天然火成岩对不同污染程度土壤镉生物有效性的影响

doi:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.021

湖北农业科学 ›› 2019, Vol. 58 ›› Issue (24): 88-92.doi: 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.021

天然火成岩对不同污染程度土壤镉生物有效性的影响

张志毅^{1, 2}, 聂新星^{1, 2}, 杨利^{1, 2}, 范先鹏^{1, 2}, 余延丰^{1, 2}, 丁鲁平^{3, 4}

1.湖北省农业科学院植保土肥研究所/湖北省农业面源污染防治工程技术研究中心/农业农村部废弃物肥料化利用重点实验室/农业环境治理湖北省工程研究中心,武汉 430064;
2.农业农村部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站,湖北潜江 433116;
3.博莱生态农业科技有限公司,北京 100089;
4.Boreal Agrominerals Inc.,Ontario P3Y1M9,Canada

收稿日期:2019-06-06 出版日期:2019-12-25 发布日期:2019-12-25
通讯作者: 杨利（1966-）,男,湖北潜江人,研究员,主要从事土壤改良与高效施肥方面的研究工作, （电话）027-88430572（电子信箱）516416134@qq.com。
作者简介:张志毅（1988-）,男,河北邢台人,助理研究员,博士,主要从事农田重金属修复、土壤培肥研究,（电话）18627058557（电子信箱）zzyouxin@163.com
基金资助:
国家重点研发计划项目（2017YFD0801003）; 湖北省农业科学院青年科学基金项目（2018NKYJJ07; 2018NKYJJ05）; 中央公益性协同创新联盟专项（2018LM）; 湖北省农业科技创新中心项目（2016-620-000-001-019）

Effects of natural igneous rocks on bioavailability of cadmium in soils with different pollution levels

ZHANG Zhi-yi^{1, 2}, NIE Xin-xing^{1, 2}, YANG Li^{1, 2}, FAN Xian-peng^{1, 2}, YU Yan-feng^{1, 2}, DING Lu-ping^{3, 4}

1.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer,Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Engineering Research Center for Agricultural Non-point Source Pollution Control/Key Laboratory of Fertilization from Agricultural Wastes,Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Hubei Engineering Research Center for Agricultural Environment Management,Wuhan 430064,China;
2.Qianjiang Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment and Arable Land Conservation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Qianjiang 430064,Hubei, China;
3.Bolai Ecological Agriculture Technology Co.,Ltd.,Beijing 100089,China;
4.Boreal Agrominerals Inc.,Ontario P3Y1M9,Canada

Received:2019-06-06 Online:2019-12-25 Published:2019-12-25

摘要/Abstract

摘要： 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。

关键词: 碳酸盐岩, 镉, 重金属形态, 土壤修复, 水稻

Abstract: In order to determine the passivation effect of natural Spanish river carbonatite（SRC） on heavy metal cadmium （Cd） contaminated soils, field and pot experiments were used to study the distribution of available Cd, Cd forms and Cd of different rice parts by adding SRC in soils exceeding the risk screening values （CG and LQ） and risk control values （JH）. The results showed that SRC significantly changed soil available Cd, pH, Cd forms and Cd content in different parts of rice in CG and LQ soils, but had little effect on JH soil. When SRC was added, soil pH of CG and LQ increased by about 0.2, significantly reduced the contents of CaCl₂-Cd（0.01 mol/L CaCl₂ extraction） in CG and LQ soils, and the reduction ranged from 27.3% to 38.9%. Forms analysis of Cd showed that SRC could change Cd from easily absorbed Cd by plants to hardly absorbed Cd in CG and LQ soil change. The content of acidic Cd decreased by 6%~14% and the content of iron-manganese oxidized Cd and organic bound Cd increased by 8%~9%, respectively. Under field conditions, SRC significantly inhibited Cd uptake by rice roots, straws and grains, with decreases of 53.7%, 69.8% and 54.6%, respectively. SRC can reduce the bioavailability of Cd in soils by increasing soil pH and adsorbing Cd by minerals, and inhibit the absorption of Cd by rice.

