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我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析 被引量:73
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作者 穆虹宇 庄重 +6 位作者 李彦明 乔玉辉 陈清 熊静 郭丽莉 江荣风 李花粉 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期986-996,共11页
由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来... 由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg^-1)范围分别为未检出(ND)~147、ND^1919、0.003~2278、ND^978、ND^103、ND^1747、ND^11547和1.22~1140,均值(中位值,mg·kg^-1)分别为2.31(0.72)、13.5(8.96)、36.3(12.0)、14.0(3.52)、0.97(0.07)、282(115)、656(366)和21.8(13.1),均值比中位值高1~13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12.3%、2.58%、2.76%、20.6%和3.69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53.9%、45.7%和0.59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1.7倍和10.1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2.1倍和2.4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1.0~3.0、1.8~6.8、1.1~15.8、4.9~17.5、2.7~12.0和1.7~2.1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2.8、2.5和2.2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0.02 mg·(kg·a) 展开更多
关键词 畜禽粪便 重金属 含量特征 地域分布 农田土壤 累积速率
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稻田土壤性质与稻米镉含量的定量关系 被引量:53
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作者 王梦梦 何梦媛 苏德纯 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1918-1925,共8页
水稻是高累积镉(Cd)的农作物,其吸收累积Cd的量受多种因素影响.为明确田间条件下,土壤中Cd含量和土壤性质与稻米Cd含量的定量关系,在水稻收获时通过对60个不同田块的土壤和稻谷进行点对点采样,分析土壤Cd含量、土壤pH值、土壤有机质(SOM... 水稻是高累积镉(Cd)的农作物,其吸收累积Cd的量受多种因素影响.为明确田间条件下,土壤中Cd含量和土壤性质与稻米Cd含量的定量关系,在水稻收获时通过对60个不同田块的土壤和稻谷进行点对点采样,分析土壤Cd含量、土壤pH值、土壤有机质(SOM)、土壤阳离子交换量(CEC)和稻米中Cd含量,并通过线性相关与多元回归分析,研究Cd污染稻田土壤性质与稻米Cd含量的定量关系.结果表明:所采稻田土壤Cd含量范围为0.15~2.54 mg·kg^(-1),其对应的稻米Cd含量范围为0.02~2.00 mg·kg^(-1);简单线性相关分析表明,土壤全Cd含量与水稻籽粒Cd含量达到了极显著相关水平(P<0.01),相关性系数r=0.392(n=60);土壤pH、有机质(SOM)和阳离子交换量(CEC)对稻米Cd含量也有一定的影响,但未达到显著水平;土壤pH与稻米Cd含量的关系呈现为:当pH小于6.5时,稻米Cd含量随着pH的升高而增加,当pH大于6.5时,稻米Cd含量随着pH的升高而降低.将土壤全Cd含量、土壤pH、有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)与稻米中Cd含量进行多元回归分析,得到5个稻米中Cd含量预测方程,其相关系数r均达到极显著水平(P<0.01),其中包括全部变量在内的预测方程的相关性系数最高,可以较好地预测此地水稻籽粒中Cd含量. 展开更多
关键词 土壤-水稻系统 CD含量 土壤理化性质 相关性分析 定量关系
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含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响 被引量:41
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作者 李丹阳 马若男 +4 位作者 亓传仁 袁京 李国学 孙少泽 刘燕 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期254-262,共9页
