湖北省主栽籼稻镉低积累品种筛选

以湖北省收集的40个主栽籼稻品种为供试材料,通过田间试验筛选镉(Cd)低积累水稻(Oryza sativa L.)品种,为湖北省Cd污染安全利用类稻田水稻品种选择提供参考。结果表明,40个供试水稻品种糙米Cd含量在0.09~0.40 mg/kg,整体上杂交稻糙米Cd含量高于常规稻。其中,隆稻3号、深优5438、隆两优1686、巨2优60和兴安香占5个水稻品种糙米Cd含量低于食品安全国家标准(GB 2762—2022,Cd≤0.2 mg/kg),产量表现由高到低为隆两优1686(6.87 t/hm^(2))、巨2优60(6.13 t/hm^(2))、兴安香占(5.91 t/hm^(2))、隆稻3号(5.90 t/hm^(2))、深优5438(5.26 t/hm^(2))。兼顾稻米低Cd含量和高产量,隆两优1686和巨2优60可优先作为推荐水稻品种在湖北省Cd污染安全利用类稻田中种植。

江汉平原稻田田面水氮磷变化特征研究

在江汉平原地区,因水肥管理粗放,特别是人为排放刚施肥泡田水,水稻种植引发的氮磷面源污染问题比较严重,迫切需要掌握稻田氮、磷动态特征,并据此进行科学的肥水管理。采用大田试验的方法,设置不同氮磷梯度,研究了江汉平原稻田田面水氮磷形态与浓度动态变化特征及施肥的影响。结果表明:施尿素后,田面水可溶性总氮(DTN)、可溶性有机氮(DON)和铵态氮(NH4^+-N)占总氮(TN)的比例分别在88.0%、44.7%和31.6%以上,且随施氮量增加而增大;施磷肥后,田面水中颗粒态磷(PP)占总磷(TP)的比例为76%~93%,且随施磷量的增加而降低。田面水中氮素浓度与施氮量之间呈分段线性相关关系,当施氮量分别超过287.8、289.9、231.5和336.7kg·hm^-2后,TN、DTN、NH4^+-N和DON的浓度会跃增;田面水中各形态磷素浓度均随施磷量的增加而线性增加。施氮肥后,田面水中TN和DTN浓度均在施肥后1d达到峰值,在基肥和分蘖肥后5d、穗肥后2d降低至与不施氮肥基本接近;NH4+-N浓度在基肥和分蘖肥后2d、穗肥后1d达到峰值,基肥和分蘖肥后5d、穗肥后2d后降低至与不施氮肥趋同。施磷肥后TP、PP和可溶性总磷(DTP)的浓度均在施肥后1d达到峰值,3d后急剧降低,降幅均在79.0%以上。可见,在江汉平原地区,施尿素后田面水中氮素以DTN为主,尤其是DON和NH4^+-N,施磷肥后以PP为主。减少氮、磷肥用量可降低稻田氮、磷损失,且氮肥施用量应尽可能控制在231.5kg·hm^-2以内。施基肥和分蘖肥后5d内、施穗肥后2d内是江汉平原稻田氮素损失的关键控制期,施磷肥后3d内是磷素流失的关键控制期。

镉污染农田原位钝化修复效果及其机理研究进展

镉(Cd)污染农田土壤的修复是环境质量领域关注的热点,原位钝化修复技术是一项较为经济且实用的解决方案,其技术关键在于钝化材料。本文对各类钝化材料原位钝化Cd的修复效果进行了综合比较分析,综述了钝化材料应用优劣情况、研究趋势、成本效益及其潜在修复机理,以期为Cd污染农田土壤原位钝化修复材料应用提供参考。

三种植物对土壤镉的富集效果研究

为筛选出适应中轻度重金属镉(Cd)污染农田的富集植物,以生物质高粱、甜高粱(Sorghum bicolor‘Dochna’)和蓖麻(Ricinus communis L.)为材料,通过田间试验研究这3种植物的生长情况及其对Cd的富集特征。结果表明,生物质高粱地上部生物量为22.5748 t/hm^(2),是甜高粱和蓖麻地上部生物量的1.2、5.1倍。3种富集植物各器官中Cd的富集含量均表现为茎秆>叶片>穗,生物质高粱和甜高粱茎秆和叶片中Cd的富集系数均超过1。生物质高粱、甜高粱和蓖麻当季地上部可移除Cd的总量分别为24.66、17.72、1.57 g/hm^(2)。在3种富集植物中,生物质高粱生物量最大,对Cd富集能力强,是一种潜在的Cd污染修复植物资源。

有机培肥与耕作方式对稻麦轮作土壤团聚体和有机碳组分的影响?

