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稻田土壤Cd污染与安全种植分区:以重庆市某区为例

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环境科学 2021年第11期42卷 5535-5544页

作者：曹淑珍母悦崔敬鑫刘安迪程先符远航魏世强张进忠西南大学资源环境学院重庆市农业资源与环境研究重点实验室重庆400715 陕西省西安市城市排水集团西安710077

水稻对土壤中cd的富集积累能力强,开展稻田土壤Cd污染与安全种植分区研究对于区域土地有效利用具有重要意义.在重庆市某区22个镇同步采集稻田土壤-水稻样品300套,测定土壤pH、cd全量和有效态含量、糙米cd含量,采用地累积指数、生物富集... 详细信息

水稻对土壤中cd的富集积累能力强,开展稻田土壤Cd污染与安全种植分区研究对于区域土地有效利用具有重要意义.在重庆市某区22个镇同步采集稻田土壤-水稻样品300套,测定土壤pH、cd全量和有效态含量、糙米cd含量,采用地累积指数、生物富集系数和单因子污染指数评价土壤Cd污染状况;结合土壤和糙米Cd污染指数进行水稻安全种植分区.结果表明,研究区稻田土壤总体偏酸性,cd全量为0.09~1.60 mg·kg^(-1),超过风险筛选值的点位占35.0%;糙米cd含量为0.002~0.808 mg·kg^(-1),超过食品安全限量值的点位占13.7%.Pearson相关分析表明,糙米cd含量与土壤cd全量、有效态cd含量均呈极显著正相关(P污染评价显示,稻田土壤呈现明显的cd累积,部分土壤表现为轻-中度污染;糙米对土壤cd的富集系数为0.004~1.72.研究区稻田土壤总体为安全或基本安全,低风险区在南部、西部和东部均有分布;中高风险区面积较小,主要分散在8个地区.

关键词：稻田土壤糙米 Cd污染风险评价安全种植分区

土壤改良剂对Cd污染石灰性稻田土壤cd形态与水稻cd积累的影响

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江西农业大学学报 2023年第2期45卷 361-372页

作者：吴多基吴建富黄振侠刘宇新熊江花江西农业大学国土资源与环境学院江西南昌330045 江西省农业生态与资源保护站江西南昌330006

【目的】镉(cd)是一种有毒重金属,稻田Cd污染和稻米中cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤cd化学形态变化及水稻吸收积累cd的影响,为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料... 详细信息

【目的】镉(cd)是一种有毒重金属,稻田Cd污染和稻米中cd的积累已严重影响了现代农业高质量发展。研究不同土壤改良剂对南方Cd污染石灰性稻田中土壤cd化学形态变化及水稻吸收积累cd的影响,为选择适合修复南方石灰性稻田Cd污染的钝化材料和保障粮食安全生产提供理论依据。【方法】研究以Cd污染石灰性稻田为研究对象,通过大田原位修复试验,在等量氮磷钾养分投入条件下,研究了添加土壤调理剂(AF)、炭基微生物菌剂(CMF)和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)对Cd污染稻田土壤化学性质、cd形态含量变化以及水稻各部位cd富集与转移的影响。【结果】施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与单施化肥处理相比,添加炭基微生物菌剂可以提高土壤有机碳含量,增幅为13.19%,而且施用土壤改良剂的处理均能增加土壤CEC,同时降低水稻成熟期土壤DTPA有效态cd含量和土壤酸可提取态cd含量,其中AF和CMF处理土壤酸可提取态cd含量显著降低了8.84%和8.37%,促进了土壤cd由活性强的形态向稳定态转化;通过BCR法分析土壤中cd的4种化学形态发现,各处理土壤化学形态cd含量大小均表现为残渣态>可还原态>酸可提取态>可氧化态;AF处理TF_(Leaf/Stem)降低了15.01%,而CMF和RBM处理TF_(Leaf/Stem)分别提高了15.14%和28.29%;此外,CMF处理水稻植株中TF_(Stem/Root)和TF_(Rice/Root)分别降低了29.61%和43.52%,进而导致施用土壤改良剂的处理糙米中cd含量降幅为22.75%~26.98%。相关分析表明,土壤有机碳与可氧化态和残渣态cd含量呈显著正相关,糙米cd含量与土壤酸可提取态cd含量和糙米cd富集系数均呈显著正相关。【结论】Cd污染石灰性稻田中施用土壤调理剂、炭基微生物菌剂、复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂主要是通过提高土壤有机碳和CEC达到削减cd生物有效性的效果,进而减少了水稻植株对cd的吸收,降低了cd从水稻根系向地上部的转移。可以考虑采用炭基微生物菌剂和复合微生物肥修复Cd污染石灰性稻田,达到生态修复目标。