为了优化羊粪好氧堆肥的工艺条件,研究初始含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响。该研究以高湿新鲜羊粪为堆肥原料(含水率为75%),添加玉米秸秆调节初始物料含水率分别为70%、65%、60%和55%,堆肥在60 L密闭发酵罐中共持续35 d。... 为了优化羊粪好氧堆肥的工艺条件,研究初始含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响。该研究以高湿新鲜羊粪为堆肥原料(含水率为75%),添加玉米秸秆调节初始物料含水率分别为70%、65%、60%和55%,堆肥在60 L密闭发酵罐中共持续35 d。结果表明:75%含水率羊粪堆体单独不能顺利启动升温,且在试验期间释放了大量的甲烷和氧化亚氮等温室气体,在所有处理中产生的总温室效应最大(41.4 g/kg)。玉米秸秆与羊粪联合均能成功启动堆肥过程,且堆肥产品均可以达到无害化卫生要求和腐熟标准。其中初始含水率为65%时,堆体不仅高温期持续时间长,且有机质降解程度高,物料干质量降解率达45%,同时比其他处理可降低4.81%~16.99%的总氮损失和7.56%~48.62%的总温室气体排放量。因此,在羊粪和玉米秸秆联合堆肥时,初始含水率65%左右为最佳条件。 展开更多
关键词 含水率 堆肥 腐熟度 污染气体
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我国大气重金属干湿沉降特征及时空变化规律 被引量:41
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作者 王梦梦 原梦云 苏德纯 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第11期4085-4096,共12页
通过中国知网、ISI Web of Science、万方、维普和Google scholar数据库,检索1995~2015年公开发表的关于我国大气重金属元素沉降的文献,分析研究我国大气干、湿沉降中重金属元素含量特征及时空变化,大气重金属沉降通量特征及时空变化.... 通过中国知网、ISI Web of Science、万方、维普和Google scholar数据库,检索1995~2015年公开发表的关于我国大气重金属元素沉降的文献,分析研究我国大气干、湿沉降中重金属元素含量特征及时空变化,大气重金属沉降通量特征及时空变化.文献数据统计分析结果表明:近20年来我国大气降尘中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Ni、Hg的均值或中位值含量均超过GB15618-1995《土壤环境质量标准》中的一级标准值,超标倍数分别为3.0、7.4、7.9、1.1、16.5、1.5、1.2、2.3倍;我国大气降水中Pb、Hg含量的均值或中位值超过我国地表水Ⅰ类水质标准;与1995~2005年相比,2006~2015年我国大气降尘中Pb、Cr、Cd、As、Mn、Ni均值或中位值含量降低了32%~50%;我国南方大气降尘中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni和Hg的平均含量较北方高出60.9%、44.2%、137.5%、34.2%、68.0%、7.3%和25.0%,而As和Mn则低于北方;我国大气干湿沉降中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Mn、Ni、Hg的年沉降通量均值或中位值分别为(10.99±14.74),(78.87±313.23),(21.81±64.53),(10.38±48.10),(0.37±1.84),(2.54±3.85),(48.00±193.40),(4.79±13.56),(0.04±0.16)mg/(m2·a);与1995~2005年相比,2006~2015年我国大气干湿沉降中Cu、Zn、Pb、Cr、Mn的沉降通量均值或中位值分别高出了11.6%、37.3%、39.1%、95.9%、117.6%,As、Ni、Hg的沉降通量均值或中位值分别降低了41.0%、21.8%、50.0%;我国北方Cu、Zn、Cr、As、Mn、Ni的沉降通量均值或中位值较南方高出42.6%、16.3%、96.8%、130.5%、307.1%、124.2%,而南方的Pb、Cd沉降通量均值或中位值高出北方22.9%、30.3%.在控制土壤重金属大气干湿沉降污染源时应优先针对Cd、Pb、Hg采取措施. 展开更多
关键词 大气沉降 重金属 沉降通量 时空变化
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过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH_3排放 被引量:34
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作者 陈是吏 袁京 +2 位作者 李国学 何胜洲 张邦喜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期199-206,共8页
为研究添加剂过磷酸钙和硝化抑制剂双氰胺联用对脱水污泥高温好氧堆肥氨气和温室气体减排的影响效果,该文以脱水污泥和玉米秸秆为原材料,设置4个堆肥处理分别为:不添加任何添加剂作为对照(CK),只添加3.5%(湿基)过磷酸钙为SP3.5,在添加0... 为研究添加剂过磷酸钙和硝化抑制剂双氰胺联用对脱水污泥高温好氧堆肥氨气和温室气体减排的影响效果,该文以脱水污泥和玉米秸秆为原材料,设置4个堆肥处理分别为:不添加任何添加剂作为对照(CK),只添加3.5%(湿基)过磷酸钙为SP3.5,在添加0.1%双氰胺基础上分别加入3.5%(湿基)过磷酸钙(SD3.5)和5.0%(湿基)过磷酸钙(SD5.0)控制材料,在60 L发酵罐中进行为期34 d好氧高温堆肥试验,监测堆肥过程中的温室气体、氨气排放速率及堆体总有机碳和总氮损失率。结果表明:添加过磷酸钙及硝化抑制剂双氰胺可以促进堆肥腐熟和提高堆肥品质,同时降低堆肥过程中的总氮损失、NH_3排放以及显著减少污泥堆肥总温室气体排放。2种添加剂联合使用使SD3.5和SD5.0处理氮素损失相比于CK处理减少10.92%和13.08%,总温室气体排放量比对照减少65.6%和74.8%。该研究可为污泥堆肥添加剂的选择以及污染气体的减排控制提供参考。 展开更多
