水稻土〉土壤,对磷、钾养分表现为化肥处理〉有机肥配施化肥处理〉有机肥处理,水稻土〉潮土〉红壤,相关分析表明,土壤养分可持续性指数指数与土壤养分相关或极相关这表现,土壤养分可持续性指数可以用来评价土壤肥力和指示土壤养分的动态变化。     

生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探

在野外分别构建生态沟渠(采用分布有10 cm×10 cm长方形孔的混凝土板材,沟底、沟壁种植植物)、对照沟渠1(采用硬质化混凝土板材,未人为布设植物)和对照沟渠2(土质沟渠,未人为布设植物),研究了3种沟渠对颗粒物的拦截效果及其机理。结果表明,生态沟渠对农田排水中氮磷的高效去除机理主要表现在沟渠植物的吸收、过滤箱中的基质吸附和植物吸收、沟渠拦截坝所产生的减缓流速和沉降泥沙等方面。其中,沟渠植物吸收氮磷分别占夏季试验进水氮磷总量的68.30%和78.45%,泥沙沉降占1.05%和5.05%;生态沟渠放置过滤箱后的氮磷去除效果显著好于未放置时,过滤箱中的植物吸收氮磷占放置过滤箱试验进水氮磷量的0.37%和1.55%,过滤箱中的基质吸附占10.82%和37.94%;生态沟渠设置拦截坝时的水力停留时间较未设拦截坝时延长2.0倍。     

密云水库上游地区农田土壤有机碳储量及变化模拟

农田土壤有机碳(SOC)库对粮食安全和全球气候变化具有重要影响,因此,开展农田土壤有机碳储量及其动态变化研究在政治经济和生态环境层面具有重要意义.采用农业生物地球化学模型--DNDC对密云水库上游地区农田土壤有机碳储量及其变化进行模拟研究,首先应用当地实测结果进行模型验证,然后根据当地气候条件、土壤性质和现行农业耕作管理特点等建立GIS区域数据库,并在数据库的支持下进行区域模拟和分析.结果表明:2006年密云水库上游地区214 920 hm~2农田土壤(0～25 cm)的总有机碳储量为7 646×10~6 kg,其中位于河北省境内的该地区63.1%的农田储存了全区68.1%的SOC;平均每公顷农田SOC储量为35 576.1 kg,低于全国平均水平;由于化肥和有机肥投入的增加,经过1 a耕种后,2006年该地区农田SOC储量增加142.5×10~6 kg,整个地区及各区县农田土壤碳收支均为正,是大气CO_2的一个汇.情景分析表明,气温升高对该地区农田SOC积累具有显著的负效应;而提高秸秆还田比例、适量施用化肥、增施有机肥、增加灌溉和采取免耕方式等措施均能有效增加土壤有机碳的积累.     

干旱区矿业城市郊区农田土壤重金属有态含量及空间分布特征:以"镍都"金昌市为例

通过野外调查与室内实验分析研究了干旱区典型的矿业城市-金昌市郊农田土壤中重金属Zn、Ni、Cu、Pb、Cd五种重金属的EDTA提取态含量情况,并利用surfer对数据进行了空间插值分析.结果表明,金昌市郊农田土壤中这五种元素的EDTA提取态中,Cu的平均提取含量最高,Ni、Zn、Pb的提取态含量相对比较低,Cd的最低.相关性分析的结果显示,这五种重金属的EDTA提取态含量两两之间均呈显著正相关关系;EDTA提取态含量与其全量之间也均呈正相关关系,但只有Cd和Cu两种元素的相关性达到了显著性水平.空间分析表明,这五种重金属EDTA提取态的含量均在自家咀和马家崖子附近存在高值区.     

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究

为有效阻控降雨条件下农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过对降雨时农田排水沟渠系统中总氮、总磷的测定和分析,研究降雨径流下沟渠系统水体中氮、磷的迁移转化规律和时空分布.结果表明,农田排水沟渠系统本身不太稳定,在外界条件(降雨)的作用下可以引起一系列的变化,同时农田排水沟渠系统又具有抗冲击可修复能力,可以使氮、磷的各项转化作用恢复.该特征使得总氮、总磷在沿程迁移过程中表现出一定的变化规律:总氮浓度沿程呈3次多项式曲线变化,总磷浓度整体呈指数递减变化;同时各断面的总氮、总磷自身转化也有其降解规律,总氮和总磷浓度随时间均呈3次多项式曲线变化.