鸡粪生物炭施用影响聚乳酸微塑料污染的酸性土壤质量

为研究生物炭对可生物降解塑料污染土壤理化性质的影响,以聚乳酸微塑料(PLA-MPs)为研究对象,开展半年的土壤培养实验,分析施用鸡粪生物炭对PLA-MPs污染的酸性土壤质量的影响。结果表明:PLA-MPs污染导致土壤pH升高,造成氮、磷、钾等养分流失,影响土壤碳周转;施用鸡粪生物炭使PLA-MPs污染的酸性土壤变成碱性,脲酶和转化酶活性有不同程度的上调,培养结束时,土壤有效磷和速效钾分别提高61.08%和6.10倍,无机氮锐减64.31%;PLA-MPs和生物炭协同作用下,土壤净全碳变化量与PLA-MPs污染土壤的净碳变化量呈极显著正相关。研究表明,生物炭的施用可减缓PLA-MPs污染造成的磷和钾养分流失,生物炭和PLA-MPs协同影响土壤全碳周转和氮转化。

酸性土壤中重金属钝化技术研究进展

阐述了土壤中重金属的赋存形态以及土壤pH对重金属赋存形态的影响,综述了无机钝化剂、有机钝化剂、无机-有机复合钝化剂、新型钝化剂以及钝化剂-微生物联合修复酸性土壤中重金属污染的研究进展,指出钝化修复技术面临的问题和挑战,提出酸性土壤中重金属钝化的优化方案:利用各类型钝化剂的优点进行复配或改性、优化制备过程、研究新型钝化剂在长期田间环境下的稳定性、监测材料对环境及生物的影响;根据不同污染类型、污染程度选择合适的治理方案;建立更完善的土壤污染防治体系,加强土壤污染监测和评价;优化耕地的水管理、施肥管理和轮作管理。

乙酸铵交换法测定中性、酸性土壤交换性盐基组成的浸提方法改良

本文对乙酸铵交换法测定中性、酸性土壤交换性盐基组成的搅拌方法进行研究。对比传统带橡皮头的玻璃棒搅拌方法、涡旋搅拌方法和改良后搅拌方法对测定结果的影响,从而确定改良后浸提的方法耗时较短、效率高,精密度好,准确度高,是实验结果可靠的浸提前处理方法。

腾冲市酸性土壤现状分析及改良应用浅析

土壤是农业生产的基础,是人类最基本的生产资料和劳动对象,也是人类世代相传的生存条件和生产条件。腾冲市因地质、水文、气候及人类生产活动等原因,土壤酸化严重,影响了农作物的正常生长。为了保障腾冲市耕地可持续生产,实现农业经济健康发展,在介绍腾冲市土壤酸碱度现状基础上,分析了酸性土壤形成原因,结合腾冲市多年来酸性土壤的改良及应用,提出了进一步做好酸性土壤改良的建议。

不同土壤改良剂对酸性土壤的改良效果

为探索施用不同改良剂对酸性土壤性质、水稻吸收养分和产量、水稻吸收重金属的影响,为酸性土壤改良提供技术依据,本研究开展了水稻田间试验。设3种不同土壤改良剂(生石灰、亿土康、楚戈)及不施土壤改良剂共4个处理,检测各处理土壤pH值、交换性铝含量、交换性酸含量、阳离子交换量及水稻植株和籽粒主要养分含量、水稻重金属含量,测定水稻产量及产量构成因子,分析土壤性质、水稻主要养分含量、水稻产量及水稻重金属含量变化。结果表明,与不施用土壤改良剂对照相比,各土壤改良剂均能提高土壤pH值、减少土壤中交换性酸和交换性铝含量,以施用生石灰效果最佳。不同土壤改良剂均能增加土壤阳离子含量,增幅在21%~24%之间,其中以施用亿土康处理的土壤阳离子含量最高。改良剂能提高水稻籽粒全氮、全磷、全钾含量和植株全磷含量,但降低了植株全氮和全钾含量。施用土壤改良剂能提高水稻有效穗数、千粒重和产量。施用土壤改良剂减少了水稻对重金属Cd的吸收,不同改良剂对水稻吸收Cr的影响不同。因此,适宜的改良剂能提高酸性土壤pH值,减少交换性铝和交换性酸含量,增加土壤阳离子含量,提高水稻对养分的吸收量和水稻产量,减少水稻对重金属Cd的吸收量。

