土壤性质对烟草中镉富集的影响及预测模型研究

利用15个不同性质的土壤进行盆栽试验,研究了土壤性质对烟草中镉(Cd)富集的影响及预测模型。结果表明,影响烟草中Cd的主要土壤因素依次为土壤Cd浓度、pH、有机质含量。酸性土壤中烟草对土壤Cd具有较强的富集作用。外源Cd比土壤中原生Cd更容易被烟草吸收。土壤基本性质与烟草Cd浓度的数量关系为:Log[烟草Cd]=3.04+1.212Log[土壤Cd]-0.270pH-0.264Log[OC],利用此方程能够很好地预测烟草中Cd浓度。通过降低土壤中Cd的浓度或有效性,提高土壤pH等措施可有效降低烟叶中Cd的浓度。

生物质炭对烤烟干物质积累量及根际土壤理化性质的影响

为初步探讨生物质炭对烤烟生长及根际土壤理化性质的影响,通过盆栽试验,研究了在施用化肥的基础上添加不同量(70,140,210 g/盆)生物质炭对烤烟干物质积累量及根际土壤酶活性、土壤有机质含量、土壤微生物量碳(SMBC)的影响。结果表明:施加生物质炭提高了烤烟生育中、后期干物质积累量,且添加140 g/盆生物质炭处理效果最明显。在烤烟移栽后80 d内,生物质炭抑制根际土壤转化酶活性,但这种抑制作用随着生育期的推进而逐渐减小,至移栽后80 d,添加70 g/盆生物质炭处理的土壤转化酶活性超过了同时期不添加生物质炭的处理;施加生物质炭可以提高烤烟生育后期过氧化氢酶活性,移栽80 d后,土壤过氧化氢酶活性随着生物质炭添加量的增加而提高。土壤有机质含量随着生物质炭添加量的增加而显著提高;在烤烟生长后期,施加生物质炭对土壤微生物量碳具有提高作用,以140 g/盆生物质炭处理效果最明显,70 g/盆处理次之。因此,施加生物质炭可以显著提高烤烟全生育期根际土壤有机质含量,改善土壤质量(生长后期),促进烤烟生长,且以施加70,140 g/盆生物质炭处理表现出的综合效果较好。

土壤性质对烟叶中铅、镉含量的影响及预测模型研究

在湖南某植烟区采集代表性的土壤和烟叶样品112个,测定了土壤理化性质和样品的铅、镉含量,并通过相关性和回归分析来研究烟叶铅、镉含量与土壤因子关系。结果表明:研究区土壤Pb、Cd全量平均值为40.91、0.37 mg·kg^(-1),Pb、Cd有效态平均值分别为10.71、0.23 mg·kg^(-1),烟叶Pb、Cd含量分别为3.86、7.55 mg·kg^(-1);烟叶Pb、Cd的富集系数分别为0.094和19.84,对比富集系数可知,植烟区烟叶镉的健康风险要大于铅。相关性分析表明:烟叶中Pb与土壤Pb全量、Pb有效态含量呈正相关,与p H值呈负相关;烟叶Cd与土壤Cd全量、Cd有效态含量、有机质含量和氯离子量呈正相关,与p H值负相关。通过数据逐步回归得到的方程为lg Ytobac-Pb=0.806lg Xsoil Pb-0.314p H-0.020(R2=0.499)、lg Ytobac-Cd=0.877Xsoil Cd-0.302p H+0.465lg XOM+1.632(R2=0.561),回归方程对烟叶中Pb、Cd的预测达到极显著水平。

不同有机物料对烤烟根系特征及氮磷钾积累量的影响

为探索不同有机物料对烤烟根系特征及地上部氮磷钾积累量的作用效果,以‘云烟87’为材料,采用盆栽试验,研究了汽爆秸秆、草炭和生物炭3种有机物料对植烟土壤理化特性、根系特征以及地上部N、P、K积累量的影响。结果表明:添加有机物料,尤其是添加生物炭和草炭后,植烟土壤容重和总孔隙度等物理性状得到明显改善;与汽爆秸秆相比生物炭或草炭处理下层土壤、距主根轴较远土壤内的根长密度更大,一级侧根和不定根发育更好;有机物料处理后土壤中的有机质、碱解氮、速效磷以及速效钾含量显著提高,其中以生物炭和草炭处理效果最明显;根系特征与植株地上部N、P、K积累量间的典型相关性分析表明,两者间存在正向相关性,相关性达0.999。有机物料能够改善土壤性状,增加土壤有效养分含量,促进根系发育、深扎和扩散,提高地上部的氮磷钾积累量,其中以生物炭处理效果最显著,其次是草炭。

