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纳米矿物基土壤调理剂对水稻的降镉效果

更新时间:2009-03-28

土壤是生态环境的重要组成部分,也是人类赖以生存的主要资源之一。近年来,随着工业“三废”和农田活动自身的影响,包括重金属在内的越来越多的污染物进入土壤中[1-2],我国农用土壤重金属污染问题已日趋严重。随着2014年《全国土壤污染状况调查公报》[3]的公布,土壤污染问题逐渐浮出水面,引起了越来越多的关注。根据公报显示,全国土壤总超标率为16.1%,耕地污染超标率为19.4%,总金属镉超标率为7.0%。湖南省作为重金属污染重灾区,被划为土壤重金属治理示范省,其中包括农田重金属污染修复治理示范工程。2016年发布的《土壤污染防治行动计划》[4]进一步明确了农田污染修复治理的重要性和必要性。如何安全有效地修复重金属污染农田、保障人民身体健康,成为了一个亟须解决的技术难题[5-6]

瑞士官方天文台 (COSC) 认证仅对腕表机心进行检测,每日走时误差均介于-4秒至+6秒之间。这一认证仍然是欧米茄腕表检测中不可或缺的环节。自2015年起,欧米茄在此之上建立了更严苛的认证标准。

近年来关于各种土壤重金属污染修复技术的研究越来越多,其中,原位钝化修复技术由于成本低、操作简单易行、环境友好、修复效率高,对于中轻度浓度污染土壤的修复具有较好的应用前景,已经成为研究的热点,而其修复关键在于寻找适宜的修复材料[7-12]。现行土壤修复材料大多存在修复周期长、效果不明显、成本高和二次污染等问题,只是简单降低了重金属的有效形态,在土壤酸碱度、有机质含量、水分、温度等环境因子作用下,长期效果不理想。寻找一种高效能、低成本、长时间能对重金属离子有效固定或转化,且不带来二次污染的修复材料,已成为土壤修复行业共同关心的核心课题,也是制约行业发展、影响国家环境和农业大局、关系到国计民生的关键一环[13-15]。大量研究和应用表明,粘土矿物类土壤调理剂在农业领域中的土壤改良,农用肥料等方面都发挥了重要作用,具有其他修复材料无可比拟的特点和优势。笔者采用湖南隆洲驰宇科技有限公司研制、由通化海汇龙洲化工有限公司生产的一种用于农田重金属修复的纳米矿物基土壤调理剂做试验,施用后对水稻降镉效果进行研究,为促进土壤修复行业可持续发展提供新思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验土壤 株洲市株洲县南洲镇境内地势中间稍高,南北两端略低,高岗遍布,丘、田、垅相间,湘江沿岸多小块平原,属于中亚热带季风湿润气候。域内气候宜人,光热充足,适宜于多种动植物的生长。降雨多集中于春夏两季,4~6月为多雨季节。常年降雨量1 300~1 400 mm。境内地带性土壤为中壤,地力水平5级。试验土壤板页岩岩发育而成水稻土类,试验前进行土壤分析,有机质、速效钾、全氮、有效磷、碱解氮、pH值、土壤全镉和土壤有效态镉的分析结果分别为 33.99 g/kg、86.80 mg/kg、1.93 g/kg、21.96 mg/kg、163.15 mg/kg、5.26、1.26 mg/kg和0.19 mg/kg。前茬作物为早稻,施加尿素30.2 kg/667m2,过磷酸钙32.7 kg/667m2,硫酸钾 25.5 kg/667m2

1.1.2 试验肥料 纳米矿物基土壤调理剂产品由湖南隆洲驰宇科技有限公司研制、通化海汇龙洲化工有限公司生产,主要指标如下:SiO2(枸溶)≥25%,CaO≥40%,K2O(可溶)≥3%;pH值≥12;有害物限量:铅≤50 mg/kg,砷≤10 mg/kg,镉≤10 mg/kg,铬≤50 mg/kg,汞≤5 mg/kg,粉剂。

