麦季间作伴矿景天对不同土壤小麦-水稻生长及锌镉吸收性的影响

采用黑龙江黑土、河南潮土和浙江水稻土等我国粮食主产区典型土壤开展盆栽试验,研究小麦/伴矿景天间作、水稻轮作模式下Zn、Cd超积累植物伴矿景天对当季小麦和后茬水稻生长及重金属吸收性的影响,探索粮食作物主产区污染土壤边生产边修复技术的可行性.结果表明:麦季间作伴矿景天,土壤硝酸钠提取态Zn、Cd浓度较小麦单作处理显著提高,间作处理下水稻土、潮土与黑土的提取态Zn较单作处理分别提高55％、32％和110％,水稻土与黑土提取态Cd较单作分别提高38％和110％,潮土的提取态Cd与对照处理没有差异.间作处理水稻土、潮土和黑土上小麦地上部重金属浓度是单作处理的1.1～1.9倍.麦季间作伴矿景天对后茬水稻生长及其地上部重金属吸收性无显著影响,虽然后茬水稻糙米中Cd含量仍高于0.2 mg·kg-1的“食品中污染物限量”标准,但种植过伴矿景天处理的水稻糙米重金属与前季单作小麦处理相比呈下降趋势.表明通过伴矿景天/小麦-水稻的间作和轮作种植模式,可吸取修复污染土壤中有害重金属,降低后茬水稻的食物链风险.     

有机物料对污染土壤上水稻生长和重金属吸收的影响

采用盆栽试验,研究了施用有机碳源、菜籽饼和猪粪对污染土壤上水稻生长和重金属吸收特性的影响.结果表明： 施用菜籽饼和猪粪均能缓解重金属对水稻的毒害作用,促进水稻生长,显著增加地上部生物量和籽粒产量,降低糙米中重金属浓度;而有机碳源抑制水稻生长.与施用化肥相比,施用菜籽饼和猪粪处理的水稻籽粒产量分别增加128.3%和67.9%;施用菜籽饼处理的糙米Cd、Cu和Zn浓度分别降低47.6%、35.2%和21.5%,施用猪粪处理分别降低9.5%、21.2%和9.3%.土壤中DTPA提取态重金属浓度与水稻地上部生物量和重金属积累总量呈显著负相关.     

北京东郊作物土壤系统中重金属的迁移、分布、积累

 本文研究了北京东郊污灌区重金属在作物—土壤中的迁移、分布、积累规律,证实本区蔬菜中汞含量比粮食作物约大3—15倍,比水果约大6—200倍。麦粒、糙米中的Cu、Hg、Cd、Pb、Ni的含量与土壤含量相关性不显著。架豆中重金属含量与土壤中重金属含量的相关性,只有Zn,Pb达显著水平。白菜土有机质含量与重金属含量相关性达显著水平,而白菜的重金属含量与土壤的重金属含量相关性却不显著。说明除了土壤中重金属的总量外,有效态含量的多少,是影响本区作物吸收积累重金属的主要因素。 本区施污泥的土壤和生长的作物Cd／Zn大部小于1%、盆栽试验证明：施用本区污泥污水对水稻生长发育的影响比施污泥灌清水的影响大些,因此,施用含重金属污泥时,最好不要超过5000斤／亩。大田和室内模拟试验证明：重金属从土壤中迁移到植物,由植物带走输出的量极少,其中以带走输出的Hg、Cd,As相对较多,带走输出的Pb、Cr相对的少些。     

伴矿景天-水稻轮作及磷修复剂对水稻锌镐吸收的影响

采用盆栽试验,将锌镉超积累植物伴矿景天与镉低积累水稻中香1号轮作种植于重金属污染土壤,并向土壤添加钙镁磷肥和磷矿粉,研究两种磷修复剂对伴矿景天和锡低积累水稻生长及地上部重金属积累性的影响.盆栽试验结果表明,在轻污染土壤上施用50g"kg-'磷矿粉时伴矿景天地上部的Zn,Cd吸收量分别达到每盆11.5和0.79 mg,效果好于施用4g·kg(-1)钙镁磷肥处理.在重金属污染土壤上种植伴矿景天使后茬水稻地上部Zn、Cd浓度上升,但钙镁磷肥的施用显著降低了水稻体内的Zn,Cd积累量.种植伴矿景天后添加钙镁磷肥稳定调控剂对土壤中水溶态及NH4 OAc提取态Zn、Cd的稳定效果明显优于磷矿粉,且在高污染土壤上效果更佳.田间试验结果显示,施用钙镁磷肥不仅可增加水稻产量,且可一定程度上降低水稻地上部的Zn、Cd吸收量.     

