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土壤性质对小白菜吸收铬(Cr)的影响及预测模型研究

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农业机械学报 2018年第1期49卷 244-250页

作者：代允超吕亚敏吕家珑西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业部植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

采集我国15个省份理化性质差异很大的耕作土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加铬(Cr),研究Cr从土壤向植物的运移,探索影响Cr生物有效性的主要土壤因素,并建立预测模型。结果表明,土壤总Cr含量、pH值和有机碳(OC)含量对... 详细信息

采集我国15个省份理化性质差异很大的耕作土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加铬(Cr),研究Cr从土壤向植物的运移,探索影响Cr生物有效性的主要土壤因素,并建立预测模型。结果表明,土壤总Cr含量、pH值和有机碳(OC)含量对小白菜吸收Cr有显著影响。小白菜Cr含量与土壤Cr含量呈正相关,而与土壤pH值、OC含量呈负相关。相比于土壤总Cr含量的单因素回归分析,将土壤总Cr含量、pH值和有机碳(OC)含量纳入逐步多元线性回归(SMLR)后评价Cr生物有效性时,相关性更高,决定系数由0.861提高到0.927。Cr在酸性土壤中生物富集系数(BCF)较碱性土壤中更大。利用合并CK、Cr1、Cr2处理3个处理的数据(n=45)得到Freundlich预测方程(R2=0.927,RMSE为0.12),较单独使用CK处理数据(R2=0.572,RMSE为0.25,n=15)和使用Cr1和Cr2处理结合的数据(R2=0.745,RMSE为0.17,n=30)得出的方程,能更准确地评估Cr在土壤中生物有效性,试验结果可用于预测Cr从土壤到小白菜的转移。

关键词：铬转移特性小白菜控制因素预测模型

石灰和有机物料对不同性质镉污染土壤中镉有效性的影响

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石灰和有机物料对不同性质镉污染土壤中镉有效性的影响

作者：代允超西北农林科技大学

学位级别：硕士

土壤是人类赖以生存和农业发展的基础，但随着城市化进程的加快和工农业的快速发展，土壤污染特别是土壤重金属污染的日趋严重。镉污染土壤的修复和治理措施主要有物理措施、化学措施、生物措施、生态措施等。常用的化学改良剂有碱性物... 详细信息

土壤是人类赖以生存和农业发展的基础，但随着城市化进程的加快和工农业的快速发展，土壤污染特别是土壤重金属污染的日趋严重。镉污染土壤的修复和治理措施主要有物理措施、化学措施、生物措施、生态措施等。常用的化学改良剂有碱性物质和有机物料等。碱性物质能提高土壤pH，促进重金属形成碳酸盐、氢氧化物沉淀等，降低土壤中镉的生物有效性，从而抑制作物对Cd的吸收;有机物料对土壤重金属的有效性也具一定抑制效果，同时还具改善土壤结构、调节土壤养分的功能。目前，采用不同改良剂对一种镉污染土壤的修复研究较多，但关于同一改良剂对不同性质土壤镉污染修复的研究较少。本研究根据土壤有机质和pH不同，选取我国四种典型土壤，分别是云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土，主要探究石灰和有机物料对不同性质镉污染土壤的修复差异，为适宜的改良剂选择和土壤污染修复提供理论依据。主要研究结果如下：（1）对于像云南赤红壤、江西红壤和吉林黑土等pH值不高甚至呈酸性且有机质含量较高的镉污染土壤，鸡粪、泥炭和石灰对其都有较好的改良效果，但石灰的效果要好于鸡粪和泥炭，鸡粪和泥炭相比，在改良前期，鸡粪的改良效果略好于泥炭;对于像内蒙栗钙土高pH值低有机质的镉污染土壤，鸡粪、泥炭和石灰对其都有较好的改良效果，但鸡粪和泥炭的效果要好于石灰。（2）鸡粪和泥炭由于其自身有机质含量较高，所以它对像内蒙栗钙土和江西红壤等有机质含量较低的土壤改良效果较好，但由于鸡粪较泥炭更易分解，因此鸡粪处理的土壤比泥炭更易达到平衡状态;而石灰则对像云南赤红壤、江西红壤等酸性镉污染土壤改良效果较好，其次才是像吉林黑土和内蒙栗钙土等中性或碱性土壤。（3）添加改良剂均能提高小白菜生物量，其中有机物料和石灰配施效果要好于单施有机物料或石灰，两种配施处理之间石灰+鸡粪略好于石灰+泥炭，但差异不显著;单施石灰对增加南方酸性土壤上小白菜生物量效果显著，对增加北方碱性土壤上小白菜生物量效果不显著。（4）无论是单施有机物料和石灰还是有机物料和石灰配施均可以显著降低小白菜中镉含量，且有机物料和石灰配施效果好于单施有机物料和石灰;对于南方酸性土壤，石灰效果好于有机物料，在北方碱性土上，有机物料效果则好于石灰。（5）单施有机物料和石灰还是有机物料和石灰配施均可以显著降低土壤中有效镉含量，且有机物料和石灰配施效果好于单施有机物料和石灰，在云南赤红壤、江西红壤和吉林黑土上，单施石灰效果好于单施有机物料，而在内蒙栗钙土上，则是单施有机物料效果好于单施石灰。（6）对云南赤红壤和江西红壤，除了泥炭处理对土壤pH影响不大外，其他各改良剂和复合改良剂均对土壤pH的提高影响显著，其中石灰、鸡粪+石灰和泥炭+石灰的效果好于单施鸡粪。对吉林黑土和内蒙栗钙土，泥炭处理降低了土壤pH，其他各改良剂和复合改良剂均对土壤pH的提高影响显著，其中石灰、鸡粪+石灰和泥炭+石灰的效果好于单施鸡粪。