关键词：土壤改良剂石灰性水稻土 Cd污染土壤cd形态 cd积累与转移

复合改良剂对Cd污染稻田早晚稻产地修复效果

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环境科学 2017年第6期38卷 2546-2552页

作者：陈立伟杨文弢辜娇峰周航高子翔廖柏寒中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田,连续种植早晚两季水稻,研究复合改良剂(石灰石+硅藻土+硫酸铁)对稻田土壤重金属cd的生物有效性和水稻各部位累积cd的影响.结果表明,施用复合改良剂提高了早、晚稻土壤pH值、CEC值,降低了早稻... 详细信息

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田,连续种植早晚两季水稻,研究复合改良剂(石灰石+硅藻土+硫酸铁)对稻田土壤重金属cd的生物有效性和水稻各部位累积cd的影响.结果表明,施用复合改良剂提高了早、晚稻土壤pH值、CEC值,降低了早稻土壤中有机质含量(OM值).cd的TCLP提取态与交换态cd含量分别降低了18.0%~33.0%、5.4%~57.9%,但对晚稻土壤中cd的2种提取态含量与OM值影响不显著.施用复合改良剂显著降低早稻糙米、谷壳、茎叶、根系中的cd含量,分别降低了29.6%~56.1%、52.1%~54.0%、18.1%~80.7%、24.4%~41.6%.早稻与晚稻之间对cd的转运能力呈现明显差异,cd在晚稻植株体内的转运过程更为通畅.晚稻除谷壳中的cd含量在2 g·kg^(-1)的添加量下有所上升外,复合改良剂对水稻各部位cd含量影响不显著(P>0.05).糙米中cd含量与土壤中TCLP可提取态含量和cd的交换态含量存在显著正相关关系.复合改良剂有效地抑制了早稻植株对土壤中cd的吸收,糙米中的cd含量显著降低;晚稻期间复合改良剂随水分流失,不能持续地固化土壤中的cd,建议在各季稻之间补加一次.

关键词：改良剂 Cd污染水稻产地修复转运系数

巯基改性生物炭对Cd污染土壤的钝化修复及土壤微生物响应

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环境科学 2024年

作者：焦志强葛世纪郑文秀柳金辉陈铭孔雨可王洋洋河南大学地理与环境学院河南省土壤重金属污染控制与修复工程研究中心 .河南大学环境与规划国家级教学示范中心

为探究畜禽粪便生物炭对Cd污染土壤的钝化修复效果及其土壤环境效应，以牛粪生物炭（BC）和巯基改性牛粪生物炭（SBC）为钝化材料，Cd污染土壤为修复对象，利用室内土壤培养实验，研究BC及SBC对土壤理化性质、cd生物有效性和微生物群落... 详细信息