镉胁迫对2种酸性土壤地肤生长及其修复镉能力的影响

针对南方农田酸性土壤重金属镉(Cd)污染突出的问题,分别以初始镉(Cd)(1.253,1.553,2.153,2.753,4.253,10.253mg/kg)胁迫及pH值6.10(T处理组)、pH值5.00(TS处理组)下的样土为盆栽土壤,选取地肤为修复植物,通过温室盆栽控制实验研究Cd污染土壤中地肤的耐性以及初始土壤pH值和Cd浓度对地肤提取土壤中Cd能力的影响.结果表明,所有处理组成熟期地肤茎生物量均高于地下根系生物量;T处理组地肤的根际土、非根际土有效态Cd含量均高于TS处理组;所有处理组地肤的茎部Cd含量均高于根系(即根茎转移系数大于1),且根系和茎部的富集系数均大于1.通过对地肤种植前后土壤镉含量进行对比分析结果显示,T和TS处理组每盆地肤对Cd的去除率分别为0.84%~1.85%、0.94%~2.38%,说明地肤对酸性土镉污染具有更好的修复效果.在T处理组,当土壤Cd浓度为2.753mg/kg时,地肤对土壤Cd的去除率达到最高,为(0.62±0.16)%;在TS处理组,则是土壤Cd浓度为1.253mg/kg时的去除效果最佳,为(0.79±0.07)%.综合表明地肤对农田酸性土壤Cd污染具有较好的提取修复效果,是一种理想的目标修复植物.

中国酸性土壤利用的科学问题与策略

中国土壤酸化呈现出全国普遍发生的趋势,对作物产量、农产品品质和生物多样性造成不利影响。自20世纪50年代以来,我国在酸性土壤方面开展了大量工作,取得显著成效,但因我国酸性土壤分布详情不明、土壤酸化机制存在争议、耐逆作物品种缺乏、作物酸害阈值不清、改良产品及技术落地性差等问题,酸性土壤利用仍受到极大限制。针对上述问题,绘制了新的中国土壤酸碱度图,明确了我国酸性土壤的分布详情,讨论了土壤酸化机制特别是氮肥与土壤酸化之间的关系,论述了土壤酸化的危害,解析了植物和微生物对酸性土壤的响应和适应机制,提出了分区分级分类改良、酸度改良和肥力提高并重、有机无机肥配施、发展特色农业等酸性土壤改良和利用策略,建议进一步加强酸性土壤新型改良剂、作物酸害阈值、氮肥高效利用、中微量元素、耐逆作物育种和土壤酸化模型等方面研究,以期为酸性土壤可持续利用提供支撑。

酸性土壤改良技术领域专利情报分析

土壤过度酸化是导致全球土壤退化的主要因素之一,土壤酸化会降低土壤肥力,危害作物生长发育,加重土壤重金属污染等。中国农田土壤酸化问题严重,改良酸性土壤以实现农田可持续发展备受关注。基于incoPat专利数据库对2020年前酸性土壤改良技术领域的专利进行计量学统计,探讨该领域技术研发的现状、应用和趋势。结果表明,中国在该领域专利申请数量整体呈现快速增长的态势,国内申请占全球总申请量的85%。酸性土壤改良技术以综合型改良为主,在改良土壤酸度的同时更加关注土壤养分的缺乏;土壤酸化模拟预测方法、采用土壤酸化改良装置可以提高改良效果,更加高效、环保、多功能的改良技术不断涌现;当前,高校和科研机构的专利转化率较低,企业研发实力尚需加强。酸性土壤改良技术市场前景广阔,应加强新技术、新材料的研发,促进专利技术产业化发展。

