Field demonstration of reduction of lead availability in soil and cabbage (Brassica Chinensis L.) contaminated by mining tailings using phosphorus fertilizers

A field demonstration of reduction of lead availability in a soil and cabbage (Brassica Chinensis L.) contaminated by mining tailings, located in Shaoxing, China was carried out to evaluate the effects of applications of phosphorus fertilizers on Pb fractionation and Pb phytoavailability in the soil. It was found that the addition of all three P fertilizers including single super phosphate (SSP), phosphate rock (PR), and calcium magnesium phosphate (CMP) significantly decreased the percentage of water-soluble and exchangeable (WE) soil Pb and then reduced the uptake of Pb, Cd, and Zn by the cabbage compared to the control (CK). The results showed that the level of 300 g P/m2 soil was the most cost-effective application rate of P fertilizers for reducing Pb availability at the first stage of remediation, and that at this P level, the effect of WE fraction of Pb in the soil de- creased by three phosphorus fertilizers followed the order: CMP (79%)>SSP (41%)>PR (23%); Effectiveness on the reduction of Pb uptake by cabbage was in the order: CMP (53%)>SSP (41%)>PR (30%). Therefore our field trial demonstrated that it was effective and feasible to reduce Pb availability in soil and cabbage contaminated by mining tailings using P fertilizers in China and PR would be a most cost-effective amendment.

有机液体肥对新垦土地毛豆生长及土壤肥力的影响

为探讨有机液体肥在新垦耕地上对土壤肥力提升和作物增产性、抗逆性等其他效果,于去除30~40 cm表层土壤的耕地上开展施用有机液体肥对毛豆种植和土壤肥力提升试验。结果表明:(1)施用有机液体肥可增加毛豆叶片中叶绿素含量,提升光合作用,进而增加植株株高和单株有效荚数,且施用有机液体肥可显著增加新垦土地上毛豆鲜荚产量,实现理论产量10 182 kg/hm2,比对照增产21.2%;另外施用有机液体肥在增加毛豆单株粒重的同时,其完整粒率、百粒鲜重等商品性状也有显著提升。(2)施用有机液体肥可有效增加土壤中有机质含量,对改良和恢复土壤肥力有较好的促进作用。同时与原始土样对比,新垦耕地上施用有机液体肥可在一定程度上满足毛豆对土壤中速效磷和速效钾的需求,还可维系土壤中速效磷和速效钾含量在一定水平,对保护和维持土壤肥力有着积极的作用。

不同生物有机肥对镉污染农田中水稻产量和土壤肥力的影响

[目的]探讨生物有机肥在镉(Cd)污染农田中的修复效果,保障水稻的安全生产。[方法]选用牛粪生物有机肥、炭基生物有机肥、大豆生物有机肥和海藻生物有机肥,在镉轻度污染稻田中开展为期2年的田间试验,测定土壤理化性质、土壤有效态Cd、水稻生长状况和产量、糙米Cd含量。[结果]田间试验结果表明生物有机肥的施用土壤pH平均提高0.32,碱解氮、有效磷、速效钾和有机质分别平均提高9.38%、15.69%、10.62%、11.64%。水稻株高、穗长、根长、穗重、千粒重和产量分别提高5.86%、3.83%、16.54%、16.91%、7.14%、3.65%。土壤有效态Cd含量显著下降0.10 mg/kg,降幅为39.12%,糙米Cd含量显著下降45.36%。[结论]生物有机肥在降低土壤Cd生物有效性和水稻籽粒中Cd含量具有显著作用,同时能够促进水稻生长和提高土壤肥力,其中炭基生物有机肥作用效果最好,未来可作为保障水稻安全生产的一项技术措施。

人工合成钝化剂原位钝化修复镉污染土壤的试验研究

开展盆栽试验,在高含量、中含量与低含量的镉污染土壤中分别加入不同剂量的人工合成钝化剂(巯基改性黏土、硅钙肥、钙镁磷肥),然后种植油菜,待油菜成熟后采集茎叶样品测定镉含量。根据油菜茎叶镉含量检测结果,3种钝化剂对镉污染土壤的综合修复效果排序为:巯基改性黏土>硅钙肥>钙镁磷肥。巯基改性黏土的钝化阻控率最高,能有效地阻止镉向油菜体内迁移。