为探究畜禽粪便生物炭对Cd污染土壤的钝化修复效果及其土壤环境效应，以牛粪生物炭（BC）和巯基改性牛粪生物炭（SBC）为钝化材料，Cd污染土壤为修复对象，利用室内土壤培养实验，研究BC及SBC对土壤理化性质、cd生物有效性和微生物群落结构的影响，并利用结构方程模型（SEM）解析BC和SBC对土壤微生物群落的影响路径. 结果表明，与CK相比，BC和SBC均提高了土壤pH值、速效钾、速效磷及有机质含量，但降低了土壤碱解氮含量. BC对土壤cd的钝化效果较差，最高钝化效率仅为14.97%；而SBC则可显著降低土壤cd有效态含量（P0.05）. SEM分析显示，SBC处理中土壤速效磷、速效钾、有机质及pH值是影响土壤cd有效态的关键因子，而土壤有机质及cd有效态是影响土壤微生物群落组成的关键因素. 总体而言，SBC可高效钝化土壤Cd污染并提高土壤中优势菌群的丰度，在Cd污染土壤钝化修复中具有一定的应用潜力.

关键词： Cd污染畜禽粪便改性生物炭结构方程模型微生物响应

氧化镁、生物炭与钙镁磷肥对Cd污染农田土壤的协同钝化修复

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环境污染与防治 2023年第2期45卷 145-150页

作者：毛战坡曹永生张琢丁乙航张丽中电建生态环境集团有限公司广东深圳518133 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 北京润鸣环境科技有限公司北京102600

基于西南地区某实际Cd污染农田土壤探究3种修复材料(氧化镁、生物炭与钙镁磷肥)单独及联合使用对cd的钝化效果,重点探究材料联合使用时投加比、养护时间、养护方式以及养护含水率对Cd污染农田土壤钝化修复效果的影响。结果表明,氧化镁... 详细信息

基于西南地区某实际Cd污染农田土壤探究3种修复材料(氧化镁、生物炭与钙镁磷肥)单独及联合使用对cd的钝化效果,重点探究材料联合使用时投加比、养护时间、养护方式以及养护含水率对Cd污染农田土壤钝化修复效果的影响。结果表明,氧化镁、生物炭与钙镁磷肥联合使用对农田土壤中有效态cd的钝化修复效果较3种材料分别单独使用更显著。3种材料联合使用(以质量比1∶1∶1配制)投加比(以质量分数计)为0.5%,采用密闭养护方式养护5 d且养护含水率为60%,该实际农田土壤中有效态cd含量降低了42.1%,远超出一般农田修复与风险管控项目对有效态cd降低10%~30%的修复目标要求。

关键词： Cd污染农田土壤修复材料

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楝树等不同树种对Cd污染土壤的修复作用

分子植物育种 2022年第2期20卷 570-576页

作者：赵竑绯曹志华陈丹维王娟饶显龙李珏钟泰林浙江树人大学城建学院杭州310015 安徽省林业科学院用材林及竹子研究所合肥230036

利用树木对重金属污染地进行植物修复可能优于作物,因为木本植物生物量大、富集高、修复时间更久。本研究评估了3个多用途树种对镉(cd)的植物修复潜力:桉树(Eucalyptus robusta)、银合欢(Leucaena leucocephala)、楝树(Melia azedarach... 详细信息

利用树木对重金属污染地进行植物修复可能优于作物,因为木本植物生物量大、富集高、修复时间更久。本研究评估了3个多用途树种对镉(cd)的植物修复潜力:桉树(Eucalyptus robusta)、银合欢(Leucaena leucocephala)、楝树(Melia azedarach)。对3个树种施加0、10、20、40、80和120 mg cd/kg这6个浓度的cd溶液(cdCl_(2)·H_(2)O)。经过18个月的生长后,采收样品,并测定了叶、茎、根干物质(dry matter, DM)及各部位cd的含量,同时测定种植前和收割后土壤中的cd含量。结果显示,在所有浓度处理下,银合欢的总干物质含量均为最高,而桉树最低。与对照相比,施用最高水平cd (120 mg/kg土壤)时,桉树、银合欢和楝树的干物质产量分别下降了48%、40%和25%。在各个部位中,叶子中cd的含量最高,而茎吸收cd的能力最强。在各个cd浓度处理下,银合欢富集cd的能力最强,而Cd污染对楝树影响的安全临界值(85 mg/kg)最高。因此,苦楝对cd的耐受性最强而银合欢对修复Cd污染土壤的潜力最大。