辽东南地区酸性土壤连续施用调节剂对玉米生长发育及产量构成的影响

【目的】探究辽东南地区酸性土壤连续施用调节剂生石灰与有机肥对玉米生长发育及产量构成的影响。【方法】于2019—2021年在辽宁省凤城市进行田间试验,设不施调节剂(CK)、生石灰(CaO)、有机肥(Organic)、有机肥+生石灰(Organic+CaO)4个处理,分析连续施用调节剂对玉米植株性状、干物质积累量、产量构成等指标的影响。【结果】2019—2021年,CaO、Organic+CaO处理的玉米产量显著高于CK(P<0.05);Organic处理产量与CK无显著差异(P>0.05),且在连续施用第3年出现产量降低趋势。CaO处理增产幅度在2.12%~19.74%;Organic+CaO处理施用前两年增产率分别为15.74%和7.89%,但在施用第3年未表现出增产效应。年份、调节剂以及两者互作对玉米产量的影响均达极显著水平(P<0.01),CaO、Organic+CaO处理玉米产量显著高于CK(P<0.05),CaO处理穗数显著高于CK(P<0.05),与Organic+CaO与CaO处理无显著差异(P>0.05)。Organic+CaO与CaO处理穗粒数与单位面积粒数显著高于Organic处理与CK(P<0.05)。Organic+CaO处理千粒重显著高于Organic处理与CK(P<0.05),与CaO处理无显著差异(P>0.05)。产量与穗粒数(R2=0.614)、单位面积粒数(R2=0.746)呈显著正相关(P<0.05)。连续施用调节剂能够显著提高玉米株高、穗位高和穗位比,且对穗位高的影响大于对株高的影响;叶面积指数(LAI)生育前期增长较快、生育后期缓慢降低,其中Organic+CaO处理和Organic处理表现明显;提高了各生育时期的干物质积累量以及花后干物质积累量的比例,且Organic+CaO处理效果优于Organic处理和CaO处理。【结论】在酸性土壤条件下,连续施用CaO和Organic+CaO能够促进玉米生长发育,但从产量角度出发,在辽东南地区施用Organic+CaO作为调节剂时,应避免连续施用2年以上。

生石灰对蜜柚果园强酸性土壤化学性质和细菌群落结构的影响

【目的】研究生石灰对蜜柚果园强酸性土壤化学性质和细菌群落结构的影响,为蜜柚果园强酸性土壤的治理提供理论依据。【方法】通过培育试验,设置不同生石灰用量处理,分别为0 g·kg^(-1)(对照,T1)、 1.2g·kg^(-1)(T2)、2.4 g·kg^(-1)(T3),采用化学分析和高通量测序技术,探究不同生石灰施用量处理90 d后蜜柚果园土壤酸度、碳氮含量、细菌群落多样性和组成的变化,利用相关性分析研究细菌群落结构与土壤化学性质的相关性。【结果】与未添加生石灰的对照处理相比,蜜柚果园强酸性土壤施用生石灰后,土壤pH值增加0.91~1.70,交换性铝降低60.00%~99.17%,总碳、总氮分别增加10.27%~39.29%、12.84%~34.86%,铵态氮降低27.74%~33.84%,硝态氮增加3.45%~42.70%。随生石灰施用量的增加,土壤细菌Chao1指数、ACE指数和Shannon指数呈显著增加趋势,增幅分别为47.68%~74.15%、46.40%~73.70%、9.53%~14.95%。放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)是3个处理的优势菌门(相对丰度>20%),嗜酸栖热菌属(Acidothermus)是优势菌属,且pH越低,相对丰度越高。蜜柚果园强酸性土壤施用生石灰增加绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidota)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度,提高芽单胞菌属(Gemmatimonas)和小单胞菌属(Micromonospora)的相对丰度。冗余分析(RDA)结果显示,化学性质总共解释69.32%的土壤细菌群落结构变化,其中pH影响最大。【结论】蜜柚果园强酸性土壤施用生石灰能显著提升土壤pH,降低交换性铝,维持土壤总碳、总氮含量,增加土壤硝态氮含量,提高细菌群落结构的多样性和丰富度。建议蜜柚果园强酸性土壤生石灰用量为2.4 g·kg^(-1)。