关键词：石灰有机质不同性质土壤镉污染有效镉

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影响小白菜铅吸收的土壤因素和预测模型研究

农业环境科学学报 2018年第8期37卷 1584-1591页

作者：徐温新李艳代允超吕家珑西北农林科技大学资源环境学院农业部植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100 陕西省农业环境保护监测站西安710003

铅(Pb)的生物有效性、移动性和转移特征对环境和食品安全至关重要。本研究采集我国15个省份理化性质差异很大的土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加Pb,研究Pb从土壤向植物的运移,探索影响Pb生物有效性的主要土壤因素,并... 详细信息

铅(Pb)的生物有效性、移动性和转移特征对环境和食品安全至关重要。本研究采集我国15个省份理化性质差异很大的土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加Pb,研究Pb从土壤向植物的运移,探索影响Pb生物有效性的主要土壤因素,并建立预测模型。结果表明,土壤总Pb含量、有机碳(OC)含量、pH对植物吸收Pb有显著影响。植物Pb含量和土壤Pb含量呈正相关,而土壤pH和OC含量则与植物Pb含量呈负相关。相比于单因素回归分析,逐步多元线性回归在评价Pb生物有效性时,相关性更高,决定系数R^2由0.83提高到0.94。Pb在酸性土壤中生物富集系数(BCF)较碱性土壤中更大。利用合并CK、Pb1和Pb2处理(n=45)得到的Freundlich预测方程(lg Cplant Pb=1.14 lg Csoil Pb-0.19pH-0.63lg COC+1.92,R^2=0.94,RMSE=0.11)能更准确地评估Pb在土壤中的生物有效性,试验结果可用于预测Pb从土壤到植物的转移。

关键词：铅转移特性小白菜控制因素预测模型

土壤胡敏素的自由基特性、氧化还原性及其影响因素

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科学通报 2021年第20期66卷 2596-2607页

作者：石亚芳刘子雯代允超贾汉忠祝凌燕西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱作农业国家重点实验室杨凌712100

采用电子顺磁共振波谱技术研究了10种代表性土壤胡敏素中持久性自由基(persistent free radicals,PFRs)的类型与浓度.结果表明10种土壤提取的胡敏素中均检测到PFRs,浓度范围为0.11×10^(16)~5.79×10^(16)spins/g,其g因子均<2.0030,属... 详细信息