1.1.3 试验作物 选用水稻品种H优159,作为试验作物。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设置 试验设置4个处理,分别为处理1(CK):常规施肥,即尿素23.9 kg/667m2、过磷酸钙32.5 kg/667m2、硫酸钾20.6 kg/667m2作底肥,栽种后7 d用过磷酸钙5.4 kg/667m2、硫酸钾5.2 kg/667m2作追肥;处理2(LZ100):常规施肥+土壤调理剂100 kg/667m2;处理3(LZ200):常规施肥解+土壤调理剂200 kg/667m2;处理4(LZ300):常规施肥+土壤调理剂300 kg/667m2。3次重复,随机区组排列。小区长8.0 m,宽3.5 m,面积28 m2。栽培规格为15 cm×30 cm,每小区栽622株,折合1.48万株/667m2。试验田周围留3 m以上的保护行,小区间作宽20 cm的隔离埂,重复间作双埂,埂高20 cm。用塑料膜铺埂至20 cm以下,各小区单灌单排,避免串灌串排。选择同一苗床同等级的秧苗移栽,每小区移栽株数相同。各处理除修复剂使用量不同外,水、肥及病虫害等农事操作相同。

1.2.2 施用时间及方法 纳米矿物基土壤调理剂在水稻移栽前7 d结合小区翻耕均匀撒施。处理内容以外的栽培管理措施按大田面积生产实施,并控制一致。水稻于6月24日播种,实行常规湿润育秧,7月20日施足底肥,并于当天移栽,10月14日收割,收割时每小区单收单晒单计产量。根据小区面积计算,处理1使用尿素1.0 kg、过磷酸钙1.4 kg、硫酸钾0.9 kg作底肥,栽种后7 d用过磷酸钙0.23 kg、硫酸钾0.22 kg作追肥;处理2、3和4分别在翻耕时一次性均匀撒施土壤调理剂4.2、8.4和12.6 kg。

由图3可知,当τ

1.2.3 病虫害防治 移栽前用三环唑浸秧,8月6日用福戈防治水稻螟虫,9月4日用三环唑防治穗颈瘟,用康宽防治水稻螟虫,用井冈霉素防治纹枯病和稻曲病。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂对水稻生物学性状的影响

试验中,各处理由表1可知,施用矿物基土壤调理剂对水稻株高、穗长、有效穗、着粒数、实粒数的影响并未达显著水平,各处理间没有显著差异。由表2可知,通过方差分析和F检验,F值<F0.05使用矿物基土壤调理剂对水稻产量并无显著影响,各处理间也没有显著差异。

 

表1 水稻生物经济性状汇总

  

穗 长(cm)处 理 株 高(cm)有效穗(万穗/667m2)着粒数(粒)实粒数(粒)空秕数(%)千粒重(g)CK 100.0 23.8 17.93 122.9 101.4 17.54 26.7 LZ100101.5 24.0 17.65 122.9 101.0 17.84 26.6 LZ200101.4 24.3 17.56 122.9 100.7 18.09 26.7 LZ300102.5 24.1 17.88 120.9 99.7 17.51 26.8

 

表2 成熟期水稻产量

  

注:表格中同列数据后不同小、大写字母分别表示处理间差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01),下同。

 

处 理 平 均(kg) 产 量(kg/667m2)CK 20.00 a 476.49 LZ100 19.45 a 463.37 LZ200 19.36 a 461.23 LZ300 19.44 a 463.17

2.2 矿物基土壤调理剂对水稻米镉含量的影响

矿物基土壤调理剂具有较高含量的枸溶性硅,能有效的与Cd2+结合,形成不易被植物吸收的硅酸化合物沉淀,降低其水溶态浓度和生物可利用性,从而降低稻米中的镉含量。测定成熟期水稻稻米镉含量结果表明(见表3):对照处理的稻米镉平均含量0.26 mg/kg,稻米中的镉含量超标,未达到GB 2762—2012食品安全国家标准。施用矿物基土壤调理剂100、200和300 kg/667m2的稻米镉含量分别为0.21、0.17和0.16 mg/kg,分别比对照降低了19.23%、34.61%、38.46%,且达到GB 2762—2012食品安全国家标准。

通过方差分析和F检验可知,处理间F值>F0.01,并采用PLSD法进行多重比较,当dfe=6时,t0.05=2.447,t0.01=3.707,同时计算可得Sx=0.0152,则:

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通过调查发现,老年人日常生活能力下降的前几位分别为:打电话、使用交通工具、购物、做家务、备餐和洗澡,自己完全可以做的老年人分别占10.97%、15.01%、17.91%、25.98%、30.01%和32.03%(见表5)。各项目中老年人日常生活能力水平分布位置不全相同,主要反映老年人存在不同程度的功能性日常生活能力下降,提示老年人很难独立生活,不具备良好的日常生活能力。

