南荻炭与镉钝化剂互作对水稻镉含量和产量的影响

为探索一种具有降镉效应的南荻炭基土壤调理剂以缓解湖南省稻田镉污染现状,并为洞庭湖区南荻资源的利用提供新途径。试验以深两优5814为材料,将南荻炭与五种镉钝化剂按L25(56)正交表进行复配,通过模拟镉污染土壤盆栽试验,研究各复配因素施用对水稻镉含量的影响,进而确定南荻炭基降镉土壤调理剂的最佳配伍。结果表明:南荻炭与五种镉钝化剂互作可显著降低(P<0.05)水稻茎叶和稻谷籽粒的镉含量,尤其以南荻炭∶腐植酸∶硅酸钾∶钙镁磷∶硫酸锌∶熟石灰=200∶60∶3∶30∶4∶120互作比例下效果最显著,且相应最佳施用量为6.25 t·hm^(-2)。三组最接近理论配比的土调剂施用后,水稻植株的平均镉含量可降至0.88~1.65mg·kg^(-1),与空白处理相比,降镉率达54.4%~75.7%;籽粒的平均镉含量可降至0.13~0.17 mg·kg^(-1),降镉率为45.2%~58.1%。三组土调剂施用还可显著增加稻谷产量,其中最高增产率达34.8%(相当于1.89 t·hm^(-2))。南荻炭与镉钝化剂互作可优化南荻炭的降镉潜力,复配施用后能显著降低水稻镉含量,并能显著提高稻谷产量,具有广阔的市场开发利用潜力。

土壤施用钝化剂与复合微生物肥对冬小麦镉积累的影响

【目的】研究土壤施用钝化剂与复合微生物肥对豫北轻度镉污染弱碱性农田土壤中镉活性的钝化效果,及其对冬小麦品种不同器官间镉积累转运和产量的影响特征,旨在筛选出高效修复镉污染土壤、降低冬小麦籽粒镉含量的修复材料及低镉积累小麦品种,为豫北镉轻度污染弱碱性农田的小麦安全高效生产提供技术支撑。【方法】于2020—2022年连续两个冬小麦生长季,在豫北镉污染弱碱性农田设置不同土壤修复材料(CK:不进行土壤修复处理,CMF:复合微生物肥单施处理,GP:土壤钝化剂单施处理,CMF+GP:复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理)和6个冬小麦品种(鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023、鑫麦296、郑麦136、郑麦7698)的两因素裂区田间大区对比试验,研究土壤有效态镉、冬小麦地上部各器官镉含量、富集系数(BCF)、转运系数(TF)及其相关性、冬小麦产量及其构成因素的变化。【结果】(1)在连续两年冬小麦生长季,与CK相比,钝化剂和复合微生物肥的单施和等量配施均可降低土壤有效态镉含量,CMF+GP处理的效果最好,可使6个供试品种的根系表层土壤有效态镉含量显著降低17.6%—22.4%。土壤有效态镉含量降低与冬小麦地上部各器官镉含量的变化具有相关性,且不同品种的同一器官间也存在一定差异。(2)土壤钝化剂和复合微生物肥单施和等量配施可使鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023降低TF茎鞘—叶、TF茎鞘—籽粒,增大TF茎鞘—(穗轴+颖壳)、TF叶—(穗轴+颖壳),使BCF茎鞘、BCF叶降低、使小麦体内镉含量向穗轴+颖壳转移,以减小BCF籽粒,与之不同的是,未能有效降低鑫麦296的TF茎鞘—叶、BCF茎鞘,增大了郑麦136、郑麦7698的BCF茎鞘。(3)土壤施用钝化剂和复合微生物肥可综合调控冬小麦穗数、穗粒数、千粒重,提高冬小麦产量,但土壤修复处理与品种的方差分析结果表明两者的交互作用主要是通过调控穗数实现增产。CMF+GP处理中郑麦136连续两个冬小麦生长季的产量均为当季所有处理最高值,分别为7317.17和10485.32 kg·hm^(-2)。【结论】施用复合微生物肥和土壤钝化剂可降低豫北弱碱性轻度镉污染麦田冬小麦根际土壤有效态镉含量,调控冬小麦各器官对土壤镉的富集系数及各器官转运系数。复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理优于单施处理,可最大程度降低冬小麦籽粒镉含量,并显著提高参试冬小麦品种产量,且与本试验筛选出的低镉积累高产品种郑麦136搭配种植模式,可实现豫北弱碱性镉污染农田冬小麦的高产栽培与安全生产。