采用电子顺磁共振波谱技术研究了10种代表性土壤胡敏素中持久性自由基(persistent free radicals,PFRs)的类型与浓度.结果表明10种土壤提取的胡敏素中均检测到PFRs,浓度范围为0.11×10^(16)~5.79×10^(16)spins/g,其g因子均<2.0030,属于以碳为中心的"芳香族"类自由基.傅里叶变换衰减全反射红外光谱、紫外可见漫反射光谱及酸性基团分析表明,胡敏素的芳香结构有利于PFRs的形成,且PFRs浓度与酚羟基含量呈负相关关系(P<0.05),但与羧基含量呈正相关关系(P<0.05).自旋捕获法测定了胡敏素诱导产生活性氧物种(reactive oxygen species,ROS)的能力,10种胡敏素中均检测到超氧自由基(平均浓度达5.25×10^(13)spins/g),仅在部分样品(如红壤、黑土、栗钙土和褐土提取的胡敏素)中检测到羟基自由基.通过二硫苏糖醇(DTT)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)方法测定了胡敏素的氧化还原性,其氧化能力范围为24~376 nmol/(min g),还原能力IC50的范围为0.19~1.83 g/mL.相关分析结果表明,胡敏素的氧化能力与其促使产生ROS的性能直接相关,而酚羟基是其还原能力的主要贡献基团.进一步以双酚A(BPA)为目标污染物,研究了不同来源胡敏素促使BPA转化的性能.结果显示,BPA去除率与胡敏素氧化能力呈正相关关系(P<0.05),而氧化能力与ROS呈正相关关系(P<0.05),证实了ROS对BPA去除率的贡献.这些结果为评价不同类型土壤中胡敏素的生态环境效应提供了理论依据.

关键词：胡敏素持久性自由基活性氧自由基氧化还原能力

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钝化剂对轻中度镉污染农田的安全利用效果

环境科学 2024年第2期45卷 1098-1106页

作者：王晓晶张东明曹阳吕家珑代允超西北农林科技大学资源环境学院农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100

为研究酸性镉(Cd)污染土壤安全利用问题,以陕西商洛轻中度Cd污染农田为研究对象,分别施加生石灰、生物炭和钙镁磷肥,通过小麦-玉米轮作试验,探究不同用量钝化剂对Cd污染土壤的安全利用效果,筛选出最佳的钝化剂配比.结果表明:(1)通过钝... 详细信息

为研究酸性镉(Cd)污染土壤安全利用问题,以陕西商洛轻中度Cd污染农田为研究对象,分别施加生石灰、生物炭和钙镁磷肥,通过小麦-玉米轮作试验,探究不同用量钝化剂对Cd污染土壤的安全利用效果,筛选出最佳的钝化剂配比.结果表明:(1)通过钝化剂的施加,能不同程度地改善土壤质量.(2)施用钝化剂后,小麦和玉米的籽粒产量均有不同程度地提高.(3)3种钝化剂可有效地提升土壤pH值和降低土壤有效态Cd含量,生石灰2340 kg·hm^(-2)(C3)处理效果最佳,分别增加小麦和玉米土壤pH 1.453和1.717单位,减少有效态Cd含量34.38%和30.20%.(4)施加生物炭1800 kg·hm^(-2)(B2)处理对降低小麦根系、秸秆和籽粒Cd含量效果最好,较CK分别显著降低了53.60%、38.86%和52.96%,其小麦籽粒ω(Cd)降低至0.09 mg·kg^(-1),低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中规定的小麦Cd限量值(0.1 mg·kg^(-1));施加生物炭1260 kg·hm^(-2)(B1)处理对降低玉米根系、秸秆和籽粒Cd含量综合效果最佳,较CK分别显著降低43.74%、53.20%和94.57%,其玉米籽粒ω(Cd)降低至0.0019mg·kg^(-1),远低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中规定的玉米Cd限量值(0.1 mg·kg^(-1)).因此,在田间试验条件下,综合考虑各项指标的影响,生物炭在轻中度Cd污染的小麦-玉米轮作区农田土壤效果最好.