关键词 污泥处理 堆肥 温室气体 过磷酸钙 双氰胺 氮素损失
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连续施用有机肥后重金属在土壤-作物系统中的积累与迁移特征 被引量:32
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作者 茹淑华 徐万强 +4 位作者 侯利敏 孙世友 张国印 王凌 苏德纯 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第10期2070-2078,共9页
采用田间小区试验,定量研究连续7年施用不同有机肥后重金属在土壤和作物系统中的积累与迁移特征,为从源头上控制农田土壤重金属污染提供科学依据。研究结果表明,连续7年施用猪粪的处理均显著增加了0-15 cm土层土壤Cu、Zn、As和Cd的含量... 采用田间小区试验,定量研究连续7年施用不同有机肥后重金属在土壤和作物系统中的积累与迁移特征,为从源头上控制农田土壤重金属污染提供科学依据。研究结果表明,连续7年施用猪粪的处理均显著增加了0-15 cm土层土壤Cu、Zn、As和Cd的含量,且随猪粪施用量增加,耕层土壤(0-15 cm)中Cu、Zn、As和Cd含量也显著增加,增幅分别在77.57%-261.46%、40.41%-145.68%、41.74%-46.19%和14.53%-22.09%。猪粪施用量高时,Zn和Cd已迁移到15-30cm土层并在此层积累;随着鸡粪施用量增加,耕层土壤(0-15cm)Cu、Zn、Cr含量也均显著增加。与施化肥处理相比,连续7年施用鸡粪的处理均显著增加了耕层土壤Cu、Zn和Cr含量,增幅分别在16.81%-38.72%、133.93%-435.73%和33.45%-58.31%。鸡粪用量较高时,Cu、Zn、Cr向15-30 cm土层迁移并积累。该试验条件下,连续7年施用高量鸡粪后耕层土壤Zn含量已超过土壤污染风险筛选值。连续7年施用猪粪的处理均显著增加了小麦籽粒Cu和Zn含量,增幅分别在27.18%-49.87%和25.66%-98.81%;连续7年施用高量鸡粪的处理均显著增加了小麦籽粒Zn和Cd含量,分别增加64.74%和40.00%。连续7年施用猪粪的处理和高量鸡粪的处理小麦籽粒Zn含量超过相关的食品安全标准(NY 861-2004)。 展开更多
关键词 有机肥 土壤重金属 小麦 玉米 积累 迁移
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农产品硒含量及与土壤硒的关系 被引量:30
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作者 徐聪 刘媛媛 +3 位作者 孟凡乔 吴文良 郭岩彬 李花粉 《中国农学通报》 2018年第7期96-103,共8页
植物硒是人类硒的主要来源。分析不同类型气候和土壤条件下,主要农产品的硒含量和富集能力,对于发展富硒农产品具有重要实践价值。本研究选择中国南方丰城和北方博山两类不同硒含量地区,对土壤和当地所生产的农作物产品进行采样分析。... 植物硒是人类硒的主要来源。分析不同类型气候和土壤条件下,主要农产品的硒含量和富集能力,对于发展富硒农产品具有重要实践价值。本研究选择中国南方丰城和北方博山两类不同硒含量地区,对土壤和当地所生产的农作物产品进行采样分析。结果表明,土壤硒含量整体较高,是造成丰城地区同类农产品硒含量高于博山地区的主要原因,但并不是所有农产品硒含量与土壤硒呈正相关关系。丰城和博山地区的各类农产品中,韭菜硒含量最高,高于十字花科的小白菜和白萝卜,以及禾本科的玉米、小麦和水稻,后两类作物硒含量高于花生和大豆,辣椒和甘薯最低。博山地区中性和碱性土壤中,作物硒富集系数普遍高于丰城地区酸性土壤所生产的作物。区域富硒农业发展过程中,应针对性选择合适的作物品种,并根据当地的自然和土壤硒水平,制定相应的发展方案。 展开更多
关键词 富硒 土壤 PH 农产品 富集系数
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冬小麦吸收重金属特征及与影响因素的定量关系 被引量:29
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作者 王怡雯 芮玉奎 +1 位作者 李中阳 苏德纯 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1482-1490,共9页
冬小麦是我国主要粮食作物之一,保障农产品质量安全是农业生产的重要环节.冬小麦吸收重金属受多种因素的影响,为明确田间条件下冬小麦吸收重金属特征及小麦籽粒中重金属含量与土壤理化性质及土壤重金属含量的定量关系,在小麦收获时通过... 冬小麦是我国主要粮食作物之一,保障农产品质量安全是农业生产的重要环节.冬小麦吸收重金属受多种因素的影响,为明确田间条件下冬小麦吸收重金属特征及小麦籽粒中重金属含量与土壤理化性质及土壤重金属含量的定量关系,在小麦收获时通过对我国华北小麦主产区50个不同重金属污染程度田块的土壤和小麦进行点对点采样,分析土壤重金属含量、土壤pH、土壤有机质(OM)、土壤阳离子交换量(CEC)、小麦籽粒和秸秆中重金属的含量,研究小麦吸收重金属特征及土壤理化性质对小麦吸收重金属的影响,并通过多元回归分析研究土壤重金属和理化性质与小麦籽粒重金属间的定量关系.