硅肥和磷矿粉复配对垃圾填埋场重金属污染土壤的修复

以四川省盐亭县云溪镇垃圾填埋场的紫色土为研究对象,将不同质量分数的硅肥(Si1:0.5%,Si2:1.0%)和磷矿粉(P1:0.2%,P2:0.4%,P3:1.0%)复配添加到土壤中培养90 d,研究钝化培养前后重金属Cd、Cu、Pb、Zn有效态含量的变化,并利用风险评价系数(risk assessment code,RAC)评价土壤修复效果。结果显示,高硅处理(Si2:1.0%)相比于低硅处理(Si1:0.5%)能显著降低重金属有效性,其中,Si2P3处理对Cd、Cu、Pb、Zn的钝化率最高,分别为30.79%、27.27%、27.13%、36.88%;Si2P1和Si2P2处理之间没有显著差异,而Si2P1处理可以显著降低重金属浸出毒性量和RAC。研究表明,复配钝化剂主要通过提高土壤pH和EC值,增强O-Si-O、Si-O-Si、H_(2)PO_(4)^(-)、PO4^(3-)等官能团的络合沉淀作用促使重金属由高活性的弱酸提取态、可还原态向低活性的可氧化态、残渣态转化。综合来看,Si2P1处理钝化剂施用量更低,更适合用于垃圾填埋场重金属污染土壤的修复。

铁尾砂资源化利用及铁矿区土壤修复技术研究进展

随着铁矿资源的持续大规模开采,铁尾砂量逐年增加,因其综合利用率低,不仅占用了大量土地资源,还引发了土壤重金属污染等环境问题。本文综述了我国铁尾砂在工业和农业领域的资源化利用现状,指出了铁尾砂资源化利用存在的问题;总结了铁矿区土壤污染修复技术如物理修复、化学修复、生物修复以及联合修复技术的优缺点,提出了铁矿区土壤污染修复发展对策,以期为我国铁矿产业高质量发展提供参考。

多硫化物修饰nZVI@BC对污染土壤中铬的稳定化:铬的生物可用性和稳定机制

土壤中铬(Cr)污染是最严重的环境问题之一,对人类健康构成了重大威胁。本研究探讨了多硫化物修饰的nZVI@BC(PS-nZVI@BC)对铬污染土壤的稳定化机制以及铬的生物可用性。经过30天的处理后,添加PS-nZVI@BC能够降低土壤中92.0%的可浸出Cr(VI)。根据序贯萃取分析,添加PS-nZVI@BC后,土壤中的可交换铬从20.8%急剧下降至4.0%,大部分转化为铁锰氧化物和有机物结合态。稳定机制包括静电吸附、氧化还原反应、表面络合和沉淀。此外,PS-nZVI@BC能有效改善铬污染土壤的肥力,降低土壤中的铬对玉米幼苗的毒性。这些结果表明采用PS-nZVI@BC对受铬污染的土壤进行修复具有巨大的潜力。

不同品种镁肥对水稻产量及稻田土壤环境的影响

为筛选经济、高效、适用的镁肥,实现水稻稳产增收与绿色可持续目标,2021年在上杭县才溪镇开展不同品种镁肥对水稻产量和稻田土壤环境的影响试验,通过设置常规施肥(对照)、七水硫酸镁、农用氢氧化镁、钙镁复合素等4个处理,分析各处理对水稻产量、土壤pH和交换性镁的影响。结果表明:施用不同品种镁肥,水稻产量增加252~645 kg·hm^(−2)、增幅3.0%~7.8%,土壤pH提高0.18~0.29,交换性镁增加0.09~0.11 coml·kg^(−1)。综合分析,在上杭县水稻田施用农用氢氧化镁效果最佳,水稻产量最高,达到8965.5 kg·hm^(−2)、增幅7.8%,增收1888.8元·hm^(−2);稻田土壤pH提高0.24,土壤交换性镁增加0.1 coml·kg^(−1),可在当地进一步示范推广应用。