Key words: carbonate rocks, cadmium, heavy metal fraction, soil remediation, paddy rice

中图分类号:

张志毅, 聂新星, 杨利, 范先鹏, 余延丰, 丁鲁平. 天然火成岩对不同污染程度土壤镉生物有效性的影响[J]. 湖北农业科学, 2019, 58(24): 88-92.

ZHANG Zhi-yi, NIE Xin-xing, YANG Li, FAN Xian-peng, YU Yan-feng, DING Lu-ping. Effects of natural igneous rocks on bioavailability of cadmium in soils with different pollution levels[J]. HUBEI AGRICULTURAL SCIENCES, 2019, 58(24): 88-92.

参考文献 26

[1]	环境保护部.全国土壤污染状况调查公报[EB/OL].[2014-04-07].http://www.gov.cn/foot/site1/20140417/782bcb88840814ba158d01.pdf.
[2]	张曼,张璟,普蓂喆,等.我国农业产地环境污染成因及治理对策——以镉大米为例[J].林业经济,2014(6):20-29.
[3]	王冬柏,朱健,王平,等.环境材料原位固定修复土壤重金属污染研究进展[J].中国农学通报,2014,30(8):181-185.
[4]	吴霄霄,曹榕彬,米长虹,等.重金属污染农田原位钝化修复材料研究进展[J].农业资源与环境学报,2019,36(3):253-263.
[5]	刘艳,李慧,卢海威,等.1种钝化剂对3种水稻生长影响及降镉效果的研究[J].安全与环境学报,2019,19(1):290-299.
[6]	胡红青,黄益宗,黄巧云,等.农田土壤重金属污染化学钝化修复研究进展[J].植物营养与肥料学报,2017,23(6):1676-1685.
[7]	崔红标,何静,吴求刚,等.不同粒径羟基磷灰石对污染土壤铜镉磷有效性和酶活性的影响[J].环境科学研究,2017,30(7):1146-1153.
[8]	吴宏海,侯宝利,胡勇有,等.重金属在碳酸钙-水界面间的沉淀反应特征[J].矿物岩石,2001,21(2):22-25.
[9]	JAMES J.Spanish river carbonatite:Its benefits and potential use as a soil supplement in agriculture[J].Waterloo,Ontario,Canada:University of Northern British Columbia,2015.
[10]	KECKES K.Spanish river carbonatite export to Nepal[EB/OL].[2015-12-01].http://saknepal.org/wp-content/uploads/2016/06/Keckes-Kyra.pdf.
[11]	GB15619-2018,土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准(试行)[S].
[12]	鲍士旦. 土壤农化分析[M].第3版.北京:中国农业出版社,2000.
[13]	MARTENS D C,LINDSAY W L.Testing soils for copper,iron,manganese, and zinc[J].Soil testing and plant analysis,1990,229-264.
[14]	HOUBA V J G,TEMMINGHOFF E J M,GAIKHORST G A,et al. Soil analysis procedures using 0.01 M calcium chloride as extraction reagent[J].Communications in soil science and plant analysis,2000,31(9-10):1299-1396.
[15]	宋照亮,刘丛强,彭渤,等.逐级提取(SEE)技术及其在沉积物和土壤元素形态研究中的应用[J].地球与环境,2004,32(2):70-77.
[16]	HE H D,TAM N F Y,YAO A,et al. Growth and cd uptake by rice (Oryza sativa) in acidic and Cd-contaminated paddy soils amended with steel slag[J].Chemosphere,2007,189:247-254.
[17]	HOUBEN D,EVRARD L,SONNET P.Mobility, bioavailability and pH-dependent leaching of Cadmium,Zinc and Lead in a contaminated soil amended with biochar[J].Chemosphere,2013, 92(11):1450-1457.
[18]	雷鸣,廖柏寒,秦普丰.土壤重金属化学形态的生物可利用性评价[J].生态环境学报,2007,16(5):1551-1556.
[19]	URE A M,QUEVAUVILLER P,MUNTAU H,et al.Speciation of heavy metals in soils and sediments. An account of the improvement and harmonization of extraction techniques undertaken under the auspices of the bcr of the commission of the european communities[J].International journal of environmental analytical chemistry,1993,51(1-4):135-151.
[20]	任露陆,吴文成,陈显斌,等.碳酸钙与氢氧化钙修复重金属污染土壤效果差异研究[J].环境科学与技术,2016,39(5):22-27.
[21]	陈云峰,丁鲁平,舒湘林,等.西班牙河碳酸盐岩对蔬菜生长、产量及土壤酸性的影响[J].湖北农业科学,2019,58(4):25-27,31.
[22]	陈杰华,王玉军,王汉卫,等.基于TCLP法研究纳米羟基磷灰石对污染土壤重金属的固定[J].农业环境科学学报,2019,28(4):645-648.
[23]	李廷强,杨肖娥.砷从农业土壤向人类食物链的迁移[J].广东微量元素科学,1996,11(7):1-10.
[24]	罗远恒,顾雪元,吴永贵,等.钝化剂对农田土壤镉污染的原位钝化修复效应研究[J].农业环境科学学报,2014,33(5):890-897.
[25]	FORD R G,SPARKS D L.The nature of Zn precipitates formed in the presence of pyrophyllite[J].Environment science technology,2000,34(12):2479-2483.
[26]	陈世宝,朱永官,杨俊诚.土壤-植物系统中磷对重金属生物有效性的影响机制[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(8):1-7.