为了明确不同外源有机物和耕作方式对土壤地力培育的影响,以水稻-小麦轮作系统为对象,通过2个年度(2016—2018年)大田试验研究了外源有机物(秸秆和有机肥)和耕作方式及其交互作用[稻麦秸秆还田配合旋耕(SR),稻麦秸秆还田配合翻耕(SP),秸秆不还田、增施有机肥配合旋耕(MR),秸秆不还田、增施有机肥配合翻耕(MP),秸秆不还田、不施用有机肥、旋耕深度15 cm(CKR)]对土壤团聚体和有机碳组成的短期影响。结果表明:SR处理能够降低水稻季土壤容重并增加总孔隙度。相比CKR,小麦季SR处理显著增加>0.05 mm水稳性团聚体含量,增加量为7.2%。此外,外源有机物和耕作对土壤有机碳活性组分具有显著影响。其中,易氧化有机碳(EOC)主要受耕作与有机物交互作用影响,酸水解有机碳(LPIc和LPIIc)主要受耕作措施的影响,SR处理的土壤EOC和LPIc含量比CKR提高0.3~2.6 g·kg−1。颗粒有机碳(POC)主要受外源有机物的影响,并且秸秆还田处理POC平均含量高于增施有机肥处理,增加量为0.75 g·kg−1。短期内,外源有机物和耕作及其交互作用对稳定性有机碳(黑碳和矿物结合态有机碳)的影响较小。综上,秸秆还田配合旋耕有助于提高土壤水稳性团聚体和活性有机碳的含量(EOC、LPIc和POC)。

前氮后移对水稻产量形成和田面水氮素动态变化的影响

通过田间小区试验,在施氮量180 kg/hm^2水平下,设置4个氮肥运筹比例,基肥∶分蘖肥∶穗肥的比例分别为10∶0∶0(T1),4∶3∶3(T2),2∶3∶5(T3),0∶3∶7(T4),研究氮肥后移对水稻产量形成和稻田田面水氮素动态变化的影响。结果表明:与氮肥全部作为基肥施用的处理相比,将前期氮肥的30%甚至50%后移到穗肥施用,对水稻产量没有明显影响,而氮肥后移70%至穗肥会使水稻产量显著下降。田面水中总氮(TN)和可溶性总氮(DTN)浓度在每次施肥后1天达到峰值,铵态氮(NH4+-N)浓度在基肥和分蘖肥后1天达到峰值,穗肥后3天达到峰值,随后逐渐降低至与不施氮肥处理相当。整个基肥期、分蘖肥后20天内和穗肥后9天内是防止稻田氮素流失的关键期。施尿素后,DTN是田面水氮素的主要部分,DTN以无机氮(IN)为主,而NH4^+-N在IN中所占比例达64.0%以上。比较水稻生育过程中氮素流失风险期内的TN、DTN和NH4+-N三氮浓度,相比T1,T2的三氮浓度分别降低了2.9%,1.6%,3.1%,T3的三氮浓度分别降低了15.5%,14.7%,22.3%,T4的三氮浓度分别降低了16.1%,22.9%,34.1%,结合产量,确定基肥∶分蘖肥∶穗肥比例为2∶3∶5的氮肥后移措施能够在保证水稻产量不下降的同时,有效降低稻田氮素的流失风险。

江西省广昌县子莲生产和施肥中存在问题与技术对策

采用进村入户问卷调查的方法,详尽调查了江西省广昌县6个主要乡镇子莲生产和施肥现状。结果表明,在当前生产管理条件下,广昌县子莲平均产量1074 kg·hm^-2,不同乡镇产量水平的差异主要与子莲种植方式和品种有关,其中种植方式的影响比品种更大。目前广泛推广的太空莲36号和建选17号平均产量分别为1188 kg·hm^-2和1007 kg·hm^-2,不到其产量潜力的85%。病虫害、连作障碍、施肥不当、不良天气、品种退化、水源等是子莲产量偏低的重要因素。针对施肥中存在的主要问题,提出了重施有机肥、合理调控氮磷钾施肥总量、施用碱性肥料、补充钙镁硼硅等中微量和有益元素肥料、合理把握施肥时期和方法等技术对策。