钢渣应用于土壤修复的研究进展

钢渣是钢铁行业制造生产中的副产物,大量未经处理的钢渣废弃堆积,不仅严重浪费资源还占据大量的土地资源,对周边土壤和环境造成污染,甚至对人类生产和生活产生极大威胁。目前我国钢铁行业钢渣产量快速增加,但钢渣综合利用率仅20%左右,而钢渣应用于土壤修复是固体废物处置与生态建设相结合的重要方向之一。在总结钢渣资源物理化学特性的基础上,概括了钢渣应用于土壤修复的基本原理和国内外研究现状。系统分析了钢渣作为土壤改良剂、土壤肥料及土壤重金属钝化剂的主要作用:钢渣作为土壤改良剂不仅可以改良酸化土壤还可以有效减轻温室气体的排放;作为土壤肥料可以为土壤提供微量元素和养分;作为土壤重金属钝化剂可以降低土壤中重金属含量。指出钢渣应用于土壤修复的潜力,同时也探讨了钢渣应用于农业土壤中所产生的环境影响并进行了风险评估,对钢渣应用于土壤修复未来的研究方向进行了展望。

熟石灰对土壤Cd、Pb、As含量及水稻重金属累积的影响

【目的】探明施用熟石灰条件下稻田土壤重金属Cd、Pb和As含量及其水稻不同器官对重金属的富集能力,为熟石灰在重金属污染治理中的应用提供参考。【方法】通过田间试验,以不添加熟石灰处理为对照(CK),研究熟石灰不同添加量处理(低量1500 kg/hm^(2)、中低量3000 kg/hm^(2)、中量4500 kg/hm^(2)、中高量6750 kg/hm^(2)和高量9750 kg/hm^(2))水稻产量及土壤性质的变化,并分析水稻不同生育期各器官Cd、Pb和As重金属的动态含量。【结果】熟石灰施用量在1500~6750 kg/hm^(2),随施用量增加土壤pH和有效磷含量不断提高,碱解氮和速效钾含量逐渐下降;熟石灰施用量≥6750 kg/hm^(2)时土壤有效态Cd和Pb含量的降低效果最为显著,同时有效态As含量最高。水稻根、茎秆、叶片及糙米对Cd、Pb和As的累积随熟石灰用量增加而逐渐降低,当熟石灰施用量≥4500 kg/hm^(2)时糙米Cd、Pb和As含量在安全利用范围。糙米中Cd、Pb和As含量与土壤有效态Cd、Pb含量呈极显著或显著正相关,与土壤有效态As含量存在显著负相关。【结论】熟石灰施用量4500~6750 kg/hm^(2)可有效降低土壤重金属有效态含量,减少水稻各器官对土壤中重金属的积累,降低稻米中重金属含量,从而实现耕地安全利用。

兰炭基改良剂协助微波修复萘污染土壤

微波热修复技术是一种极具潜力的土壤处理技术,能高效去除土壤中的有机污染物。文章以兰炭末为基体、KHCO_(3)为土壤改良组分,制备了兼顾微波吸波和土壤改良的兰炭基土壤改良剂,并将其应用于微波修复多环芳烃模型化合物(萘)污染土壤。研究了改良剂类型和工艺条件(修复时间、微波功率、兰炭基土壤改良剂添加量和萘初始浓度)对污染土壤微波修复升温特性和萘去除率的影响,分析了最优微波修复条件下的产物特性。结果表明,兰炭基改良剂对污染土壤的修复效果优于兰炭和KHCO_(3)改良剂。微波修复萘污染土壤的最佳处理条件为处理时间20 min,微波功率700 W,兰炭基改良剂添加量4%和萘初始浓度1%。在此最佳工艺条件下,污染土壤修复最高温度可达474.46℃,萘去除率达到96.32%。修复后土壤中总钾和速效钾质量分数分别增加了0.12 g/kg和0.20 g/kg,土壤颗粒明显变小,片层和团粒结构增多,但其无机矿物和表面官能团组成并未发生明显变化。污染物萘在微波修复过程中未发生分解,主要以气化、CO_(2)和水蒸气的“裹挟”方式从污染土壤中分离出来。