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[1]	于雅洁, 李绍清. miRNA对水稻胁迫应答及产量调控影响的研究进展[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(9): 10-15.
[2]	张涛, 王宁博, 周琼. 富硒水稻的营养成分及重金属研究[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(9): 120-122.
[3]	彭成林, 袁家富, 马朝红, 杨小红, 佀国涵, 李金华, 刘威, 谢媛园. 湖北省稻虾共作典型区域水稻施肥现状评价[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(7): 30-33.
[4]	夏焜, 李云桂, 龚梦莎, 武彩霞. 温度和冻融对生物炭增强退化土壤吸附镉的影响[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(7): 53-60.
[5]	黄紫萱, 熊艳珍, 马慧琴, 程建峰. 有色稻米种质及环境因素对其色泽影响的研究进展[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(3): 5-10.
[6]	刘开强, 陈雷, 黄玉溢, 高利军, 高国庆, 潘英华. 中国不同水稻品种在布隆迪的生产比较研究[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(2): 25-30.
[7]	金桂秀. 山东省水稻品种资源品质与食味初探[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(11): 19-23.
[8]	张琳, 吕玉虎, 郭晓彦, 史鹏飞, 聂良鹏, 张丽霞, 丁丽, 凌敬伟, 潘兹亮. 化肥减量配施商品有机肥对土壤肥力及水稻产量的影响[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(11): 62-65.
[9]	吴芸紫, 张华, 谢磊, 徐正猛, 徐国华, 许晖. 20个水稻品种稻虾栽培比较试验结果及评价[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(10): 15-17.
[10]	吕亮, 常向前, 王佐乾, 杨小林, 张舒. 湖北省20份水稻主栽品种抗病虫性的田间观察[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(10): 77-81.
[11]	杨康, 张枝盛, 瞿和平, 刘伟, 杨汉, 秦晓银, 黄志谋. 冷浸田改良对水稻根系发育及产量的影响[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(1): 17-19.
[12]	罗伟, 段修荣, 钟莉, 王茹琳, 李强. 自贡市水稻二化螟发生气象等级预报研究[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(9): 20-23.
[13]	周丽燕, 黄影华, 张善炫, 郭之瑶, 洪瑞霞, 王轶林, 夏丽莎, 付璐, 李艳大, 陈青春. 不同氮肥调控对水稻分蘖数和叶面积指数的影响[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(7): 33-37.
[14]	李君君, 戴玲玲, 柏新盛, 顾安乐, 毕亚玲. 3%吡氟酰草胺颗粒剂防除水稻移栽田阔叶杂草田间药效试验[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(6): 88-90.
[15]	梁洁, 郑国红, 吕亚兵, 王晓宁, 张奇, 陈杰玉, 缑敬伟, 何绪刚. 稻虾鳝综合种养的经济效益分析[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(3): 189-192.