天然火成岩对不同污染程度土壤镉生物有效性的影响

为明确天然火成岩(SRC)对重金属镉(Cd)污染土壤的钝化效果,采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,通过在超过农用地污染风险筛选值土壤(CG和LQ)和风险管控值土壤(JH)中添加SRC,研究其对土壤有效Cd、Cd形态分布以及水稻各部位Cd含量的影响。结果表明,SRC明显改变CG和LQ土壤有效Cd、pH、Cd形态分布和水稻不同部位Cd含量,而对JH土壤影响不大。添加SRC后,CG和LQ土壤pH提高了约0.2,显著降低了CG和LQ土壤CaCl2-Cd (0.01 mol/L CaCl2提取)含量,降幅在27.3%~38.9%。Cd形态分析表明,SRC能够使CG和LQ土壤植物易吸收态Cd向植物难吸收态Cd转变,酸容态Cd含量分别降低了6%~14%,铁锰氧化态Cd和有机结合态Cd分别增加了8%~9%。大田条件下,SRC显著抑制水稻根系、秸秆和子粒种对Cd的吸收,降幅分别达到53.7%、69.8%和54.6%。SRC通过提高土壤pH以及所含矿物对Cd的吸附来降低土壤中Cd的生物有效性,抑制水稻对Cd的吸收。

秸秆还田技术的演变及其发展趋势

中国秸秆还田技术发展主要分为3个阶段,包括初始阶段、发展阶段和现阶段。秸秆还田技术初始阶段主要以堆肥、沤肥等间接还田为主,直接还田技术相对薄弱;发展阶段秸秆直接还田技术成为主要还田模式,秸秆还田技术各项参数初步明确。随着机械化程度提高,现阶段秸秆直接还田技术得到迅速发展,在原有秸秆还田技术基础上,出现沟埋还田、炭化还田等新兴秸秆还田技术。

模拟降雨条件下不同堆放时间和方式畜禽粪便氮素流失特征

通过模拟降雨方法,对自然条件下不同堆放时间的猪粪进行降雨冲刷试验,同时对比分析了秸秆、土壤、裸露3种覆盖条件下,降雨对自然堆放条件下猪粪中不同氮形态径流流失的影响及其面源污染风险。结果表明,猪粪的氮素流失与降雨量密切相关,不同堆放时间猪粪径流中的总氮、氨态氮和硝态氮的浓度均随着降雨量的增加而逐渐下降;新鲜猪粪堆放7 d和堆放30 d的猪粪径流中氮素浓度和流失强度均较高,腐熟猪粪(堆放90 d)和堆放60 d的猪粪相比,其氮素更易通过径流流失;猪粪中氮主要是以氨态氮的形式流失,氨态氮和硝态氮平均流失强度分别为78.1 g/t和54.9 g/t;覆盖处理能显著降低猪粪氮素的流失强度,且土壤覆盖处理优于秸秆覆盖。

聚天门冬氨酸尿素对稻田田面水氮素浓度及产量的影响

为揭示聚天门冬氨酸尿素在水稻上的施用效果,特别是降低田面水中氮素浓度、防控水稻氮素面源污染的效果,采用田间小区试验,对聚天门冬氨酸尿素对水稻产量、吸氮量、田面水中氮素形态及浓度的影响进行研究。结果表明:与普通尿素处理相比,聚天门冬氨酸尿素处理的水稻籽粒产量和吸氮量分别增加2.9%和10.5%,且有一定的增加单穗实粒数和千粒重的作用。聚天门冬氨酸尿素处理施肥后初期(基肥后1~7 d,分蘖肥后1~5 d,穗肥后1~3 d)田面水中TN、NH_4^+-N、NO_3^--N的平均浓度分别比普通尿素处理低10.6%、11.1%、5.4%,但二者田面水中TN、NH_4^+-N、NO_3^--N浓度的动态变化规律基本一致,且二者田面水中NH_4^+-N/TN、NO_3^--N/TN没有差异。因此,聚天门冬氨酸尿素对水稻有一定的增产和促进氮素吸收的作用,同时会降低稻田田面水中氮素浓度,是一种可以用于防控稻田氮素流失,并能保障水稻产量的新型肥料。

不同类型生物炭对稻田镉污染修复的机制与应用

生物炭因其优异特性在镉(Cd)污染稻田中有良好的应用前景,其性质因原材料和热解条件的不同而不同,对土壤中Cd的钝化机制和修复效果也存在差异.本文归纳了4类主要原材料在多种热解条件下制备的生物炭特征.从生物炭直接固定Cd(吸附、共沉淀、阳离子交换、官能团络合和Cd^(2+)-π键作用等)和间接固定Cd(影响土壤团聚体、pH、有机质、微生物菌群等)这两个方面综述了其对稻田Cd污染的修复机制,从生物炭的施用量、降Cd率及其负面影响等方面探讨了4类生物炭(木材类、秸秆类、畜禽粪便类、污泥类)在Cd污染稻田试验修复中效果,以期为生物炭在Cd污染稻田修复研究与应用中提供参考.