硫肥与磷肥联用对稻田土壤Cd有效性的影响

为探究硫肥与磷肥联用对稻田土壤中镉(Cd)的钝化效果,采用土壤培养试验,研究了2种硫肥(硫磺和硫酸钠)与钙镁磷肥联用对稻田土壤中Cd有效性变化规律和Cd形态转化的影响,共设置6种处理:对照(CK)、钙镁磷肥(P)、硫磺(S1)、硫酸钠(S2)、钙镁磷肥+硫磺(PS1)及钙镁磷肥+硫酸钠(PS2),并分析了土壤Cd有效性与有效硫、有效磷、pH及Eh的关系。研究结果显示,在土壤中施用不同钝化材料后,土壤有效Cd含量均明显降低,其中PS1处理有效Cd含量最低,较CK降低了49.8%;钙镁磷肥能够提高土壤pH值,较CK升高了0.39;硫磺能显著降低土壤Eh值,较CK降低了23.2%,并促进了SO_(4)^(2-)向S^(2-)的还原;硫磺和钙镁磷肥联合施用可以显著增加土壤有效磷的含量,与CK相比较,PS1处理土壤有效磷含量提高了81.9%;硫磺和钙镁磷肥联合施用,通过对Eh、有效硫和有效磷的调控,可协同促进土壤的可交换态Cd向残渣态Cd转化。研究结果表明,在缓解稻田Cd污染方面,硫磺和钙镁磷肥的联用具有潜在应用前景。

蚯蚓粪对盐碱土壤修复机理研究进展及展望

蚯蚓粪是优质天然的生物有机肥,能有效改良障碍土壤。当前对蚯蚓粪的研究主要集中在土壤肥力、作物生长等方面,而关于盐碱土壤修复的研究较少。通过归纳并总结蚯蚓粪的性质,结合蚯蚓粪在盐碱地的应用情况,从盐碱土壤理化性质、土壤肥力、作物生长3个方面阐述了蚯蚓粪修复机理的研究现状,综合分析了研究的局限性并提出了相应的展望。

城市污泥在露天矿山生态修复中的应用与研究

城市污泥作为城市污水处理过程中的副产品,含有大量的有机质和丰富的氮、磷、钾等营养物质,但也含有多种重金属。开采后的矿山土壤贫乏且贫瘠,生态修复中需要大量客土,并需及时施肥。通过检测客土成分、计算、实验、专家论证的方法,研究确定客土中污泥产品的掺入量,从而在有效控制重金属含量的基础上,达到利用、处理城市污泥并节约土壤成本的目的,并通过工程实践得到了验证。研究结果显示,污泥产品用于矿山废弃地土壤改良是可行的,不仅使土壤污染风险各项指标符合管制值标准要求,而且土壤肥力得到一定程度的增强,且生态修复效果良好。污泥产品可替代部分矿山修复基质材料,具有一定的创新性,一般情况可节约10%~30%的土壤成本,还能节约一部分外购肥料成本。污泥产品中含有50%左右的水分,一定程度上减少了植被生长的需水量,也减少了养护过程灌溉水的人工、设备等成本。研究结果有望对今后相似工程实践有一定借鉴作用。

氧化石墨烯在农业领域的应用研究进展

氧化石墨烯作为一种新型碳质纳米材料,具有生物相容性好、化学性质稳定、分散性高、比表面积大、丰富的含氧官能团等优良特性,是纳米材料领域研究的热点,在航空航天、医药、新能源和生物传感器等领域应用广阔。近年来,氧化石墨烯在现代农业技术领域也得到了广泛的关注和应用,为现代农业的可持续性发展带来新的机遇和挑战。综述了国内外关于氧化石墨烯在农业领域的应用研究进展,包括对农作物生长发育(种子萌发、枝叶生长、根系生长)、提高农作物抗逆性能、产量和品质、开发具有缓控释功能的氧化石墨烯基肥料,实现提高肥料利用率和降低环境风险的功效;作为农药载体及增效剂用于农作物病虫害防控,达到缓控释放、高效利用的目的;探讨氧化石墨烯作为吸附剂或降解细菌固定剂来修复受污染土壤的效果,为污染土壤修复提供新技术、新方法;介绍了氧化石墨烯作为高灵敏度的湿度传感器,可实现土壤墒情实时监测和无损监测植物生长状况;最后探讨了氧化石墨烯在农业领域的未来研究方向。目前,氧化石墨烯技术在农业中的应用仍处于初期阶段,尚不具备大规模商业化应用的条件。随着氧化石墨烯在农业领域的研究深入和应用范围的扩大,有望实现农业生产方式和技术的变革、实现资源高效利用、降低农业生产带来的环境危害,为推进绿色低碳农业的发展助力。