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图6为CODCr的分析结果,由图6可以看出降雨开始时CODCr为25mg/L,基本为Ⅳ类水体。随着降雨径流对地表的冲刷作用,3小时后初期雨水污染汇集至水源地,CODCr浓度开始逐渐升高;降雨开始5小时后污染物浓度达到峰值170mg/L,为劣Ⅴ类水体,水质明显恶化。降雨开始9小时后,随着径流量的增加产生的稀释作用,污染浓度开始降低,水质逐渐改善;14小时后基本恢复为Ⅳ类水体。随着降雨第二次峰值的出现,CODCr仍然存在前期的冲刷效应和后期的稀释作用。24小时后降雨结束水质恢复原来的水平。由此可见,一天内超过劣Ⅴ类时间约为15个小时,降雨径流对CODCr的影响比较显著。

 

表3 不同处理稻米镉含量

  

处 理 平均镉含量(mg/kg) 降 幅(%)CK 0.26 aA -LZ100 0.21 bAB 19.23 LZ200 0.17 cB 34.61 LZ300 0.16 cB 38.46

对处理间平均值进行多重比较,结果都表明施用矿物基土壤调理剂对稻米中的镉降幅效果极其显著,且随着矿物基土壤调理剂的用量增加而增加。

PLSD0.05=0.0152×2.447=0.037

[3] 环境保护部. 环境保护部和国土资源部发布全国土壤污染状况调查公报[EB/OL]. http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/qt/201404/t20140417_270670.htm,2014-04-17.

2.3 矿物基土壤调理剂对土壤有效态镉的影响

矿物基土壤调理剂结合了重金属吸附、离子交换、pH钝化、微生物载体等原位化学钝化技术为一体,对重金属离子吸附能力强,且存在可交换性的Na+、K+,基于Na+、K+取代的水化C-S-H具有很高的阳离子交换容量,可以将Cd2+稳定固化在其晶格内部。此外,活性硅铝酸含量高,可以与Cd发生化学反应,易形成溶解度较小的硅酸化合物沉淀,实现Cd的固化/钝化,从而降低土壤中有效态镉含量。测定土壤有效态镉含量结果表明(见表4):对照的土壤有效态镉含量为0.18 mg/kg,施用矿物基土壤调理剂100、200和300 kg/667m2的土壤有效态镉含量分别为0.15、0.14和0.12 mg/kg,分别比对照降低了18.52%、24.07%和31.48%。

 

表4 不同处理水稻成熟期土壤有效态镉含量

  

处 理 平均镉含量(mg/kg) 降 幅(%)CK 0.18 aA -LZ100 0.15 bB 18.52 LZ200 0.14 cBC 24.07 LZ300 0.12 cC 31.48

通过方差分析和F检验可知,处理间F0.05<F值<F0.01,施用矿物基土壤调理剂,土壤有效镉降幅达到显著差异水平。

PLSD0.01=0.0122×3.707=0.045

采用PLSD法进行多重比较,当dfe=6时,t0.05=2.447,t0.01=3.707。同时计算可得Sx=0.0122。则:

欢迎李峤汝重新回到郑州的午宴安排在河南饭店。河南饭店现在虽说只剩个虚名,毕竟还挂着河南两个字。愧疚,补偿,总得有个表达的形式,苏楠理解姥姥他们的心理。饭桌上,姥姥不时絮叨出一些苏楠她们根本就没有记忆的往事。苏楠和李峤汝都很配合,两个人头还凑到一起自拍了张照片。李峤汝传到微信上,配的文字是,3 0多年前的亲姐妹。苏楠不甘落后,在下面回复纠正,3 0多年后也是亲姐妹。

PLSD0.05=0.0122×2.447=0.030

近日,国务院印发的《进一步深化中国(广东)自由贸易试验区改革开放方案》《进一步深化中国(天津)自由贸易试验区改革开放方案》《进一步深化中国(福建)自由贸易试验区改革开放方案》正式对外公布。到目前为止,我国已先后批准 3 批自贸区,1+3+7,总量达到了11个。此次方案所涉的三地均属于第2批自贸区,标志着广东、天津、福建自贸试验区的改革开放正式进入2.0阶段。方案强调,广东、天津、福建要把握基本定位、加强组织实施、强化使命担当、完善工作机制,充分发挥地方和部门积极性,系统推进改革试点任务落实。

