秸秆和生物炭添加对污染土壤铅形态转化及小麦幼苗生长的影响

【目的】科学评价秸秆还田和生物炭添加对铅(Pb)污染土壤及小麦幼苗生长的影响,为农作物秸秆资源化利用和Pb污染土壤治理提供技术支持和理论依据。【方法】在外源添加Pb 5个B0(0 mg·kg^(-1))、B1(510 mg·kg^(-1))、B2(1 020 mg·kg^(-1))、B3(1 530 mg·kg^(-1))和B4(2 040 mg·kg^(-1))质量分数背景下,通过盆栽试验设置CK(对照)、S(添加小麦秸秆3.33 g·kg^(-1))、BC1(添加秸秆生物炭1 g·kg^(-1))、BC3(添加秸秆生物炭3 g·kg^(-1))和BC5(添加秸秆生物炭5 g·kg^(-1))5个处理,系统研究了添加秸秆和生物炭对土壤有效态Pb含量、小麦植株Pb含量、小麦生长状况及土壤Pb形态的影响。【结果】添加秸秆和生物炭处理均可显著降低土壤有效态Pb含量,但Pb污染土壤的钝化修复效果与添加秸秆和生物炭量相关。与对照(CK)相比,B1、B2、B3和B4质量分数下均以BC5处理降低效果相对较好。研究还发现,添加秸秆和生物炭均可显著降低小麦幼苗植株中Pb的含量,地上部与根部降幅分别达到24.11%~76.74%与32.14%~73.82%,但降低小麦植株Pb含量的效果与Pb污染土壤程度高低相关。从地上部与根部Pb降低效果看,与CK相比,B1、B2、B3和B4质量分数下以BC5处理降低效果较好。另外,添加秸秆和生物炭均可影响Pb污染土壤的小麦幼苗生长,与CK相比,添加秸秆和生物炭处理可以增加Pb污染土壤处理(510~1 530 mg·kg^(-1))的小麦幼苗植株(根茎叶)干质量,但对Pb污染土壤处理(2 040 mg·kg^(-1))效果不明显。研究也表明,与CK比较,添加生物炭和秸秆处理可明显增加污染土壤中不易被植株吸收的残渣态Pb和有机结合态Pb含量,降低易被生物吸收的可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量,并以生物炭BC5处理效果较好。【结论】添加生物炭和秸秆通过降低污染土壤有效态Pb含量,降低易被生物吸收Pb形态,以及降低小麦幼苗植株对土壤Pb的吸收,进而起到修复Pb污染土壤的效果,且以生物炭(BC5)处理效果较明显。

调理剂耦合水分管理对双季稻镉和铅累积的阻控效应

土壤重金属生物有效性和水稻自身的生理活动共同决定糙米的重金属累积.选取广州市郊一土壤镉(Cd)总量未超标但糙米Cd存在超标风险的稻田开展田间小区试验,以土壤重金属有效态和水稻生理阻隔为切入点,研究富硅调理剂(JD)、钙镁调理剂(YY)、富硅调理剂+淹水灌溉(JD+YS)和钙镁调理剂+淹水灌溉(YY+YS)处理对早、晚稻产量、糙米重金属含量、Cd和铅(Pb)富集系数、土壤重金属总量、土壤理化性质以及土壤Cd和Pb形态分布的影响.结果表明:(1)在土壤ω(总Cd)仅为0.13 mg·kg^(-1)的CK处理中,其早稻糙米ω(Cd)均值可达0.19 mg·kg^(-1).早稻品种(杂交稻)糙米对Cd和总As的富集能力强于晚稻品种(常规稻),而对Pb的富集能力不及晚稻品种(常规稻);(2)单施调理剂JD和YY对早、晚稻糙米的Cd和Pb累积没有明显的阻控效应,但JD+YS和YY+YS处理能显著地抑制早、晚稻糙米的Cd和Pb累积,且以JD+YS处理效果更加明显.JD+YS对早稻Cd和Pb累积的降幅达65.8%和68%,对晚稻的降幅达71.43%和49.15%.JD+YS处理通过提高土壤pH值和维持较低的氧化还原电位,促进土壤Cd和Pb由酸可提取态向还原态和残渣态的转化,明显降低了土壤Cd和Pb的有效态含量;同时,其提供的有效态Si、Ca^(2+)和Mg^(2+)养分供应通过生理阻隔和竞争Cd离子转运通道,进一步抑制了早、晚稻对土壤Cd和Pb的吸收及向糙米的转运.研究成果可为糙米Cd和Pb阻控产品和技术的研发与应用提供科学依据,对指导华南双季稻区的水稻安全生产具有重要意义.