结果表明,所采麦田土壤Cd含量范围为0.150~2.66 mg·kg^-1,其对应的小麦籽粒Cd含量范围为0.033~0.39 mg·kg^-1;土壤Pb含量范围为4.68~371 mg·kg^-1,其对应的小麦籽粒Pb含量范围为0.27~2.4 mg·kg^-1;土壤As含量范围为3.00~21.3 mg·kg^-1,其对应的小麦籽粒As含量范围为0.044~0.18 mg·kg^-1;小麦Cd、 Pb和As的超标率分别为55%、 100%和0,与之对应的土壤Cd、 Pb和As的超标率分别为52%、 13%和0.土壤Cd含量与小麦籽粒Cd含量呈极显著正相关(P<0.01),相关系数r=0.663(n=50);土壤全Pb含量与小麦Pb含量呈显著正相关(P<0.05),相关系数r=0.348(n=50);土壤As含量与小麦As含量相关性不显著;小麦籽粒对土壤Cd、 Pb和As的富集系数均值分别为0.17、 0.027和0.008 9,转移系数均值分别为0.52、 0.27和0.22;小麦对重金属的富集系数和转移系数均表现为Cd>Pb>As.小麦秸秆中重金属含量高于对应籽粒中重金属含量2~5倍.土壤pH、有机质(OM)和阳离子交换量(CEC)也影响小麦籽粒Cd含量.将土壤Cd含量、土壤pH、有机质(OM)和阳离子交换量(CEC)与小麦籽粒Cd含量进行多元回归分析,得到4个小麦籽粒Cd含量预测方程,其相关系数r均达到极显著水平(P<0.01),其中包括全部变量� 展开更多
关键词 重金属 小麦 土壤理化性质 相关性分析 定量关系
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碳氮比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放的影响 被引量:27
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作者 马若男 李丹阳 +5 位作者 亓传仁 李国学 王国英 刘燕 孙少泽 袁京 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第24期194-202,共9页
为确定鸡粪堆肥最优碳氮比(C/N比),该研究以新鲜鸡粪为堆肥原料,添加玉米秸秆调节初始C/N比为14、18和22进行好氧堆肥,研究不同C/N比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放(NH3和H2S)的影响。结果表明:C/N比为14的处理堆肥产品未腐熟,C/N比为18和2... 为确定鸡粪堆肥最优碳氮比(C/N比),该研究以新鲜鸡粪为堆肥原料,添加玉米秸秆调节初始C/N比为14、18和22进行好氧堆肥,研究不同C/N比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放(NH3和H2S)的影响。结果表明:C/N比为14的处理堆肥产品未腐熟,C/N比为18和22的处理均达到腐熟。C/N比为18的处理NH3累积排放量和总氮(TN)损失率最高;C/N比为18~22时,C/N比越高,NH3累积排放量和TN损失率越低。C/N比为14的处理H2S累积排放量和总硫(TS)损失率最高;C/N比为18和22的2个处理,H2S累积排放量显著降低,且无显著差异。此外,C/N比为18处理的微生物群落多样性在整个堆肥过程中显著高于C/N比为14和22处理。堆肥的理化指标、臭气排放与微生物群落之间的相关性分析表明,高温、高pH值和缺氧环境会增加Firmicutes丰度,进而促进NH_3和H_2S的排放,相反地,低温、低pH和氧气充足的环境更有利于Actinobacteria增殖,有利于减少NH3和H2S的排放。综合考虑堆肥产品腐熟度和臭气减排效果,建议低C/N比鸡粪堆肥的初始C/N比为18~22。当秸秆资源不足时,建议初始C/N比为18;秸秆资源充足时,建议初始C/N比为22。 展开更多
关键词 堆肥 挥发性物质 C/N比 腐熟度 臭气排放 微生物群落
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基于文献计量的小麦玉米重金属污染农田修复治理技术及效果分析 被引量:26
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作者 王娟 苏德纯 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期493-500,共8页
利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WOS),通过对2000—2018年小麦、玉米重金属污染农田修复领域的相关文献进行计量分析并统计归类,了解国内外有关小麦、玉米重金属污染农田土壤修复治理领域的研究... 利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WOS),通过对2000—2018年小麦、玉米重金属污染农田修复领域的相关文献进行计量分析并统计归类,了解国内外有关小麦、玉米重金属污染农田土壤修复治理领域的研究趋势及特点,深入分析田间试验条件下不同修复治理技术对小麦、玉米籽粒的降镉效果,为进一步的深入研究与应用提供依据。结果表明,国内外该领域研究起步发展较缓,在2010年之后增速加大,但关注度明显低于稻田;从重金属种类来看,对重金属镉污染的研究热度居首位;在小麦、玉米重金属污染农田修复领域占据重要影响地位的主要发文期刊包括:Journal of Hazardous Materials、Science of the Total Environment、Chemosphere、《农业环境科学学报》以及《生态环境学报》;施用钝化剂/改良剂在该研究领域的受关注度最高;从田间条件下修复效果来看,低积累镉品种的应用籽粒降镉效果最佳,降镉率达57.73%,其次是无机+有机复合类钝化材料。无机+有机复合修复材料和低积累品种应用是小麦、玉米重金属污染农田土壤修复利用的有效技术和研究发展方向。 展开更多
