纳米沸石不同施用方式对油麦菜及土壤Cd含量的影响

采用大田试验方法,研究纳米沸石500 kg·(667 m^2)^(-1)和普通沸石1 000 kg·(667 m^2)^(-1)不同施用方式(撒施、沟施和穴施)对油麦菜产量、品质、Cd含量和土壤p H、CEC、全Cd含量、有效Cd含量的影响。结果表明:纳米沸石和普通沸石各处理均显著提高了油麦菜产量,分别比对照增产131.5%~227.3%和61.4%~196.0%,且均以撒施处理产量最高;整体上提高了植株VC、氨基酸、还原糖含量,显著降低了硝酸盐含量,其中沟施处理对提高油麦菜品质的效果最好;植株地上部Cd含量分别降低了11.3%~28.8%和2.5%~16.7%,根部Cd含量分别降低了0.7%~26.8%和9.9%~21.3%。与对照相比,纳米沸石和普通沸石各处理分别使土壤有效Cd含量降低了4.8%~19.0%和9.5%~19.0%,纳米沸石以穴施处理效果最佳,普通沸石以沟施处理效果最佳。与普通沸石处理相比,纳米沸石处理增加油麦菜产量、降低硝酸盐含量及地上部Cd含量的效果更好。

广东省土壤Cd含量空间分布预测

土壤重金属的空间格局对土壤重金属污染防治具有重要的指导意义.本文以广东省土壤Cd含量为研究对象,基于"规则"模型——Cubist以及样条插值法、反距离加权法、自然邻域法、普通克里金插值法、局部多项式插值法和径向基函数插值法等6种GIS空间插值方法,选取2 000、1 500、1 000、800、500、300、200、150及90 m这9个不同的格网尺度,构建Cd含量空间格局模型.选择不同方法的最佳预测尺度和最优模型参数,预测广东省土壤Cd含量分布.结果表明:(1)在相同尺度时Cubist方法预测结果都比传统的空间插值结果精度高,格网大小为300 m×300 m时预测精度最高.其次是样条插值法,其在1 500 m插值尺度上精度最高;(2)Cubist模型同时可以识别土壤Cd含量空间分布的驱动因子.结果表明在37个影响Cd含量的自然和人为因子中,地质类型是驱动广东省土壤Cd含量分布差异的主要因子;(3)Cd含量高值主要分布在珠三角地区及粤北少部分地区.广东省土壤Cd含量超过GB 15618^(-1)995中3级和2级标准,即大于1.0 mg·kg^(-1)和0.3 mg·kg^(-1)的面积分别约为160 km^2和2 140 km^2,约占广东省总面积的0.09%和1.18%.

深度森林DF21模型在土壤镉含量高光谱反演中的性能评价

高光谱技术可提供近乎连续的地物光谱曲线,对土壤组分定量反演具有极大的潜力。针对受污染土壤,通过综合分析实验室测定的土壤镉(Cd)含量和同期获取的高光谱数据,提出了一种基于深度森林2021(Deep Forest 2021,DF21)算法的高光谱土壤Cd含量反演模型。采用原始光谱数据(OS)和其经主成分分析(PCA)降维处理后的数据作为模型输入参数,分别构建了基于原始光谱数据的DF21(OS-DF21)模型和基于PCA降维数据的DF21(PCA-DF21)模型。随后,基于相同训练样本,OS-DF21和PCA-DF21分别建立了土壤Cd含量和输入参量之间的关系,并据此对检验样本土壤Cd含量进行了定量反演和对比分析。选取决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)对模型反演性能进行了评估。分析结果表明:OS-DF21模型反演精度最佳,其R^(2)、RMSE和RPD分别可达0.873、0.120和2.892。相比而言,PCA降维处理虽可降低光谱数据的冗余度,但PCA-DF21模型的预测能力有所下降。尽管如此,PCA-DF21模型仍表现出较好的土壤Cd含量反演能力,其R^(2)、RMSE和RPD分别为0.779,0.159和2.190。因此,DF21算法可作为研究区及类似环境区域的土壤重金属快速勘测的补充手段。

广东省土壤镉含量影响因子解析与评估

影响镉(Cd)含量的因子众多,包括自然影响因子和人为影响因子,而治理Cd污染首先应查明Cd污染来源及其影响因子,这对因地制宜制定Cd污染治理措施及指导相关产业布局具有重要意义.广东省地理状况复杂、经济发达,Cd含量分布区域间差异较大.因此,本文基于Cubist构建土壤Cd含量与相关影响因子关系模型,解析影响广东省土壤Cd含量的主要因子.结果表明:土壤pH值与土壤类型是影响广东省Cd含量最主要的因素,土壤Cd含量与土壤pH值呈正相关关系;赤红壤、砖红壤及紫色土中Cd含量相对较低,潮土、红壤、黄壤、水稻土及石灰土中Cd含量相对较高.Cd含量高值主要出现在第四纪、泥盆纪和石炭纪地质构造运动形成的土壤中.此外,植被指数、土壤粉粒、平均气温、高程、距道路及距河流距离也是影响广东省土壤Cd含量的主要因素.其中,土壤Cd含量与土壤粉粒、高程呈正相关关系,与植被指数、距道路距离、距河流距离呈负相关关系.本文研究结果可为土壤Cd污染治理提供科学的参考依据.

