新型碱性肥料治酸改土降镉的效果和机理

通过大田试验和模拟实验,研究碱性肥料治酸改土的效果、土壤pH对Cd吸附解吸热力学性能的影响,为碱性肥料治理土壤酸化和降低土壤Cd污染提供理论依据。结果表明:碱性肥料能明显提高大田土壤pH、显著降低土壤有效镉含量,明显遏制土壤酸化和土壤镉污染。施用碱性肥料是提高土壤pH和降低土壤有效镉含量的有效措施。当土壤Cd含量小于等于60 mg·L^(–1)时,pH从5增加到9时几乎不影响Cd的吸附强度(在15.77 mg·kg^(-1)/(mg·L^(–1))~16.67 mg·kg^(-1)/(mg·L^(–1))之间);而当Cd含量大于60 mg·L^(–1),Cd的吸附强度随pH的升高而明显增大,但吸附率随浓度的增大而减少。土壤Cd含量相等时,pH越高土壤Cd的吸附量及吸附率越大。土壤Cd的等温吸附曲线适于用Freundlich方程拟合和定量描述。土壤吸附Cd是自发反应过程,表现为Cd的吸附自由能(ΔG°)为负。同一pH下,ΔG°随着土壤Cd含量的增大而增大;ΔG°随着土壤溶液pH的升高而减小。碱性条件下Cd吸附自由能小于酸性条件下的ΔG°,即碱性条件下的Cd吸附反应更加剧烈。可见,提高土壤pH有利于增加土壤吸附Cd的能力。当土壤镉含量相对较低时,镉吸附为专性吸附;而当镉含量增加或当镉污染程度大时,在高pH下土壤可变电荷及其非专性吸附对Cd吸附起到积极作用。在农业生产实践中,建议采取施用碱性肥料的措施遏制土壤酸化,提高土壤pH,增加Cd的吸附量,降低土壤Cd的生物有效性,达到以肥治酸降镉的目的。

分次施用碱性肥料对土壤pH及土壤镉有效性的影响

为探究碱性肥料治酸改土的效果,以碱性肥料为供试肥料,以湖南松柏村典型镉污染农田土为供试土壤,以镉高累积菜心“特青四号”及镉低累积菜心“绿宝”为供试作物,设置不施氮对照CK、碱性肥料及尿素三个处理,研究盆栽条件下,分次施用碱性肥料对土壤pH及土壤镉生物有效性的影响。结果表明:分次施用碱性肥料能在移栽后65 d内使土壤pH维持在较高的水平,特青四号盆栽施用碱性肥料处理土壤的pH分别比尿素及CK处理的高出0.61个及0.20个单位,绿宝盆栽施用碱性肥料处理土壤的pH分别比尿素及CK的高出0.36个及0.12个单位;分次施肥65 d内,各取样时期施用碱性肥料处理土壤的有效镉含量均显著低于CK。而65 d时,特青四号及绿宝盆栽碱性肥料处理的有效镉含量与施用尿素处理相比分别降低了0.11 mg·kg^(-1)和0.08 mg·kg^(-1);与CK相比,尿素及碱性肥料均能显著提高菜心氮量;分次施肥条件下,施用尿素及碱性肥料均能显著降低菜心镉含量。研究表明,在镉污染农田土壤中施用碱性肥料,不仅能提高菜心生物量,保证土壤供氮,还能长效提高土壤pH并降低土壤有效镉含量。