关键词 小麦 玉米 农田 重金属 文献计量 修复技术 改良剂 钝化剂
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稻田重金属污染修复治理技术及效果文献计量分析 被引量:24
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作者 杜志鹏 苏德纯 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2409-2417,共9页
为了解国内、外稻田重金属污染修复治理研究进展、研究趋势以及稻田镉污染修复治理效果,通过检索2006—2017年CNKI中国期刊全文数据库和Web of Science^(TM)核心合集数据库有关稻田重金属污染修复治理领域相关文献,利用软件对相关文献... 为了解国内、外稻田重金属污染修复治理研究进展、研究趋势以及稻田镉污染修复治理效果,通过检索2006—2017年CNKI中国期刊全文数据库和Web of Science^(TM)核心合集数据库有关稻田重金属污染修复治理领域相关文献,利用软件对相关文献进行计量分析,并再次筛选出大田条件下稻田镉污染修复治理技术和效果。结果表明:国内、外本领域近12年中英文发文数量基本持平;近6年年发文数量迅速增长,但中文论文本地篇均被引次数较低;该领域发文主要期刊有《农业环境科学学报》《环境科学》《生态环境学报》《Environmental Pollution》《Journal of Hazardous Materials》和《Chemosphere》;主要研究的重金属是镉、铅、砷等;稻田重金属污染修复治理技术主要包括基施钝化类修复剂的固定/稳定化修复技术、重金属低积累水稻品种、叶面阻控剂以及农艺调控措施等;大田条件下对稻田镉污染修复治理的主要技术以及该技术稻米平均降镉率分别为低镉积累水稻品种74.50%,黏土矿物钝化剂46.85%,叶面阻控剂+基施改良剂44.52%,无机组配改良剂42.19%,水分管理+基施改良剂41.19%。 展开更多
关键词 文献计量 稻田 重金属 修复技术 降镉效果
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不同有机肥中磷在土壤剖面中累积迁移特征与有效性差异 被引量:24
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作者 张田 许浩 +1 位作者 茹淑华 苏德纯 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期5247-5255,共9页
为明确连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的分布规律和迁移特征,探讨不同有机肥磷投入下农田磷负荷.通过4 a连续田间定位试验,定量化研究连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的累积迁移特征与有效性差异.结果表明:(1)连续4 a施用不同有机... 为明确连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的分布规律和迁移特征,探讨不同有机肥磷投入下农田磷负荷.通过4 a连续田间定位试验,定量化研究连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的累积迁移特征与有效性差异.结果表明:(1)连续4 a施用不同有机肥后,肥料中磷主要积累在0~15 cm表层土壤,土壤全磷、速效磷含量均随土壤深度增加逐渐降低;连续4 a施用高量有机肥后,其带入的磷可明显迁移到15~30 cm土层,施用高量猪粪速效磷可迁移到60~90 cm土层.(2)连续4 a施用不同有机肥后,土壤表层中速效磷占全磷比例增加,且高用量与低用量之间差异显著.土壤剖面中速效磷占全磷比例的大小顺序为:猪粪处理>鸡粪处理>污泥处理>磷肥处理.(3)施用鸡粪、猪粪、污泥和磷肥后土壤表层中速效磷含量随磷投入量增加呈先增加后平缓的规律.(4)本试验条件下,不同有机肥相同磷投入下对表层土壤速效磷贡献存在较大差异,表现为:猪粪>鸡粪>污泥.猪粪带入磷的生物有效性和移动性明显高于鸡粪、污泥和磷肥. 展开更多
关键词 有机肥 土壤剖面 迁移 累积
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畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述 被引量:23
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作者 袁京 刘燕 +2 位作者 唐若兰 马若男 李国学 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2428-2438,共11页
堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮... 堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体(CH4、NH3、N2O)排放的影响。结果发现:48.7%的C和27.7%的N在堆肥过程中损失,其中CH4-C损失平均占初始总碳的0.5%,NH3-N和N2O-N损失分别占初始总氮的18.9%和1.1%。不同种类粪便堆肥碳氮损失差异明显,猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥均可促进有机物降解,其中以稻草或锯末为辅料时的温室气体排放量较低。初始C/N对堆肥过程N损失影响较大,总氮、NH3和N2O的损失均随C/N的增加而降低,其中C/N为20~25时最适宜N素保留。初始含水率显著影响CH4和N2O的排放,其排放量随含水率的增加呈显著上升趋势,以含水率为60%~65%最为适宜。通风速率(以堆肥干基计)为0.1~0.2 L·kg^(-1)·min^(-1)时,CH4排放和总碳损失较低;通风速率为0.1~0.3 L·kg^(-1)·min^(-1)时,N2O、NH3和总氮损失较低。因此,为降低畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体排放量,建议采用的工艺参数为:通风速率0.1~0.3 L·kg^(-1)·min^(-1)、含水率60%~65%、C/N为20~25。 展开更多
关键词 畜禽粪便 堆肥 碳氮损失 温室气体 影响因素
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厨余与园林废物共堆肥过程氮素转化及损失 被引量:17
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作者 薛晶晶 李彦明 +2 位作者 常瑞雪 王珏 彭粮欢 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期192-197,共6页
为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4∶1(N1)、3∶1(N2)和2∶1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N... 为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4∶1(N1)、3∶1(N2)和2∶1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N、GI、氨气、全氮、有机氮、铵态氮与硝态氮等的影响,以期揭示二者共堆肥过程中氮素的转化与损失规律。结果表明,在厨余垃圾与园林废物共堆肥过程中,两者为2∶1时,不但升温速度快,有效提高了反应过程的最高发酵温度,高达63.4℃,无害化程度彻底,而且初始C/N较适宜,在第21天实现了完全腐熟状态,加速了发酵进程;N3较N1、N2处理分别减少了30.30%、12.96%的全氮损失与7.8%、15.71%的氨气挥发损失,有效促进铵态氮向有机氮和硝态氮转化,氮素损失最小。因此,厨余垃圾与园林废物为2∶1时,更利于促进二者协同发酵处理,为提升共堆肥产品氮素养分含量提供理论支持。 展开更多
关键词 堆肥 氨挥发 氮素转化 氮素损失 厨余垃圾 园林废物
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^(13)C脉冲标记法定量冬小麦光合碳分配及其向地下的输入 被引量:16
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作者 孙昭安 陈清 +2 位作者 韩笑 吴文良 孟凡乔 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2837-2844,共8页
研究冬小麦生长向地下部分的输入对于土壤固碳和作物生产具有重要意义.分别在分蘖期、拔节期、花期和灌浆期,用^(13)CO2对冬小麦进行脉冲标记7 h,标记结束后28 d(示踪期)破坏性取样,测定冬小麦地上部、根、土壤和土壤呼吸中的^(13)C含... 研究冬小麦生长向地下部分的输入对于土壤固碳和作物生产具有重要意义.分别在分蘖期、拔节期、花期和灌浆期,用^(13)CO2对冬小麦进行脉冲标记7 h,标记结束后28 d(示踪期)破坏性取样,测定冬小麦地上部、根、土壤和土壤呼吸中的^(13)C含量等指标.研究结果表明,在各标记时期,冬小麦光合固定的^(13)C大部分保留在地上部(51.6%~90.8%),且随小麦生长的进行而逐渐向地上部分配,向地下部分(根系、土壤和根际呼吸)的转移随生长进程的延续而降低.转移到地下部的^(13)C中,有22.9%~65.3%被根际呼吸消耗,24.3%~59.3%在根部保存,10.4%~17.8%通过根际沉积转化为土壤有机碳.示踪期28d内最后2 d呼吸产生的^(13)C只占整个示踪期根际呼吸^(13)C量的0.7%~2.7%,说明28 d的示踪期可以确保光合碳在各系统分配完全.在整个生育期内,冬小麦净吸收的光合碳分配到地上部、根部、土壤有机碳和根际呼吸的比例分别为78.5%、6.0%、3.1%和12.4%.结合当地生产方式估算,冬小麦在整个生育期内输入到地下的总碳量为1.72 t·hm^(-2),其中有0.99t·hm^(-2)被根际呼吸消耗,根部固持碳量为0.48 t·hm^(-2),0.25 t·hm^(-2)以有机碳沉积的形式进入土壤. 展开更多
关键词 冬小麦 土壤有机碳 13C脉冲标记 根际沉积 根际呼吸
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化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿 被引量:15
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作者 孙昭安 陈清 +2 位作者 朱彪 曹慧 孟凡乔 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期413-430,共18页