关键词： Cd污染植物修复桉(Eucalyptus robusta) 银合欢(Melia azedarach) 楝树(Leucaena leucocephala)

产铁载体菌对龙葵修复土壤Cd污染的促进效应

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环境工程学报 2018年第8期12卷 2311-2319页

作者：王东升王立立李取生周婷周雪芳高琼暨南大学环境学院广东省环境污染与健康重点实验室广州510632

通过CAS筛选培养基从龙葵根系土中筛选出2株产铁载体菌T1、Y2,经生理生化鉴定和16S r DNA序列分析,初步确定T1、Y2分别为铜绿假单胞菌和阴沟肠杆菌。将2株细菌接种至溶镉溶磷培养基中进行实验室培养,并对溶镉、溶磷结果和2株菌的胞外分... 详细信息

通过CAS筛选培养基从龙葵根系土中筛选出2株产铁载体菌T1、Y2,经生理生化鉴定和16S r DNA序列分析,初步确定T1、Y2分别为铜绿假单胞菌和阴沟肠杆菌。将2株细菌接种至溶镉溶磷培养基中进行实验室培养,并对溶镉、溶磷结果和2株菌的胞外分泌物进行分析。结果表明,接种T1、Y2菌培养基中的有效镉、有效磷与不接菌对照相比显著增加(PCd污染的灌溉土中进行龙葵盆栽实验,以灌根的方式分别接种T1、Y2菌,并对龙葵的生物量、龙葵根系土水溶态cd浓度、龙葵吸收cd总量及其根系土壤cd形态的转化进行分析。结果表明:接种T1、Y2菌处理的龙葵根系土溶液cd浓度比不接菌对照增加4.5、3.6倍,接种T1菌处理的地上部分与地下部分的干重比不接菌对照增加1.55、2.45倍,接种Y2菌处理的地上部分与地下部分的干重比不接菌对照增加1.47、2.28倍,接种T1、Y2菌处理的龙葵地上部分cd总吸收量比不接菌对照增加1.56、1.69倍;接种T1、Y2菌处理的龙葵富集系数与未接菌对照相比增加,并没有达到显著性差异(P>0.05),接种T1、Y2菌处理的转运系数与未接菌对照相比未显著性变化(P>0.05)。接种菌处理有效促进了龙葵根系土壤难溶性形态cd向可交换态cd的转化。同时,研究发现接种T1、Y2菌可显著促进(Pcd的吸收,强化了龙葵修复土壤镉污染的能力。

关键词：产铁载体菌龙葵胞外分泌物 Cd污染土壤修复

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土壤改良剂对Cd污染稻田的修复效应研究

土壤改良剂对Cd污染稻田的修复效应研究

作者：吴多基江西农业大学

学位级别：硕士

镉(cd)是一种有毒重金属,在环境中无处不在。工业排放、污水污泥、磷肥施用以及含cd的公共垃圾处理等人为活动会增加环境中cd的浓度,严重威胁农产品质量、人体健康和生态环境安全。水稻作为我国主要粮食作物,全国65%以上的人口以大米为... 详细信息