施用秸秆生物炭和鸡粪对镉胁迫下玉米生长及镉吸收的影响

为探讨秸秆生物炭与鸡粪单独及其联合施用对镉(Cadmium,Cd)污染土壤的修复效应,采用模拟Cd胁迫盆栽试验,研究了施用秸秆生物炭(20、40 g·kg^(-1)土壤)、鸡粪(20、40 g·kg^(-1)土壤)、秸秆生物炭和鸡粪混合(各20 g·kg^(-1)土壤)对Cd胁迫下玉米生长及Cd吸收的影响。结果表明:(1)与对照相比,施用生物炭和鸡粪不同处理均显著增加Cd胁迫下玉米的株高和生物量,提高玉米叶片中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性,降低丙二醛(Malondiadehyde,MDA)含量。(2)与对照相比,施用生物炭和鸡粪不同处理均显著降低玉米根、茎、叶中Cd含量、富集系数、转运系数及土壤有效态Cd含量。(3)与鸡粪相比,秸秆生物炭降低土壤中有效态Cd含量和玉米组织中Cd含量效果优于鸡粪,而鸡粪促进玉米生长效果优于生物炭。(4)相比而言,施用40 g·kg^(-1)鸡粪处理促进Cd胁迫下玉米生长和抗氧化酶活性效果最佳,玉米株高和生物量分别较对照增加59.7%和72.5%,SOD、POD和CAT活性分别较对照提高48.4%、69.4%、81.9%,而生物炭和鸡粪等量复配处理对降低玉米根、茎、叶Cd含量和土壤有效态Cd含量效果最优,根、茎、叶Cd含量分别较对照降低46.9%、49.3%、63.9%,土壤有效态Cd含量降低61.1%。总之,采用生物炭和鸡粪进行Cd污染土壤修复均可通过增强玉米的抗氧化性能,从而促进Cd胁迫下玉米生长;而且二者联合应用更有利于降低土壤Cd的生物有效性,减少玉米对Cd吸收和积累。

小麦秸秆生物质炭与猪粪施用对小白菜镉吸收和生长的影响

[目的]本文旨在探讨小麦秸秆生物质炭和猪粪对镉(Cd)污染土壤的修复效果。[方法]采用盆栽试验,研究了施用WB(小麦秸秆生物质炭30 g·kg^(-1)土壤)、PB(猪粪30 g·kg^(-1)土壤)、HW(小麦秸秆生物质炭20 g·kg^(-1)土壤和猪粪10 g·kg^(-1)土壤)、HP(小麦秸秆生物质炭10 g·kg^(-1)土壤和猪粪20 g·kg^(-1)土壤)和WP(小麦秸秆生物质炭和猪粪分别为15 g·kg^(-1)土壤)不同处理对Cd污染土壤中小白菜Cd吸收及小白菜生长的影响。[结果](1)与对照相比,不同施加小麦秸秆生物质炭和猪粪处理均降低土壤有效态Cd含量,HW处理对降低土壤有效态Cd含量的效果最好,小白菜生长60 d后土壤有效态Cd含量比对照降低63.31%。(2)与对照相比,WP处理对降低小白菜茎、叶中Cd含量及小白菜Cd的富集系数效果最佳,小白菜生长60 d后WP处理的小白菜茎、叶中Cd含量分别为0.291 mg·kg^(-1)和0.152 mg·kg^(-1),WP处理的小白菜Cd富集系数比对照降低59.02%;HP处理对降低小白菜Cd的转运系数效果最好。(3)不同施加小麦秸秆生物质炭和猪粪处理均可以促进小白菜生长,不同处理中小白菜的自然伸展高度、叶片开展度和植株鲜质量均明显高于对照处理,其中PB处理效果最好。(4)PB处理对提高小白菜抗氧化能力效果最佳,小白菜生长60 d后叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别是对照处理的1.46倍、1.76倍和2.02倍。[结论]小麦秸秆生物质炭和猪粪的联合施用降低土壤中Cd的生物有效性,减少小白菜对Cd的吸收;而且施加小麦秸秆生物质炭和猪粪均可以促进小白菜生长,增强小白菜抗氧化性能。