【目的】小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库,土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗,综合考虑这两方面的影响,核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。【方法】收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果,分析... 【目的】小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库,土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗,综合考虑这两方面的影响,核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。【方法】收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果,分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献,小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系,以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。【结果】施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关(P=0.029),而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关(P=0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3,源于化肥的比例约为1/3,追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率(氮肥利用率+氮肥残留率)之间呈极显著负相关(P=0.004),而与氮肥损失率之间呈极显著正相关(P<0.001)。在秸秆不还田和还田条件下,小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关(P≤0.001)。【结论】在施氮量为N 60~500 kg/hm^2时,小麦吸收的氮素1/3来自化肥,2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失,其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下,土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm^2。 展开更多
关键词 冬小麦 氮肥有效率 15N标记 土壤氮库盈亏 化肥氮去向
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生物炭和菌剂对羊粪微好氧堆肥腐熟度和温室气体排放的影响 被引量:14
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作者 杨佳 王国英 +4 位作者 唐若兰 王佳妮 马若男 李国学 袁京 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期224-231,共8页
为探究微好氧堆肥方式对羊粪堆肥腐熟度和温室气体排放的影响,该研究以纯羊粪为研究对象,设置对照(CK)、生物炭添加(BC)和VT菌剂添加处理(MC)3个处理,在60 L的敞口发酵罐中进行42 d的堆肥试验,堆肥前14 d微量间歇强制通风,后28d停止强... 为探究微好氧堆肥方式对羊粪堆肥腐熟度和温室气体排放的影响,该研究以纯羊粪为研究对象,设置对照(CK)、生物炭添加(BC)和VT菌剂添加处理(MC)3个处理,在60 L的敞口发酵罐中进行42 d的堆肥试验,堆肥前14 d微量间歇强制通风,后28d停止强制通风。结果表明:羊粪微好氧堆肥均能满足种子发芽指数(GerminationIndex,GI)≥70%、pH值不小于8等腐熟标准,与CK相比,BC和MC处理分别提高27.8%和38.8%的GI,并延长堆肥高温期至10 d以上,满足堆肥无害化和腐熟标准。NH_(3)、CH_(4)和N_(2)O排放集中在前14 d,排放速率主要受温度、腐熟度等理化性质影响,且添加外源功能材料可不同程度减少气体排放量,其中添加生物炭使NH_(3)、CH_(4)和N_(2)O排放量分别减少38.68%、14.26%和31.54%,总温室效应降低31.11%;菌剂添加降低18.41%的NH_(3)排放,增加21.10%的N_(2)O排放,总温室效应增加20.70%。因此,在羊粪微好氧过程,生物炭作为调理剂可促进堆肥腐熟,减少堆肥过程温室气体排放,加速有机质矿化和腐殖化,增加堆肥产品养分含量,为羊粪轻简化堆肥提供数据支撑。 展开更多
关键词 温室气体 生物炭 微好氧堆肥 羊粪 VT菌剂
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有机肥连续施用对土壤剖面有机碳分布的影响及其与重金属的关系 被引量:14
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作者 王怡雯 许浩 +1 位作者 茹淑华 苏德纯 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1500-1507,共8页