磷肥对铅锌矿污染土壤中铅毒的修复作用

用连续提取法研究了不同磷肥对铅锌矿污染土壤中铅化学形态的影响、磷肥降低铅毒性的机理以及磷肥的有效使用条件.结果表明,3种磷肥都具有显著降低铅的各种非残渣形态含量的作用.磷肥用量在PPb摩尔比为7.0时已经足够修复土壤的铅毒,并且在该磷肥用量水平时,从非残渣形态铅总量的降低幅度上看,3种磷肥修复铅污染的效果顺序为:过磷酸钙(85%)、钙镁磷肥(83%)磷矿粉(16%);把铅的形态与其生物有效性联系起来比较,3种磷肥修复铅污染效果顺序为:钙镁磷肥(94%)、过磷酸钙(92%)>磷矿粉(61%).磷肥具有原位修复铅污染土壤的潜能,其主要机理是通过磷肥中的磷与各种非残渣形态铅反应形成溶解度极小的磷(氯羟基氟)铅矿沉淀,从而降低铅的溶解性的结果,3种磷肥中以磷矿粉最为经济.

生物有机肥在土壤改良和重金属污染修复中的研究进展

生物有机肥兼具有机肥料和微生物肥料的性质,可以培肥土壤、调控土壤微生态平衡、改善农产品品质、控制土壤中重金属的有效性,也是农业废弃物资源化利用的重要手段。综述了生物有机肥的主要特征、生物有机肥在土壤重金属污染中的修复作用,重点介绍了生物有机肥在改良土壤性质和修复重金属方面的优越性能,指出生物有机肥领域当前存在的问题,并提出未来在肥源监管、标准修订和品种研发等方面进行改进,为保障农产品的质量安全、有机肥料的资源化利用提供参考。

盐碱土植物改良研究进展

随着土壤资源的紧张以及人口数量的剧增,盐碱土资源利用以及如何进行盐碱土改良成为世界性的重大课题之一。据此,本文重点综述了利用耐盐植物改良盐碱土、植物改良盐碱土的强化措施及微生物-植物联合改良盐碱土。最后对盐碱土植物改良研究趋势进行了展望,以期为中国的盐碱土植物改良的研究和发展提供参考依据。

海藻生物肥研究进展与展望

海藻及海藻提取物因富含多种植物生长促进因子,被广泛应用于有机肥料的开发及农产品种植领域。海藻生物肥料与化学肥料相比,具有安全无毒、全面高效、环境友好等优势,成为肥料制造领域的热门产品。海藻生物肥料与农作物及土壤的相互作用机理研究也迅速成为学术界关注的焦点。从生产原料、生产工艺、活性成分及产品功效4个方面综述了国内外海藻生物肥制造领域的研究进展,以期为我国海藻生物肥产业提供新的发展思路及方向。

生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展

在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行热解,可产生含碳丰富的固体物质,称为生物质炭。由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学和环境科学的研究热点。综述了生物质炭的一些基本性质及其对土壤环境功能的影响,分析了该领域未来的发展趋势。国内外的研究表明:生物质炭含有大量植物所需的营养元素,可以促进土壤养分的循环和植物的生长;生物质炭一般呈碱性,施用生物质炭可以降低土壤的酸度和有毒元素如铝和重金属对植物的毒性;生物质炭表面含有丰富的-COOH、-COH和-OH等含氧官能团,它们产生的表面负电荷使生物质炭具有较高的阳离子交换量(CEC),施用后可以提高土壤的CEC;生物质炭对农药等有机污染物和重金属等有很强的吸附能力,可用于污染土壤的修复;生物质炭具有高度的孔隙结构,可以增加土壤的空隙度和保水能力,降低土壤容重,有利植物根系生长;生物质炭是一种含碳的聚合物,主要由单环和多环的芳香族化合物组成,这种结构特点决定了生物质炭具有较高的化学和生物学稳定性,较强的抵抗微生物分解的能力,增强了土壤的固碳作用,减少碳向大气的再释放。该文可为从事农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良与管理等领域的科研人员提供参考。