生物炭与氮肥配施对高粱生长及镉吸收的影响

为探讨生物炭与氮肥配施对高粱生长及镉(Cd)吸收的影响,采用盆栽试验,研究了在中、轻度Cd污染土壤(以YB1、YB2表示)上分别进行0、2%和5%3个生物炭用量(以B0、B2、B5表示)配施0、200、500 mg·kg^-13个施氮水平(以N0、N200、N500表示)对土壤理化性质、有效Cd含量、高粱光合特性及其Cd吸收的影响。结果表明:两种土壤上,增加生物炭用量能提高土壤pH和有机质含量,并在5%添加量时显著降低土壤CaCl2-Cd含量;氮肥水平仅在YB1土壤上显著影响土壤CaCl2-Cd含量。YB1土壤上,氮肥水平对高粱净光合速率、气孔导度和蒸腾速率有显著影响,均有随施氮量增加而增加的趋势;而高粱地上部Cd含量与CaCl2-Cd含量显著正相关,在B5N0处理中最低(3.87 mg·kg^-1),B0N200处理中最高(6.79 mg·kg^-1)。YB2土壤上,生物炭用量对高粱净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均有极显著影响,气孔导度和蒸腾速率有随生物炭用量增加而降低的趋势;高粱地上部Cd含量与气孔导度、蒸腾速率显著正相关,与生物量显著负相关,在B2N500处理中最低(3.79 mg·kg^-1),B0N0处理中最高(5.32 mg·kg^-1)。研究表明,生物炭与氮肥配施能影响土壤理化性质、高粱光合特性和生长等因素,进而影响高粱地上部对Cd的吸收,不同土壤条件下影响高粱地上部Cd吸收的主要因素存在差异。

江汉平原地区畜禽养殖粪污耕地承载力现状与评价

采用产污系数法估算2012—2017年江汉平原各县(市、区)畜禽粪污总量及COD、TN、TP的产生量,分析了该地区畜禽养殖粪污耕地承载现状,并从耕地负荷及畜禽养殖环境容量的角度评价畜禽养殖的环境效应。结果表明,江汉平原畜禽尿液年平均产生量为815.02万t,粪便年平均产生量为748.23万t,畜禽粪污的主要来源是生猪和牛(83.55%);畜禽实际养殖量为21.74猪当量/hm^2,平均承载率为88.07%(N)和54.16%(P),荆州区、石首市、松滋市、汉川市、沙洋县、枝江市畜禽养殖承载率为96%~170%(N)和80%(P),畜禽养殖发展空间较小;江汉平原年平均耕地负荷为12.98 t/hm^2·年,警报值为0.45,分级级数为Ⅱ,畜禽粪污对环境的威胁为"稍有";畜禽实际养殖总量均超过50%的环境容量,风险指数为1.49(N)和1.08(P)。沙洋县、枝江市、松滋市的风险指数较大,需要合理控制畜禽养殖的数量。

不同钝化剂修复镉污染稻田及其对水稻吸收镉的影响

以氧化钙镁(NL)、生物炭(B)和碳酸盐岩(SRC)3种钝化剂在大冶市轻度(S1)、中度(S2)镉(Cd)污染农田土壤开展田间试验,研究不同钝化剂对土壤有效态Cd含量及对水稻子粒Cd吸收的影响。结果表明,3种钝化剂处理均显著降低水稻子粒Cd含量,与对照相比,试验点S1、S2水稻子粒Cd含量分别降低了42.88%~67.29%、38.25%~52.59%,其中试验点S2水稻子粒Cd含量达到了食品安全国家标准(GB2762—2017,Cd≤0.2 mg/kg)。NL、B、SRC处理能不同程度降低土壤有效态Cd含量,与对照相比,试验点S1、S2土壤有效态Cd含量分别降低了14.09%~17.51%、30.38%~37.60%、9.22%~10.54%。试验点S1、S2土壤有效态Cd含量与水稻子粒呈一定的正相关。施用3种钝化剂显著提高试验点S1的土壤pH,土壤pH与水稻子粒Cd含量呈显著负相关,相关系数(R2)达0.7278。3种钝化处理下对水稻产量没有显著影响,且达到了NY/T3343—2018评价标准中重金属钝化剂施用后作物减产不超过10%的要求。3种钝化剂原位钝化修复中度、轻度Cd污染稻田土壤效果表现为生物炭>氧化钙镁>碳酸盐岩。