三种镁肥在酸性土壤柑橘园中的施用效果

土壤酸化会加剧土壤和柑橘树体缺镁,施用镁肥是解决柑橘园缺镁的主要措施。目前农业生产中常以硫酸镁(MgSO_(4))等价格较低、溶解性较高的镁肥形态为主。但其水解性较强且为速效性镁肥,养分易淋洗损失,难以满足柑橘等多年生作物的生长所需。因此,在柑橘园中施用何种镁肥的效果更好则需进一步研究。以降低土壤酸度、补充土壤和柑橘树体镁素、提高柑橘产量和品质为主要指标,评价了酸性缺镁土壤上MgSO_(4)、碳酸镁(MgCO_(3))和氧化镁(MgO)_(3)种常用镁肥的施用效果。连续两年的田间试验表明,不施镁处理的耕层(0~40 cm)土壤交换性镁含量从27.7 mg/kg降低至22.5 mg/kg,与不施镁肥处理相比,施用镁肥则增加至29.2~34.5 mg/kg,且土壤pH与交换性镁含量呈极显著正相关关系;其中,MgCO_(3)对降低土壤酸度和增加土壤交换性镁的效果优于MgSO_(4)和MgO。另外,施用镁肥显著提高了叶片镁含量,降低了钾含量,使叶片钾镁比和钙镁比趋于合理,其中以MgCO_(3)施用效果最佳。此外,酸性缺镁土壤施用3种不同镁肥均能增加柑橘挂果量并提高果实产量,MgSO_(4)、MgCO_(3)和MgO处理分别比不施镁处理增产5.7%、28.4%和12.5%。同时,与不施镁处理相比,施用MgCO_(3)及MgO的果实风味品质得到进一步提升。各施镁处理中果实可溶性固形物和维生素C含量分别平均增加8.41%和1.46%。酸性缺镁土壤柑橘园中,MgCO_(3)在协同调酸、补镁、增产和提质方面的效果较好,MgO次之,MgSO_(4)较低。这些结果为酸性缺镁土壤上有效解决柑橘园的缺镁问题提供了有益的探索和技术支撑。

添加生物炭和氮素对酸性土壤CO_(2)和N_(2)O排放的影响

为探索添加生物炭和氮素对土壤温室气体(Greenhouse gas,GHG)排放的影响,以贵州省酸性森林土壤为研究对象,通过15 d的室内培养试验检测不同生物炭水平(0、30和60 g/kg)、氮素水平(0和30 mg N/kg)和氮素类型(硝态氮和铵态氮)条件下土壤CO_(2)和N_(2)O浓度的动态变化。结果表明:添加生物炭使CO_(2)排放量增加了18.88%~129.44%,增加量随生物炭水平的增加而增加,且厌氧条件的增加量高于好氧。添加生物炭使厌氧条件下N_(2)O的累积浓度降低了99.97%~99.99%,而使好氧条件下增加了170.82%~252.14%。添加硝态氮和铵态氮分别使土壤CO_(2)累积浓度增加了21.25%和31.71%,N_(2)O累积浓度增加了24.29%和0.00%。同时添加生物炭和氮素对土壤CO_(2)和N_(2)O排放也有促进作用,但促进效果低于仅添加生物炭或仅添加氮素处理。厌氧条件添加生物炭使全球增温潜势显著降低,表明生物炭对酸性土壤厌氧环境下GHG减排的贡献不容小觑。