关键词：轻中度镉污染农田小麦玉米轮作钝化剂安全利用

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石灰和有机质对不同性质镉污染土壤中镉有效性的影响

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农业环境科学学报 2014年第3期33卷 514-519页

作者：代允超吕家珑曹莹菲刘克张瑞龙西北农林科技大学资源环境学院、农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

通过土培试验研究了添加不同改良剂(鸡粪、泥炭和石灰)对我国不同性质土壤(云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土)镉污染的改良差异。结果表明,不同改良剂0～60 d内对四种镉污染土壤的改良效果均较为显著。鸡粪对云南赤红壤、江... 详细信息

通过土培试验研究了添加不同改良剂(鸡粪、泥炭和石灰)对我国不同性质土壤(云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土)镉污染的改良差异。结果表明,不同改良剂0～60 d内对四种镉污染土壤的改良效果均较为显著。鸡粪对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为37.0%、52.7%、29.3%和49.6%,显示鸡粪对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是江西红壤≈内蒙栗钙土>云南赤红壤>吉林黑土;泥炭对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为33.1%、51.7%、30.5%和51.2%,显示泥炭对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是江西红壤≈内蒙栗钙土>吉林黑土≈云南赤红壤;石灰对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为60.7%、55.5%、40.7%、41.7%,显示石灰对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是云南赤红壤>江西红壤>吉林黑土≈内蒙栗钙土。综上可知,在对镉污染的酸性土壤改良上,石灰好于有机质,而对镉污染的中性和碱性土壤改良上,有机质则好于石灰。

关键词：石灰有机质不同性质土壤镉污染有效镉

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施用凹凸棒石对Cd污染农田土壤养分的影响

农业环境科学学报 2019年第10期38卷 2313-2318页

作者：赵廷伟李洪达周薇代允超吕家珑西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室

为研究凹凸棒石黏土矿物对Cd污染农田土壤的影响,以及对植物吸收Cd的阻控作用,通过大田试验,以凹凸棒石作为化学修复剂,以Cd污染土壤为研究对象,研究了凹凸棒石修复Cd污染土壤的效果以及对作物吸收Cd的影响。结果表明:适量添加凹凸棒石... 详细信息

为研究凹凸棒石黏土矿物对Cd污染农田土壤的影响,以及对植物吸收Cd的阻控作用,通过大田试验,以凹凸棒石作为化学修复剂,以Cd污染土壤为研究对象,研究了凹凸棒石修复Cd污染土壤的效果以及对作物吸收Cd的影响。结果表明:适量添加凹凸棒石对土壤速效养分无显著影响,但过量施用时(1.25kg·m^-2),导致土壤碱解氮、有效磷含量分别降低6.76mg·kg^-1和7.34mg·kg^-1;添加凹凸棒石会显著提高土壤pH和CEC含量,凹凸棒石添加1.25kg·m^-2时,土壤pH最高可增加0.51个单位、CEC升高6.29cmol kg-1;添加凹凸棒石会显著降低土壤有效态Cd含量,随其添加量的增加有效态Cd含量最高可降低27.66%(添加量1.25kg·m^-2);添加凹凸棒石能显著降低作物籽粒中Cd含量,添加量为1.25kg·m^-2时,油菜籽粒中Cd含量可降低35.19%,小麦籽粒中Cd含量可降低37.29%。由于凹凸棒石的过量施用会导致土壤肥力下降,因此,在耕种农田上利用凹凸棒石进行Cd污染的化学修复,一定要控制施用量和施用频次,在修复的同时尽量不要使土壤肥力水平降低。

关键词： Cd 凹凸棒石化学钝化修复有效态Cd 农田

钝化剂与叶面阻控剂及其联合施用对镉污染农田的安全利用效果

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环境科学 2024年第12期45卷 7237-7244页

作者：王晓晶张东明赵少婷苏琪吕家珑代允超西北农林科技大学资源环境学院农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100 西安市农业技术推广中心西安710000 西安市灞桥区畜牧兽医技术推广中心西安710038

为探究钝化剂与叶面阻控剂及其复合对镉(Cd)污染农田的影响,实现安全利用类耕地的安全生产,选取椰果壳生物炭、钙镁磷肥为土壤钝化剂,叶面硒肥为叶面阻控剂,通过小麦-玉米轮作试验,筛选出最佳的组合.结果表明:(1)通过钝化剂的施加,能不... 详细信息