镉(cd)是一种有毒重金属,在环境中无处不在。工业排放、污水污泥、磷肥施用以及含cd的公共垃圾处理等人为活动会增加环境中cd的浓度,严重威胁农产品质量、人体健康和生态环境安全。水稻作为我国主要粮食作物,全国65%以上的人口以大米为主食。因此,人类摄入cd的主要来源是稻米,稻田Cd污染和稻米cd积累是严重的农业问题。本研究分别以南方Cd污染红壤性水稻土(p H 5.26)和石灰性水稻土(p H 7.66)为研究对象,以石灰、碱性土壤调理剂、炭基微生物菌剂和复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂为试验材料,通过室内恒温培养的方式,探究添加不同土壤改良剂对土壤cd的钝化效果和机理,并结合水稻盆栽和田间试验,研究施用土壤改良剂对水稻吸收积累cd的影响,评估其修复效果。旨在为土壤改良剂在Cd污染稻田修复中的应用提供科学依据。主要研究结果如下:(1)对于红壤性水稻土,室内恒温培养实验结果表明,相较于对照(CK),添加石灰(LM)和碱性土壤调理剂(AK)均能有效提高土壤p H,分别增加了3.03和2.05个单位,而添加复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂(RBM)的处理则显著降低土壤p H值;添加炭基微生物菌剂(CM)提高了土壤CEC和有机碳含量。添加土壤改良剂对降低土壤有效态cd具有显著效果,LM、AK、CM和RBM处理的土壤DTPA有效态cd含量分别降低了47.22%、40.44%、26.51%和13.0%;添加土壤改良剂能有效降低土壤酸可提取态cd的占比,却明显提高了土壤残渣态cd的占比。通过BCR法分析土壤中cd的四种化学形态发现,添加土壤改良剂后土壤中各形态cd含量排序均表现为残渣态>酸可提取态>铁锰氧化物结合态>有机物及硫化物结合态。盆栽试验研究进一步表明,在等量氮磷钾养分投入条件下,施用土壤改良剂能不同程度提升土壤p H值,降低土壤cd的生物有效性与糙米中的cd含量。与单施化肥(NPK)处理相比,施用碱性土壤调理剂(AF)和炭基微生物菌剂(CMF)能提高土壤有机碳含量,施用石灰(LF)、碱性土壤调理剂(AF)和炭基微生物菌剂(CMF)处理后土壤p H值分别上升到7.33、6.79和6.82,DTPA-cd含量分别降低了9.89%、19.52%和24.13%,同时土壤酸可提取态cd的占比分别降至27.0%、28.2%和27.3%,水稻糙米cd含量分别降低了42.17%、20.65%和54.57%。LF、AF和CMF处理的糙米cd富集系数(BCF)分别降低了41.75%、20.22%和53.93%,且能显著降低cd从根向茎部的转移(TF)。(2)对于石灰性水稻土,室内恒温培养实验结果显示,LM和AK处理土壤p H值比CK分别增加了0.18和0.15个单位,CM和RBM处理则有效提高了土壤CEC和有机碳含量。LM、AK、CM和RBM处理下土壤DTPA-cd含量降幅为19.07～28.4%,土壤酸可提取态cd含量分别显著降低了15.34%、19.63%、20.25%和9.20%,却显著增加了土壤残渣态cd含量。大田原位修复试验结果显示,在等量氮磷钾养分投入条件下,施用土壤改良剂在一定程度上能保证水稻产量。与NPK处理相比,LF、AF、CMF和RBM在一定程度上均能增加土壤CEC,增幅为2.84～9.66%,同时降低了水稻成熟期土壤DTPA有效态cd含量,在LF和CMF处理下,TF和TF分别降低了12.14～29.61%和39.75～43.52%。各施用土壤改良剂的处理对水稻糙米中cd含量的降幅为21.05～31.58%,糙米cd含量均符合国家食品污染物限量标准。综上所述,本试验所选用的4种土壤改良剂对Cd污染稻田具有良好的改良效果,但是4种土壤改良剂在不同类型水稻土上对cd的钝化机理有所不同。对于Cd污染的红壤性水稻土,施用石灰和碱性土壤调理剂主要是通过显著提升土壤p H值来降低土壤铁锰氧化物结合态cd含量,同时显著提高土壤残渣态cd含量,而施用炭基微生物菌剂、复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂则主要是通过提升土壤有机碳含量降低土壤有机物及硫化物结合态cd含量,有效促进土壤cd从活性较强的形态向较稳定的残渣态转化,进而降低土壤中cd的生物活性。并且施用石灰、碱性土壤调理剂和炭基微生物菌剂可以降低水稻根系对cd的吸收,且有效抑制cd从根系向茎部的转移,进而降低了cd在糙米中的积累。对于Cd污染的石灰性水稻土,施用这4种土壤改良剂主要是通过提升土壤阳离子交换量降低酸可提取态cd含量,同时增加土壤铁锰氧化物结合态cd含量以达到降低土壤cd生物有效性的效果。此外施用石灰和炭基微生物菌剂均可以抑制cd从水稻根系向地上部以及cd从茎部向糙米的转移;施用碱性土壤调理剂促进了cd从根系向茎部的转移,但是降低了cd从茎部向糙米的转移;而施用复合微生物肥+RBM微生物液体菌剂抑制了cd从根系向糙米的转移。