对处理间平均值进行多重比较可知,矿物基土壤调理剂施用量大于100 kg/667m2时即可显著降低土壤有效态镉含量。

2.4 投入产出效益分析

若按施用纳米矿物基土壤调理剂200 kg/667m2、产品按市场售价1 800元/t计算,667 m2农田修复成本为:200 kg×1 800元/t÷1 000 kg/t=360元;矿物基土壤调理剂施用的人工成本按50元/667m2计。

不同处理经济分析见表5。经重金属污染的农田无法正常产出符合国家食品安全的稻米,效益为0。施用矿物基土壤调理剂200 kg/667m2修复后,农田按正常产出稻谷461.23 kg/667m2,稻谷价格参照国家发改委发布的“2016年稻谷最低收购价格”,即2.66元/kg,则667m2农田收益为:461.23 kg×2.66元/kg=1 226.9元。

 

表5 不同处理的经济效益

  

施用土壤调理剂产生的收益(元/667m2)CK476.491 267.2- -0.26 a -LZ100 463.37 1 232.6 180 50 0.21 b 1 002.6 LZ200 461.23 1 226.9 360 50 0.17 c 816.9 LZ300 463.17 1 232.1 540 50 0.16 c 642.1处 理 产 量(kg/667m2)产 值(元/667m2)土壤调理剂成本(元/667m2)人 工(元 /667m2)稻米中平均镉含量(mg/kg)

因此,667m2农田可产生效益为:1 226.9元-360.0元-50元=816.9元。

3 结 论

施用矿物基土壤调理剂对水稻产量无显著影响,但可显著降低稻米中的镉含量和土壤有效态镉含量。施用该土壤调理剂100~300 kg/667m2,土壤有效态镉含量下降18.52%~31.48%,稻米镉含量则下降19.23%~38.46%,产品降低稻米镉含量和土壤有效态镉含量的效果随其施用量的增加而增强。由此可见,湖南隆洲驰宇科技有限公司研制、通化海汇龙洲化工有限公司生产的纳米矿物基土壤调理剂能显著降低稻米镉含量和土壤有效态镉含量,施用纳米矿物基土壤调理剂后可以显著降低土壤有效态镉和稻米镉含量,生产出安全健康大米。

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[2] Chen R S,Ye C. Resolving soil pollution in China [J]. Nature,2014,(505):483.

前茬施加沼肥一定程度改善后茬玉米生物学性状。本试验中80%沼肥处理过的小区其后茬玉米果穗长势明显优于其他处理,前茬施加沼肥处理的小区其后茬玉米的单穗子粒数和植株抗倒伏能力整体高于不施肥和化肥处理。前茬的不同处理导致后茬各小区之间玉米经济产量存在差异,其中除50%沼肥与20%沼肥处理玉米经济产量差异不明显外,存在前茬处理中沼肥所占比例越高后茬玉米经济产量越高的现象。

[4] 国务院. 土壤污染防治行动计划[EB/OL]. http://zfs.mep.gov.cn/fg/gwyw/201605/t20160531_352665.shtml,2016-05-31.

PLSD0.01=0.0152×3.707=0.056

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书包颜色变淡的过程是缓变的,跟她认识的程度也是渐进的。随着书包颜色愈来愈模糊,她的影像在我脑海里愈来愈清晰。无论是缓变或渐进,速度同样慢到难以察觉变化。

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大股东的存在从某种意义上代表了公司的绩效。控股股东的私利行为会受到其余股东的监督,在这受到监督的情况之下,控股股东会把自己持有的一部分股份卖给其余大股东,这样就会大大削弱了其夺取公司利益的能力,但是却减少了资本成本。在外部制度环境不佳的情况下,控制权将会由最大股东与其他大股东进行分享,以预防最大股东损害少数股东利益[1]。就大股东的数量,研究表明,欧洲和亚洲公司的大股东与股息分配成正相关。

[15] Zhou Y F,Haynes R J. Sorption of heavy metals by inorganic and organic components of solid wastes: Significance to use of wastes as low-cost adsorbents and immobilizing agents [J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology,2010,40(11):909-977.

 
钟楚彬,纪雄辉,谢运河,曹正海,刘铮翔,向玲,刘耀驰
《湖南农业科学》 2018年第03期
《湖南农业科学》2018年第03期文献

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