伴矿景天-水稻轮作及磷修复剂对水稻锌镉吸收的影响

采用盆栽试验,将锌镉超积累植物伴矿景天与镉低积累水稻中香1号轮作种植于重金属污染土壤,并向土壤添加钙镁磷肥和磷矿粉,研究两种磷修复剂对伴矿景天和镉低积累水稻生长及地上部重金属积累性的影响.盆栽试验结果表明,在轻污染土壤上施用50 g·kg^-1磷矿粉时伴矿景天地上部的Zn、Cd吸收量分别达到每盆11.5 和0.79 mg,效果好于施用4 g·kg^-1钙镁磷肥处理.在重金属污染土壤上种植伴矿景天使后茬水稻地上部Zn、Cd浓度上升,但钙镁磷肥的施用显著降低了水稻体内的Zn、Cd积累量.种植伴矿景天后添加钙镁磷肥稳定调控剂对土壤中水溶态及NH₄OAc提取态Zn、Cd的稳定效果明显优于磷矿粉,且在高污染土壤上效果更佳.田间试验结果显示,施用钙镁磷肥不仅可增加水稻产量,且可一定程度上降低水稻地上部的Zn、Cd吸收量.     

镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响

采用盆栽试验,研究了在镉污染土壤上施用石灰、硫酸镁、硫酸锰和活性炭不同用量以及交互作用对小麦生长和吸收重金属镉的影响.研究结果表明,在试验条件下施用适量的硫酸镁、硫酸锰或与石灰配合能明显提高小麦籽粒产量,单施石灰或与活性炭配合施用降低了小麦籽粒产量;与对照(CK)相比,所有处理秸秆产量均下降.施用硫酸镁能显著降低小麦籽粒和秸秆中Cd浓度,且随用量的增加两增大.低量硫酸锰能有效降低小麦籽粒和秸秆中Cd浓度,高量反而增加小麦对Cd的吸收.石灰、活性炭单独施用或配合施用都能明显减少小麦对Cd的吸收,但籽/杆中Cd比却随石灰用量的增加呈明显的上升趋势.叶面喷施硫酸镁对降低小麦吸收镉的效果与土施相当,但叶面喷施硫酸锰却比土施硫酸锰显著降低了小麦籽粒中的镉浓度与吸收量.硫酸镁与硫酸锰,或石灰、硫酸镁和硫酸锰3种物质配合施用,对小麦籽粒镉浓度和吸收量的降低表现出明显的正交互作用,对抑制小麦体内镉从秸秆向籽粒的转移具有显著效果.     

施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、品质的影响

通过盆栽试验,以普通玉米品种郑单958(ZD958)和糯玉米品种京紫糯218(JN218)为试验材料,研究了不同硒水平(0、10、25、50 mg·kg-1)下,玉米植株各器官对硒的分配和转运差异以及硒对玉米产量和籽粒品质的影响.结果表明： 低含量(≤10 mg·kg-1)硒促进了玉米生长,植株生物量和籽粒产量均显著增加;高含量(≥25 mg·kg-1)硒抑制了玉米生长,植株干物质积累量减少,籽粒产量和品质下降.施硒显著提高了玉米植株各器官的硒含量,硒在各器官的分配为根系>叶片>茎秆>叶鞘,两种类型玉米各器官硒含量均与土壤硒含量呈显著正相关.JN218在自然低硒土壤环境中具有较强的硒富集能力,而ZD958在10 mg·kg-1 硒水平下硒积累量高于JN218.如果以籽粒和地上部营养器官的硒积累量为评价标准,自然低硒(025 mg·kg-1)或高硒(25 mg·kg-1)土壤适宜种植JN218,而富硒(10 mg·kg-1)或硒污染(50 mg·kg-1)土壤适宜种植ZD958.     

