根区调控在设施土壤重金属污染阻控中的应用

在长期高强度利用下,我国设施土壤重金属污染问题突出,迫切需要研发并应用绿色、高效、经济的修复技术。作为土壤改良的重要手段,水肥调控、气肥调控、改良剂调控和根域微环境调控四类根区调控技术可以有效降低土壤中重金属浓度和有效性,减轻作物对重金属等有害物质的吸收,并促进其在土壤中的转化和固定,从而降低重金属对生态环境和人类健康的危害。其中,改良剂调控技术因其高效、经济、易操作、种类多、设备条件要求低等特点得到了广泛关注与应用。为更好发展和应用根区调控技术,展望了该类技术的发展方向,建议要以根区调控技术与受污染设施土壤-作物之间的互作效应关系为核心,围绕不同根区调控技术的应用效果建立长效性研究模型、重视设施土壤功能性微生物研究以及推广水肥一体化技术等,最终建立设施土壤重金属污染阻控的最佳方案。

金属氧化物改性生物炭对镉污染土壤菠菜生长和镉积累的影响

对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料,然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验,研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明:在施用量均为5 g·kg^(-1)的条件下,金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比,铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%,生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外,水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍,显著降低了Cd积累量(59.5%)。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH,增加土壤有机质含量,降低土壤Cd的有效性和移动性,提高土壤质量,进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明,水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。

基于专利文献计量来看我国土壤调理剂发展趋势

为更好追踪土壤调理剂产品的发展趋势,了解当前土壤调理剂专利的特点,本研究以DII(Derwent Innovations Index)专利数据库为数据源,检索和搜集了从2011年以来国内外发表的土壤调理剂专利,并从土壤调理剂的原材料来源和功能等方面对公开的土壤调理剂专利进行归类和分析。结果表明:2011-2020年国内外申请的土壤调理剂1997件专利中,我国土壤调理剂申请数量的所占比例为84%,原材料主要是农业废弃物、化学制剂和天然矿物。其功能主要集中在改良土壤结构、培肥土壤、改良盐碱地、钝化土壤重金属方面。2019-2020年我国在钝化重金属方面功能相关的土壤调理剂专利在国内的数量所占比例为17.3%,在历年中比例最高。土壤调理剂新型材料的研发、制备工艺和作用机制的创新以及材料功能的复合是今后发展趋势。

大气环境中二甲基硫的研究进展

二甲基硫(DMS)作为大气环境中较为活跃的有机硫气体,是全球硫循环的主要驱动成分,并在气候变化中产生重要的负温室效应。本研究整理、归纳了大气环境中DMS的国内外研究进展,并以Web of Science为数据库,分别以"dimethyl sulfide"和"air","dimethyl sulfide"和"atmosphere","dimethyl sulfide"和"atmospheric"为关键词,搜索1900-2020年国内外发表的文献,并运用文献计量学的方法对1997篇文献进行研究动态分析,结果表明:1)已有研究主要集中在海洋浮游植物和细菌产DMS的过程、全球DMS海、气通量的模型估算、大气中DMS的消除途径及其氧化产物的辐射效应等问题上;2)全球变暖的趋势下,对DMS海洋源响应过程的关注度逐渐提高;3)非海洋地区DMS的来源及排放量认识尚不全面,且随着社会经济的发展,以往的研究有可能低估DMS非海洋源的贡献及其环境影响。探究全球气候变暖对DMS释放过程的影响及量化分析DMS非海洋源的贡献,是未来深入探究的方向。

周期性淹水-落干和施用秸秆对白云石改良棕壤磷素流失风险的模拟研究

农田土壤磷累积及潜在的磷素流失风险在中国受到广泛的关注。施用白云石是降低土壤磷流失风险的有效措施之一,但常见农田管理措施(秸秆还田、交替灌溉以及它们的组合措施等)如何影响白云石改良后土壤的磷素流失风险及其相关机制目前还不清楚。采用培养试验,探究施用秸秆、周期性淹水-落干、周期性淹水-落干和施用秸秆联合处理对白云石改良土壤活性磷含量、磷吸附/解吸特性、连续浸提磷组分和土壤理化性质的影响。结果表明:与仅施用白云石的对照(CK)相比,施用秸秆(S)和周期性淹水-落干处理(FW)使土壤不稳定磷(CaCl_(2)-P)分别增加62.3%和15.9%;并同时降低土壤磷最大吸附容量(6.26%-12.5%)和Na HCO_(3)-P_(i)(6.97%-19.2%)。秸秆本身含有的磷和易解吸态磷(Na HCO_(3)-P_(i))的释放分别是上述处理土壤活性磷增加的主要原因。周期性淹水-落干和施用秸秆联合处理(FWS)使土壤CaCl_(2)-P和Bray-P分别降低43.4%和23.2%。这一处理也显著提高了土壤非晶质铁质量分数(21.6%),增强土壤对磷的吸附,并抑制吸附态磷的解吸,进而降低土壤活性磷质量分数。此外,周期性淹水-落干和施用秸秆联合处理也显著提高了土壤Fe^(2+)(423%)和铁活化度(18.8%),促进了土壤Fe/Al-P向稳定态磷转化,使HCl-P增加26.9%。土壤磷吸附能力的提高、非晶质铁对活性磷的固定和稳定态磷(HCl-P)质量分数的增加是周期性淹水-落干和施用秸秆联合处理中磷流失风险降低的重要原因。结构方程模型表明,土壤非晶质铁和有机质是影响磷素流失的关键因素。研究表明,适当的淹水-落干措施配合秸秆还田能增强白云石改良土壤中磷素的固持,降低磷素流失风险,可为胶东半岛高磷土壤的管理提供科学依据。