基于专利和产品登记的酸性土壤调理剂创新计量分析

为明确酸性土壤调理剂产业科技创新现状及未来发展趋势,本文以德温特专利数据库与国家农业农村部肥料登记与备案公开信息为数据源,共获取300篇专利与158个产品登记信息,借助Excel及R语言对年授权专利量/登记量、研究机构/登记机构、原料信息等进行计量与关联性可视化分析。结果显示,2014年以来,酸性土壤调理剂专利授权及产品登记数量快速增加,高校和企业酸性土壤调理剂专利申请占比分别为32.7%和67.3%。从物料信息上来看,23.4%的登记产品组成物料为3种及以上,且物料以矿产资源以及工农废弃物利用为主,矿物类物料出现频率高达96.2%;专利物料组成多样化,66.3%专利组成物料为5种及以上,多以2~3种工艺联产,且高分子材料、微生物菌剂等出现频率明显提升。从产品形态来看,授权专利与登记产品形态以粉剂为主,颗粒型产品占比呈现明显上升趋势。从功能来看,酸性土壤调理剂专利创新注重调酸与养分补充、结构改良等功能结合,而登记产品注重酸度改良效果与废弃物资源化利用。未来应强化专利技术向产品的应用转化,注重颗粒型多功能酸性土壤调理剂产品,切实推动我国酸性耕地改良及可持续利用。

外源有机物料对酸性土壤水稻镉积累的影响

通过盆栽试验,研究了不同初始pH值和有机质含量的土壤在持续淹水下,外源有机物料对水稻植株镉积累的作用效果。得出以下结论:有机物料添加量越多,酸性土壤的初始pH值上升越大,初始Eh值下降越多。在水稻各生育期土壤中有效Cd含量呈现分蘖期>抽穗扬花期>成熟期的规律,持续淹水下添加外源有机物料能够显著降低水稻生育期内酸性泥土中的DTPA-Cd(有效态镉)含量,且外源有机物料的添加量和酸性土壤中的DTPA-Cd含量呈反比。在有机质较多的土壤中(不论酸性还是弱碱性),水稻在各部位中的Cd浓度和周围土壤中的DTPA-Cd浓度均呈极明显正相关的关系。在天然有机质浓度较低的土壤中,水稻在各部位中的Cd浓度和周围土壤的DTPA-Cd浓度均呈极明显负相关关系。水稻各部位Cd的含量从根、茎叶到糙米依次递减,且水稻植株内的Cd主要集中在水稻根部。这说明,添加外源有机物料能够抑制土壤中的Cd向水稻中富集,且添加量越大抑制作用越强。

酸性土壤改良剂对土壤理化与蔬菜产量的影响

【目的】采用酸性土壤改良剂对南方酸性土质菜园的土壤进行改良,以改善土壤理化性状,提高蔬菜产量。【方法】在蔬菜种植前,每667 m^(2)土壤分别施入酸性土壤改良剂0、25、50、75 kg,待小白菜采收后测定土壤理化性状指标与植株产量。【结果】施用酸性土壤改良剂后均能提高土壤pH值,最高可以提升0.47个单位;每667 m^(2)施用75 kg改良剂,菜园土壤全氮、磷和钾含量最高,同时垂直土层土壤氮磷钾含量表现为0~15 cm>16~30 cm>31~45 cm;同时可以明显提高土壤中钙、镁和硅含量,平衡土壤营养,且随着改良剂施用量的增加而增加。在垂直土层,土壤pH值、钙、硅含量高低均表现为:0~15 cm>16~30 cm>31~45 cm,说明随着土层的加深,土壤改良剂对土壤的改良成效下降。施用改良剂后小白菜产量明显提升,其中,每667 m^(2)施用50 kg改良剂的植株鲜重最高,而施用75 kg的植株干重最大。【结论】酸性土壤改良剂对蔬菜园土壤具有一定的改良效果,可适用于大田酸性土壤的改良应用。