碳酸钙对水稻吸收重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

选用重金属(Pb、Cd、Zn)和As复合污染土壤进行水稻盆栽试验,结果表明,碳酸钙的添加显著提高了土壤pH值,显著降低了土壤中交换态Pb、Cd、Zn和As的含量,与对照相比,交换态Pb、Cd、Zn和As含量分别最多降低了98.35%,93.72%,98.52%和69.48%。碳酸钙对水稻根、稻谷干重和总生物量没有显著影响,添加量过高时显著降低了水稻分蘖数和茎叶干重,说明过量施用碳酸钙对水稻生长会产生负面作用。因为碳酸钙的添加,水稻植株各部位重金属Zn含量显著降低,糙米中Zn含量最多减少了34.95%;根、谷壳中Pb、Cd含量显著降低,但糙米中含量却未显著降低;水稻各部位As含量均没有显著降低。参照《食品中污染物限量》(GB2762—2012),试验糙米中Pb、Cd、无机As含量均未达到限量标准。显然,碳酸钙的添加降低了Pb、Cd、Zn的生物有效性(水稻根系对Pb、Cd、Zn的吸收累积减少),但并未有效地抑制Pb、Cd向糙米转运;碳酸钙显著降低了土壤的交换态As含量,但并未使土壤中As的生物有效性明显降低(水稻植株各部位的As含量并未显著减少)。     

贵阳花溪区石灰土林地土壤重金属含量特征及其污染评价

选取贵阳市花溪区典型石灰土林地土壤作为研究对象,分析了林地石灰岩和土壤中7种重金属(Cu、Zn、Mn、Cd、Ni、Pb、Co)的含量特征,以贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值为评价标准进行林地土壤重金属污染评价和潜在生态风险评价.结果表明:林地石灰岩以Pb的平均含量(40.21mg·kg-1)最高,Zn的(5.78 mg·kg-1)最低,7种重金属平均含量高低顺序为:Pb＞Ni＞Mn＞Co＞Cu＞Cd＞Zn;林地土壤中以Mn的平均含量(451.16 mg·kg-1以上)最高,Cd的(2.87mg·kg-1以下)最低,7种重金属含量的变异系数在8.57%～63.10%之间,Zn的平均含量明显低于贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值,Cu、Mn、Cd、Pb、Ni、Co的平均含量高于或接近于贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值.Cu、Zn、Mn、Ni、Co,Ni与Pb,Cd与Pb,Cd与Co来源相同的可能性较大,而Cd与Cu、Ni,Pb与Mn、Cu、Co的来源不同;石灰土偏碱性,富含Ca、Mg元素,有利于重金属Cd、Pb的累积.单因子污染指数和多因子综合指数(内梅罗指数法)与Hakanson潜在生态危害指数的评价结果一致,林地土壤重金属综合污染指数在3.67以上,达到重污染程度,以Cd的污染指数(4.94以上)最高,污染程度最为严重,其次是Pb(1.82以上),Zn、Mn污染程度最低,林地土壤重金属潜在生态危害指数(RI)为173.75以上,为中度生态危害程度,产生最大生态危害的是Cd,其次是Pb、Ni、Co、Cu,危害程度最小的是Mn、Zn,在相同的成土母岩和人为活动影响下,无林地土壤重金属的综合污染指数和潜在生态危害指数均明显高于有林地.     

紫色土Zn、Cd复合污染生态效应研究

通过盆栽生物试验结合野外典型污染调查,研究紫色土Zn、Cd复合污染对莴笋、蕃茄、甘兰、小麦等的作物效应.结果表明,Zn、Cd复合污染对Zn表现为加和作用,低浓度Cd促进Zn吸收,加重Zn对养分吸收的抑制,加剧Zn的毒害作用;复合效应对Cd表现为竞争作用,高浓度Zn抑制Cd吸收,减轻Cd对养分吸收的抑制,缓解Cd毒性,向土壤添加Zn 500mg·kg^-1为供试盆栽条件下拮抗效应的临界值.     

磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理

为寻求保障镉污染农田稻米质量安全的有效措施,采用盆栽方法研究了低镉磷肥(Cd＜0.2 mg·kg-1)及不同施磷量(0.10、0.20 g P2O5·kg-1)对污染稻田土壤中(潮泥田)镉的植物有效性影响,并探讨了相关机理.结果表明:在0.10 g·kg-1磷剂量水平下,与对照(无磷肥)相比,钙镁磷和磷酸二氢钾处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷和过磷酸钙处理显著降低了水稻对镉的吸收累积;当施磷量增至0.20 g·kg-1时,磷酸氢钙处理显著提高了土壤pH和降低了土壤镉活性,钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙处理下DTPA提取态镉含量降低11.8％、9.8％和11.8％,NH4OAc提取态镉含量降低9.5％、7.1％和7.1％;5种磷肥处理均显著降低了水稻茎叶中镉含量(降幅24.9％ ～ 50.8％),除磷酸氢钙处理外,糙米镉含量的降幅均达到显著水平,钙镁磷和过磷酸钙处理下糙米镉含量接近国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).5种供试磷肥中,能提高土壤pH的磷肥(钙镁磷、磷酸二氢钾和磷酸氢钙)降低土壤镉有效性的效果显著,含钙磷肥(钙镁磷和过磷酸钙)降低水稻镉积累的效果较好.磷肥化学性质的差异可能是影响其效果的主要原因,选择碱性含钙磷肥对控制污染农田中作物吸收累积镉更有效.     

海南稻田土壤硒与重金属的含量、分布及其安全性

采集了海南省18个市(县)代表性的稻田土壤耕作层(0—20cm)样品280个,研究了硒(Se)和5种有毒重金属元素(Hg、Cd、Cr、Pb和As)的含量、分布及其相关关系,并对Se和重金属的安全性进行评价,可为合理区划清洁且富Se稻田提供理论依据。结果表明:海南稻田土壤中Hg、Cd、Cr、Pb和As平均含量均低于国家土壤环境质量一级标准值和全国土壤背景值,以绿色食品产地环境技术条件限量标准为标准,用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价海南稻田土壤重金属的污染状况,结果都是清洁的。但以海南省土壤背景值做参比值,Hakanson潜在生态危害指数达到211.54,属于强生态危害,从潜在生态危害系数来看,Hg(102.61)和Cd(98.89)达到强生态危害,分别比海南省土壤背景值增加1.56和2.3倍,今后应注意控制Hg和Cd污染源。稻田土壤Se含量从痕量到1.532mg/kg之间,平均值为0.211mg/kg,占47.5%的稻田土壤Se含量处于中等及以上水平(>0.175mg/kg)。Se含量高的稻田土壤主要集中在东北部的海口及其周边的澄迈、定安、文昌和琼海,还有东南部的万宁和保亭。由于重金属平均含量还比较低,可暂时忽略重金属污染,故可在上述Se含量高的稻田土壤上种植富Se水稻。稻田土壤Se含量与Hg、Cd和As含量呈极显著或显著正相关,因此今后应加强研究稻田土壤Se与Hg、Cd和As的有效性及其相互作用,以便生产出绿色的富Se优质大米。     

沈阳张士灌区重金属污染再评价及镉的形态分析

评价了沈阳张士灌区土壤及稻田的重金属污染状况.结果表明,研究区镉污染仍很严重,样品糙米含镉量为0.435～0.855mg.kg-1,均超过国家食品卫生标准,该浓度与20年前相比有上升的趋势,增加了335%～755%.回归分析表明,土壤的pH值与糙米含镉量呈显著负相关,生物有效态镉与糙米含镉量呈显著正相关.土壤pH值下降使土壤酸化,导致土壤中的镉更多地转变为生物有效态镉,占总量的22.8%～52.0%,易被作物吸收,导致水稻含镉量超标.重金属污染物随着地表径流、地下水及飘尘等移动方式发生迁移转化,使污染范围逐渐扩大.     

重金属对土壤中小麦种子发芽与根伸长抑制的生态毒性

测定了4种土壤（红壤、草甸棕壤、暗棕壤和栗钙土）条件下,Cu,Zn,Pb和Cd单一污染对小麦种子发芽与根伸长抑制主及其复合污染效应（暗棕壤条件下）。结果表明,同一浓度下,重金属对小麦根伸长抑制率均明显大于对种子发芽抑制率,植物根对金属污染的生态毒性比种子发芽敏感,土壤有机质和土壤N含量与Cu,Zn,Pb和Cd污染对小麦根伸长抑制率显著负相关（R^2OR=0.91,R^2K-N=0.92),土壤PH和阳离子交换量与Cu,Zn,Pb和Cd污染对小麦根伸长抑制率的相关性不显著（R^2PH=0.62,R^2CEC=0.60),在单一污染对小麦根伸长为刺激作用浓度（较低浓度）或为抑制作用浓度下（较高浓度）,复合污染均表现为协同作用。^     