关键词：土壤改良剂不同类型水稻土 Cd污染土壤cd形态水稻cd吸收 cd富集与转移

水淹条件下秋华柳对Cd污染土壤化学性质的影响

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西南大学学报（自然科学版） 2019年第2期41卷 17-26页

作者：陈红纯曾成城李瑞王婷周翠吴科君马文超魏虹三峡库区生态环境教育部重点实验室/重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室/西南大学生命科学学院重庆400715 广西农业科学院农业资源与环境研究所南宁530007 攀枝花市旅游局四川攀枝花617000

为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在消落带水淹环境中对Cd污染土壤化学性质的影响,设置无镉处理组(cd0)和镉浓度为2mg/kg的镉处理组(cd2),水分设置为正常供水组及土壤表面以上5cm水淹组,所有处理组包括秋华柳种植组和无植物组.结... 详细信息

为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在消落带水淹环境中对Cd污染土壤化学性质的影响,设置无镉处理组(cd0)和镉浓度为2mg/kg的镉处理组(cd2),水分设置为正常供水组及土壤表面以上5cm水淹组,所有处理组包括秋华柳种植组和无植物组.结果表明:1)秋华柳种植及水分处理均显著降低了土壤的pH值,使土壤酸碱度趋向于中性.2)所有处理及其交互作用未对土壤有机质质量分数表现出显著影响.3)秋华柳种植、水分处理及其交互作用极显著影响了土壤全氮质量分数;植物处理以及植物与cd的交互作用显著影响土壤全磷质量分数;土壤全钾质量分数受到cd处理、植物与水分以及水分与cd处理之间交互作用的影响显著.水淹条件下种植秋华柳后,其土壤全氮质量分数为正常供水条件下裸地的79%;在Cd污染环境中,种植秋华柳使土壤全磷质量分数降低了15%,水分与植物的联合处理使全钾质量分数降低21%.4)与裸地正常供水组相比,水淹条件下秋华柳种植显著提高了土壤碱解氮质量分数;土壤速效磷质量分数仅受到cd处理的影响,植物和水分处理未对土壤速效磷质量分数形成显著性影响;在无cd环境中,与正常供水土壤相比,水淹显著降低了土壤速效磷的质量分数.研究表明,水淹条件下,秋华柳的种植显著降低土壤pH值,将对土壤中cd离子形态产生明显影响,有利于植物对cd的吸收.土壤营养元素的潜在供应能力有所降低,供应容量与供应强度随元素种类的变化以及外界环境的影响而表现出一定的差异性.因此,建议在秋华柳修复消落带Cd污染土壤的过程中,严格监控土壤中营养元素的质量分数,在必要的时候可在每年退水期适当施肥以促进秋华柳的生长,从而保证更好的植物修复效果.

关键词：秋华柳 Cd污染水淹土壤化学性质三峡库区消落带