腐殖酸钾对酸性土壤铝毒害的缓解作用与机制

改良酸性土壤对于保障国家粮食供应和生态环境的健康运行非常重要。该文通过在盆栽实验中采用土壤溶液取样器原位获取土壤溶液的方法,分别从土壤固相和液相铝(Al)形态变化探究腐殖酸钾对酸性土壤铝毒害的缓解作用与机制。结果表明:在一定范围内,随着腐殖酸钾添加量的增加,土壤固相羟基Al和有机结合态Al含量逐渐增加,土壤溶液总Al、Al^(3+)、Al-OH、Al-F及Al-SO_(4)含量逐渐降低,土壤溶液有机结合态Al和酸溶性Al占总铝比例增加。说明酸性土壤中添加腐殖酸钾可以通过促进土壤溶液有机结合态铝的形成及土壤溶液铝向固相有机结合态铝等稳定态铝转化来降低土壤溶液中毒性铝的浓度。0.4%、0.6%和0.8%添加量均可以有效(P<0.05)降低酸性土壤溶液毒性Al浓度,提高油菜产量,可以为不同酸度土壤改良提供参考。

海鲜壳生物质炭对酸性土壤的改良效果与机制探究

以花甲、扇贝、生蚝、青口贝4种市场产量大且壳生物量高的海鲜壳为原材料厌氧热解制备生物质炭作为改良剂,以我国南方红黏土、红砂土、砖红壤3种主要典型酸性土壤为供试土壤,探究海鲜壳炭最佳制备条件及其对我国酸性土壤的改良效果与机制。结果表明:高温条件下制备的海鲜壳炭主要成分是CaO和CaCO_(3),同时含有NaO、MgO等碱性物质,碱含量极高。热解温度对4种海鲜壳炭碱含量影响巨大。800℃是制备海鲜壳炭的最佳温度,此时其碱含量已达到甚至超过石灰的水平,同时保留部分–OH等多种官能团,比石灰更稳定,且含有比石灰更少的致酸物质。800℃制备的海鲜壳炭可以大幅度提高我国南方酸性土壤pH、固相吸附态羟基铝含量、阳离子交换量和酸缓冲容量,降低土壤溶液铝和交换态铝含量,土壤固相有机结合态铝含量呈上升趋势。800℃制备的海鲜壳炭是可以替代传统石灰的理想酸性土壤改良剂,可以有效缓解石灰资源压力并降低改良成本。本研究成果对于酸性土壤改良成本降低及海鲜壳废弃物资源化利用均具有重要指导意义。

酸性土壤铝毒害研究进展与展望

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,一般以无毒的固定态形式存在。随着土壤酸化加剧,铝毒害逐渐成为影响世界各地酸性土壤中作物生长的主要限制因素。本文聚焦于酸性土壤中各形态铝,围绕土壤中铝的来源和分类、各形态铝转化及酸性土壤中铝对植物的影响展开介绍,并展望了未来相关研究的发展方向,包括统一铝形态分类体系,统一铝毒害评价指标,规范各形态铝分离与检测方法,进一步建立酸性土壤铝毒害评价体系,最终推动国家农用地、建设用地等土壤铝污染风险管控标准的制定,以期为酸性土壤铝毒害带来的农业、生态、社会问题的解决提供依据。

弱酸性土壤有效磷测定中两种检测方法的对比

使用氟化铵-盐酸提取法和碳酸氢钠提取法结合钼锑抗比色法分别对弱酸性土壤的有效磷进行检测,对比了两种方法的检测结果,结果显示,两种方法测得土壤有效磷含量均接近标准值,说明碳酸氢钠提取法也适用于弱酸性土壤的有效磷浸提,且该方法的实验步骤相对简便,适用的土壤范围更广,因此在弱酸性土壤的有效磷含量测试中可作为有效方法应用。

土壤酸化及酸性土壤的改良和管理

本文简要介绍了土壤酸化的机理和危害,总结了利用石灰、工业废弃物及农作物茎秆等改良酸性土壤和酸性土壤管理等方面的研究进展,可为从事相关领域研究的科技工作者提供参考。