有机肥长期施用对设施土壤全镉和有效态镉含量的影响

应用长期田间定位试验方法,比较研究了长期有机肥不同施肥方式(不施肥、有机肥常量、有机肥减量及有机肥减量配施化肥)对设施土壤镉(Cd)全量及有效态含量的影响,同时考察了其对土壤特性的影响及二者的相关性。结果表明:与不施肥的设施土壤(对照)相比,长期定量施用有机肥土壤表层(0~20 cm)Cd全量显著降低,且随着施用量下降,该效果更显著,但对亚表层(20~40 cm)Cd全量无显著影响。长期施用有机肥会提高设施土壤表层Cd有效态含量,特别是0~10 cm土壤有效态Cd含量显著高于对照,但与有机肥常量处理相比,有机肥减量和有机肥减量配施化肥处理土壤有效态Cd含量分别显著降低了17.56%和14.04%;同时,有机肥减量配施化肥对设施土壤有机质、全氮、表层有效磷均有大幅提升,且pH偏高于有机肥常量。相关分析表明,设施土壤有机质、有效磷含量均与土壤Cd全量和有效态含量之间呈显著或极显著正相关,土壤全氮含量与Cd有效态含量呈显著正相关,pH与有效态含量之间呈极显著负相关。上述结果表明有机肥适当减施,同时辅以适量化肥,可进一步改善设施土壤特性,进而控制设施土壤表层Cd累积。

不同品种烟草对轻度污染耕地土壤中镉的累积特征与减量修复潜力

烟草(NicotianatabacumL.)具有生物量大、适应性强、栽培面积广、栽种技术成熟等特点,对镉污染土壤可能具有较大的植物修复潜力。为了比较轻度镉(Cd)污染土壤上不同品种烟草对镉的积累能力和减量修复潜力,以烟草品种云烟87和K326为研究对象,采用盆栽试验比较了两种烟草在台州(铁聚水耕人为土,Cd0.83mg∙kg^(-1))和徐州(砂姜钙积潮湿变性土,Cd0.76mg∙kg^(-1))两种不同类型镉轻度污染土壤上的生长状况和镉累积特征,以及烟草收获后土壤中有效态Cd(CaCl_(2)和NH4OAc提取态)和总Cd的质量分数变化,评估了2种烟草对轻度Cd染土壤的减量修复潜力。结果表明,种植50 d后,同一品种在台州土壤中的株高、根和茎干质量显著高于徐州土壤,但同一土壤上生长的两种烟草之间在株高、地上部鲜质量和干质量等指标方面均无显著性差异。在2种土壤上,烟草K326的叶片中Cd质量分数(15.1-25.3 mg∙kg^(-1))均显著高于云烟87(11.7-20.7 mg∙kg^(-1)),但2种烟草的根和茎中的Cd质量分数无显著性差异。2种烟草的地上部生物富集系数和地下部向地上部转移系数均大于1;在徐州土壤上,云烟87和K326的地上部生物富集系数分别高达23.09和28.16,茎向叶转移系数则分别达到3.18和3.40。种植云烟87和K326可显著降低土壤中CaCl_(2)提取态和NH4OAc提取态Cd质量分数,从而显著降低土壤中有效态Cd和总Cd质量分数。烟草K326的Cd吸取总量(285.0-310.2µg∙pot^(-1))显著高于云烟87(254.8-261.2µg∙pot^(-1)),移除烟草植株后,云烟87和K326对土壤总Cd的去除率最高分别可达8.4%和9.4%。云烟87和K326可作为高积累性作物,对轻度污染耕地土壤具有较大的Cd减量修复潜力。