连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析

选择湖南典型镉砷复合污染稻田,通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证,为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明:10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果,但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同,稻米降镉效果最好的是T9处理,3 a平均稻米降镉率为52.42%;其次是T4和T3,3 a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%;稻米降砷效果最好的为T7和T4处理,3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%;整体上,钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果,且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应;另外,连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的pH值,且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤pH值呈显著负相关,表明施用钝化剂提升了土壤pH值,并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为,T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理,T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。

不同镉砷同步钝化剂对复合污染农田的修复效果研究

为筛选出适合镉砷复合污染稻田的同步钝化剂,采取大田试验对15个镉砷同步钝化剂修复效果进行对比分析。结果表明,大部分钝化剂有增产效果,其中T5和T13较CK增幅显著,分别增产11.63%和11.17%;钝化剂的稻米降镉效果整体上优于降砷效果,除T3和T14外,其它13个产品的稻米降镉效果明显,降幅在11.74%–60.32%之间;T5、T7、T8、T9、T10、T15等产品的稻米降砷效果明显,降幅在17.95%–23.87%之间;聚类分析表明15个产品可分为3类,即高效降镉并可同步降砷的产品、对稻米降镉、降砷均没有显著效果的产品和具有一定降砷或降镉效果的产品。综合考虑稻米降镉和降砷及增产效果,T4、T5、T13要优于其他12个产品,可在本区域镉砷复合污染稻田进行推广应用。

连续施用镉砷同步钝化剂的稻米镉砷含量降低效果分析

选择湖南典型镉砷复合污染稻田,通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证,为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明:10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果,但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同,稻米降镉效果最好的是T9处理,3 a平均稻米降镉率为52.42%;其次是T4和T3,3 a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%;稻米降砷效果较好的为T7和T4处理,3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%;整体上,钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果,且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应;另外,连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的pH值,且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤pH值呈显著负相关,表明施用钝化剂提升了土壤pH值,并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为,T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理,T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。

Effects of 4 Types of Remediation Agents on Reducing Cd Contents in Soil and Rice on Cd-contaminated Farmland

A field experiment was carried out in Cd-contaminated rice fields in a county of Hengyang to explore the effects of different types of remediation agents on the contents of soil available Cd and rice Cd,and rice yield by using one rice variety Longliangyouhuazhan,and 4 kinds of remediation agents:DG foliar control agent,SMA microbial inoculant,XFJ organic fertilizer and LXM calcium-and silicon-based passivator as test materials.The results showed that compared with CK,after applying DG foliar control agent,soil available Cd content increased rather than decreased,whereas rice Cd content decreased,not reaching a significant level.When applied with SMA microbial inoculant,soil pH value,soil available Cd and rice Cd contents showed a downward then upward trend with the increase of its application rates.Between 3 levels of SMA treatments,the content of soil available Cd in SMA2 was the lowest,decreased by 8.59%in comparison with CK,contrarily,two other SMA treatments were increasing instead of decreasing in the content of soil available Cd.The application of XFJ organic fertilizer and LXM calcium-and silicon-based passivator increased soil pH value,and reduced soil available Cd and rice Cd contents;the contents of soil available Cd and rice Cd decreased with their application rates increasing.Compared with CK,XFJ3 reduced soil available Cd content by 9.40%,and significantly reduced rice Cd content by 57.28%.In LXM3 treatment,soil available Cd content reduced by 14.57%,rice Cd content was 71.57%lower than CK,reaching the lowest level.In general,LXM calcium-and silicon-based passivator had the best Cd reduction effect,with the optimal application amount of 6000 kg/hm^(2).