不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响

在南方典型稻田设置连续4年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验,监测施用不同有机肥条件下土壤及水稻植株镉(Cd)、锌(Zn)含量的变化,研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响.结果表明: 施用有机肥(猪粪、鸡粪、稻草)对土壤全Cd、有效态Cd含量及Cd活性皆无显著影响,但有增加土壤Cd全量的趋势,且显著增加土壤全Zn、有效态Zn含量及Zn活性.施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米Cd含量,降Cd效果为猪粪>鸡粪>稻草,猪粪处理水稻稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降37.5%、44.0%、36.4%;鸡粪处理水稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降22.5%、33.8%、22.7%;而稻草处理水稻米Cd含量比对照下降7.5%,但茎、叶Cd含量比对照分别增加8.2%、22.7%;施用猪粪、鸡粪降低稻米Cd含量主要是降低了水稻植株对土壤Cd的富集,而施用稻草则主要是降低了水稻茎Cd向稻米的转运.施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量,施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%,但对水稻稻米、叶Zn含量无显著影响.Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用,土壤及水稻茎Zn含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对Cd的吸收积累,且随土壤有效态Zn/Cd含量比值的增加,Zn、Cd竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累Cd的主控因子,而Zn、Cd竞争吸收才是影响水稻吸收积累Cd的主控因子.     

Mobility and Distribution of Zinc,Cadmium and Lead in Calcareous Soils Receiving Spiked Sewage Sludge

Leaching column experiments were conducted to determine the degree of mobility and the distribution of zinc (Zn), cadmium (Cd), and lead (Pb) because of an application of spiked sewage sludge in calcareous soils. A total of 20 leaching columns were set up for four calcareous soils. Each column was leached with one of these inflows: sewage sludge (only for two soils), spiked sewage sludge, or artificial well water (control). The columns were irrigated with spiked sewage sludge containing 8.5 mg Zn l^?1, 8.5 mg Cd l^?1, and 170 mg Pb l^?1 and then allowed to equilibrate for 30 days. At the end of leaching experiments, soil samples from each column were divided into 18 layers, each being 1 cm down to 6 cm and 2 cm below that, and analyzed for total and extractable Zn, Cd and Pb. The fractionation of the heavy metals in the top three layers of the surface soil samples was investigated by the sequential extraction method. Spiked sewage sludge had little effect on metal mobility. In all soils, the surface soil layers (0-1 cm) of the columns receiving spiked sewage sludge had significantly higher concentrations of total Zn, Cd and Pb than control soils. Concentration of the heavy metals declined significantly with depth. The mobility of Zn was usually greater than Cd and Pb. The proportion of exchangeable heavy metals in soils receiving spiked sewage sludge was significantly higher than that found in the control columns. Sequential extraction results showed that in native soils the major proportion of Zn and Pb was associated with residual (RES) and organic matter (OM) fractions and major proportion of Cd was associated with carbonate (CARB) fraction, whereas after leaching with spiked sewage sludge, the major proportion of Zn and Pb was associated with Fe-oxcide (FEO), RES, and CARB fractions and major proportion of Cd was associated with CARB, RES and exchangeable (EXCH) fractions. Based on relative percent, Cd in the EXCH fraction was higher than Zn and Pb in soils leached with spiked sewage sludge.     

重金属对土壤中萝卜种子发芽与根伸长抑制的生态毒性

高等植物是生态系统中的基本组成部分。一个平衡、稳定的生态系统生产健康、优良的高等植物。反之 ,一个不稳定或受到外来污染的生态系统 ,对高等植物的生长可带来不利和可见的负面影响。因此 ,利用高等植物的生长状况监测土壤污染程度 ,是从生态学角度衡量土壤健康状况 ,评价土壤质量的重要方法之一[4 ,6] 1) 。土壤生态毒理学评价方法是对化学分析方法的重要补充。目前已建立的高等植物毒理试验有三种方法 ,即 1根伸长试验 ;2种子发芽试验 ;3早期植物幼苗生长试验[3 ,5,6,10 ] 。最初 ,这类试验主要用于纯化学品的毒性检验 ,但随着对土壤…