生物炭不同施用量对烤烟养分与土壤理化性质的影响

【目的】探明生物炭不同施用量对烤烟养分和土壤理化性质的影响,为生物炭的合理施用提供依据。【方法】采用长期定位施肥试验,以常规施用化肥为对照(CK),研究常规施用化肥+烟秆生物炭5 t/hm^(2)和常规施用化肥+烟秆生物炭40 t/hm^(2)对烤烟养分和土壤理化性质的影响。【结果】不同施肥处理的烤烟养分吸收特征和植烟土壤理化性质存在差异。与CK比,常规施用化肥+烟秆生物炭5 t/hm^(2)处理有利于烟株对氮、磷、钾的积累,促进植烟各粒级土壤团聚体的合理分布,从而改善其理化性质。其中,常规施用化肥+烟秆生物炭5 t/hm^(2)处理烤烟氮、磷、钾的积累量分别为30.89 mg/plot、469.11 mg/plot和582.85 mg/plot,分别较CK提高4.16%、7.04%和24.50%;[0,0.25) mm、[0.25,2) mm和[2,+∞) mm粒级的土壤团聚体含量分别为50.91%、43.00%和6.09%;土壤碱解氮、有效磷和速效钾分别为13.90%、4.00%和33.79%,均有不同程度增加;烤烟的氮、磷、钾与土壤团聚体及养分含量密切相关。【结论】烤烟生长以常规施用化肥+烟秆生物炭5 t/hm^(2)最佳,可提高植烟土壤地力,改良土壤环境,促进烤烟养分的吸收积累。

烟叶中Cd积累的阻控技术研究

通过植烟区的田间盆栽试验,研究了石灰、腐殖酸、硫化钠、猪粪4种阻控材料对烟草中Cd含量及土壤中有效Cd的影响。结果表明,施用不同阻控材料的烟叶中Cd含量与土壤中Cd活性呈极显著正相关,石灰和猪粪可明显抑制土壤中Cd的活性,从而降低烟叶中的Cd积累量,削减率为8.55%～42.49%,且在一定范围内,施用量越大,削减效果越好。综合考虑土壤-烟草系统Cd削减效果与烟叶经济性状,采用因子序列生成法排序,得出施用1.13～2.25t/hm2的石灰或22.5～45.0t/hm2的猪粪可有效削减烟叶和土壤中Cd的积累量。

化肥减量配施有机肥对盐碱地土壤性状及镉形态的影响

盐碱地盐分含量高,会对植物生长起抑制作用或直接造成危害,盐碱地的安全利用对保障粮食安全具有重大意义。为探讨化肥减量配施不同有机肥对盐碱地土壤性状及镉形态的影响变化特征,试验在化肥施用减量20%的基础上,设厩肥30000 kg/hm^(2)(AM)、生物有机肥600 kg/hm^(2)(BF)、厩肥30000 kg/hm^(2)+生物有机肥600kg/hm^(2)(AM+BF)及化肥正常施用量(CK)4种施肥处理,研究不同有机肥配施对土壤性状、镉含量及形态的影响。结果表明:2020年,处理BF较CK土壤镉含量显著降低了16.99%;2021年,处理BF和AM与CK相比,土壤镉含量分别降低了14.06%和10.16%,且差异显著。2020年,与CK相比,处理BF、AM和AM+BF土壤有效态镉含量分别显著降低了67.44%、34.88%和60.47%;2021年,处理BF、AM和AM+BF与CK相比,有效态镉含量分别降低了66.67%、27.27%和51.52%,且差异显著。与CK相比,有机肥配施对土壤中镉形态的分配比例有明显影响,交换态镉降低19.34%~75.69%、有机结合态镉提高45.78%~135.22%、土壤pH提高1.06%~5.81%;阳离子交换量提高5.29%~29.11%、有机质含量提高4.35%~30.14%、土壤容重降低0.76%~9.09%、过氧化氢酶活性提高7.84%~56.02%、脲酶活性提高14.67%~29.07%、碱性磷酸酶活性提高16.54%~40.09%、微生物量碳提高8.02%~25.09%、微生物量氮提高12.28%~33.12%。综上,在盐碱土壤条件下,配施有机肥可改善土壤理化性状、生物学特性,促进土壤交换态镉向有机结合态镉的转化,达到降低土壤有效态镉的目的。