应用大田定位试验方法,研究了连续4年施用不同类型有机肥后,土壤剖面中有机碳和易氧化有机碳的分布特征,并与相应的重金属含量进行了相关性分析。结果表明:连续4年施用不同类型有机肥后,土壤剖面中有机碳、易氧化有机碳主要累积在0~15... 应用大田定位试验方法,研究了连续4年施用不同类型有机肥后,土壤剖面中有机碳和易氧化有机碳的分布特征,并与相应的重金属含量进行了相关性分析。结果表明:连续4年施用不同类型有机肥后,土壤剖面中有机碳、易氧化有机碳主要累积在0~15 cm土层,其含量随土层深度的增加而降低。施用高量鸡粪时,有机碳可迁移到15~30 cm土层,易氧化有机碳可迁移到60~90 cm土层;施用猪粪和污泥时,有机碳均未发生明显的迁移现象,但高施用量处理下易氧化有机碳可迁移至60~90 cm土层。施用猪粪和污泥后,土壤剖面各层中易氧化有机碳占总有机碳的比例显著增加,且均高于施用鸡粪。施用不同有机肥后土壤剖面中有机碳、易氧化有机碳分布和Cu、Zn、Cd具有显著正相关。 展开更多
关键词 有机肥 土壤剖面 有机碳 易氧化有机碳 重金属
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秸秆与氮肥配比对农田土壤内外源碳释放的影响 被引量:13
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作者 孙昭安 张轩 +3 位作者 胡正江 王开永 陈清 孟凡乔 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期459-466,共8页
秸秆配施氮肥调节C/N比不仅影响外源秸秆的矿化,也影响内源土壤有机碳(SOC)的分解(即激发效应),因此研究秸秆与氮肥配比对土壤内外源有机碳分解的影响,对于农田温室气体减排和土壤肥力提升具有双重意义.本研究以山东桓台农田土壤为研究... 秸秆配施氮肥调节C/N比不仅影响外源秸秆的矿化,也影响内源土壤有机碳(SOC)的分解(即激发效应),因此研究秸秆与氮肥配比对土壤内外源有机碳分解的影响,对于农田温室气体减排和土壤肥力提升具有双重意义.本研究以山东桓台农田土壤为研究对象,为了探究秸秆与氮肥的配比对秸秆与SOC分解的影响,在不同氮肥水平下,采用13C标记玉米秸秆进行室内土壤培养32周,设置4个处理:CK、秸秆(S)、秸秆+低量尿素(SN1)和秸秆+高量尿素(SN2).在整个培养期进行16次动态取样,借助13C两元线性模型,拆分土壤释放CO2中源于秸秆和SOC的比例.结果表明,随着培养时间的进行,SOC分解对土壤释放CO2的贡献呈先减少后升高的趋势,相反,秸秆矿化对土壤释放CO2的贡献呈先升高后减少的趋势,到培养期末,SOC和秸秆分解对土壤CO2释放的贡献分别为0.84~0.86和0.14~0.16;在整个培养期,施氮对秸秆累计分解的影响呈先增加后减少的趋势,高氮和低氮施用对秸秆分解的促进程度最高分别为15.8%和7.9%,经历整个培养期,低氮抑制秸秆幅度达到7.1%,而高氮呈轻度促进秸秆分解的趋势(0.7%).在整个培养期,秸秆配施不同氮量对SOC矿化的激发效应程度呈先升高后降低趋势,在第7 d取样达到最高为55%~148%,并且随着施氮量增加而升高,随着培养时间的进行,各处理的激发效应程度趋于相等,约为50%.因此,秸秆配施氮肥调节C∶N不仅影响外源秸秆对SOC的贡献,也影响内源SOC的分解,进而影响土壤碳的固持,经过整个培养期,土壤残留秸秆碳不能完全补偿因激发效应导致SOC的损失,导致SOC库的净亏损. 展开更多
关键词 激发效应 秸秆分解 两源区分土壤CO2 13C标记 C/N比
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桓台县冬小麦和夏玉米秸秆长期还田的生态效益分析 被引量:13
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作者 张鑫 李菁园 +3 位作者 孟凡乔 吴文良 李洪波 胡正江 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4157-4168,共12页
山东省桓台县作为江北第一个“吨粮县”,1980年以来农业集约化得到了快速发展。随着燃料需求的减少以及畜牧养殖与作物生产的分离,作物秸秆处理已日益成为当地农民和技术人员面临的巨大挑战。该地区冬小麦和夏玉米秸秆从1980年开始,还... 山东省桓台县作为江北第一个“吨粮县”,1980年以来农业集约化得到了快速发展。随着燃料需求的减少以及畜牧养殖与作物生产的分离,作物秸秆处理已日益成为当地农民和技术人员面临的巨大挑战。该地区冬小麦和夏玉米秸秆从1980年开始,还田比例逐步增加,到2010年两季秸秆接近全部还田。我们查阅年鉴数据,结合长期定位试验,收集相关数据计算和分析桓台地区1980—2014年期间的作物和秸秆产量、秸秆养分含量、土壤养分及有机碳状况、温室气体排放和氮淋溶等,并对秸秆还田的农田生态效应进行系统评估。研究发现,到2014年,两季秸秆还田对N、P、K养分的贡献率(即还田秸秆养分量与还田秸秆和肥料养分总量的比值)分别为19.3%、15.8%和59.8%。随着秸秆还田量的增加,土壤有机碳(SOC,0—20 cm)含量从(7.8±1.6)g/kg(1980年)增加到(11.0±2.3)g/kg(2014年),土壤碱解氮、速效磷和速效钾分别提高了134.0%、138.5%和62.2%。秸秆还田可以降低农田氮素损失,2010年代全县县域内减少温室气体排放量为24528 Mg CO2-eq a^-1,氨挥发和氮淋溶分别减少156.4 Mg N hm^-2和287.4 Mg N hm^-2。综上,秸秆还田能显著改善农学和环境效益,提高土壤固碳减排潜力,降低氮素投入量并减少氮素损失。今后农业生产中,在直接还田基础上,秸秆综合利用可以进一步优化(如进行堆肥或替代畜牧饲料等),从而增加秸秆还田的经济和环境效应。 展开更多
关键词 秸秆还田 集约化农业 土壤有机碳 温室气体 养分 生态效应
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