为探究钝化剂与叶面阻控剂及其复合对镉(Cd)污染农田的影响,实现安全利用类耕地的安全生产,选取椰果壳生物炭、钙镁磷肥为土壤钝化剂,叶面硒肥为叶面阻控剂,通过小麦-玉米轮作试验,筛选出最佳的组合.结果表明:(1)通过钝化剂的施加,能不同程度地提高土壤p H值、有机质含量和CEC.(2)施用钝化剂和叶面阻控剂后,小麦和玉米的籽粒产量均有不同程度的提高.(3)各处理均可降低土壤有效态Cd含量,玉米季BFL处理(生物炭1800 kg·hm^(-2)+钙镁磷肥600 kg·hm^(-2)+叶面阻控剂3 L·hm^(-2))效果最佳,较CK显著降低了13.85%;小麦季BF处理(生物炭1800 kg·hm^(-2)+钙镁磷肥600 kg·hm^(-2))效果最佳,较CK显著降低了11.21%.(4)BF处理(生物炭1800 kg·hm^(-2)+钙镁磷肥600 kg·hm^(-2))对玉米和小麦根系、秸秆和籽粒Cd含量降低效果最佳,降低小麦和玉米根系Cd含量20.55%和27.81%、秸秆Cd含量11.39%和13.70%、籽粒Cd含量48.97%和50.44%.因此综合考虑各项指标,钝化剂联合叶面阻控剂,尤其是生物炭联合钙镁磷肥(BF)、生物炭和钙镁磷肥联合叶面阻控剂(BFL)能更有效地降低玉米和小麦对Cd的吸收转运和富集,可在安全利用类耕地上推广应用.

关键词：钝化剂叶面阻控剂镉污染农田玉米小麦轮作安全利用

不同措施对轻中度镉污染土壤小麦安全生产的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：王晓晶刘会茹李少轩张东明曹阳吕家珑代允超西北农林科技大学资源环境学院农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室嘉兴市南湖区农渔技术推广站宝鸡市农业技术推广服务中心安康市农业技术推广中心

为研究钝化剂和叶面阻控剂对镉（Cd）污染土壤安全利用效果，实现小麦安全生产。通过大田试验，施加生石灰2100 kg·hm-2（C）、钙镁磷肥600 kg·hm-2（P）、有机肥3450 kg·hm-2（OF）、生物炭2100 kg·hm-2（B）、硅锌复合阻控剂600 L... 详细信息

为研究钝化剂和叶面阻控剂对镉（Cd）污染土壤安全利用效果，实现小麦安全生产。通过大田试验，施加生石灰2100 kg·hm-2（C）、钙镁磷肥600 kg·hm-2（P）、有机肥3450 kg·hm-2（OF）、生物炭2100 kg·hm-2（B）、硅锌复合阻控剂600 L·hm-2（SIZN），筛选出最佳的安全利用措施。结果表明：施加钝化剂，总体上有效改善了土壤质量。除SIZN处理外，钝化剂总体上可有效地提升土壤pH值和降低有效态Cd含量。其中C处理效果最佳，分别增加郑麦136和徐麦856土壤pH 0.62和0.30个单位，减少土壤有效态Cd含量20.14%和18.30%。在土壤Cd形态方面，施加钝化剂能够在一定程度上促进可交换态Cd向残渣态Cd转化。施用钝化剂和硅锌复合阻控剂后，郑麦136和徐麦856籽粒产量均有不同程度的提高。P处理降低郑麦136籽粒Cd含量效果最佳，较CK降低69.78%；C处理降低徐麦856籽粒Cd含量效果最佳，较CK降低59.25%，且低于国家小麦安全生产标准0.1 mg·kg-1。SIZN处理抑制Cd由郑麦136和徐麦856秸秆向籽粒转运的效果最佳，分别降低57.05%和59.91%；P处理降低郑麦136籽粒Cd富集系数效果最好，较CK降低65.79%，SIZN处理降低徐麦856籽粒Cd富集系数效果最佳，较CK降低58.06%。综上，考虑各项指标，钙镁磷肥、生石灰及叶面阻控剂能有效的实现小麦的安全生产，可为陕南轻中度Cd污染耕地土壤安全利用提供技术支撑。

关键词：轻中度Cd污染土壤小麦钝化剂叶面阻控剂安全生产