【乐鱼体育】南方稻田土壤有效态镉提取方法研究

发布时间:2021-06-27    来源:乐鱼体育app nbsp;   浏览:90366次
本文摘要:来源于:《农业现代化研究》2018 年 01 期创作者:熊婕1, 2,朱奇宏1,黄道友1*,朱捍华1,许超1,王帅1,王磊3企业:1. 中科院亚热带气候生态农业研究室,亚热带气候生态农业全过程重点实验室;2. 中科院高校;3. 湖南省农业大学資源自然环境学校土壤合理地态镉是评定土壤镉污染风险性和具体指导镉污染土壤修补的最重要指标值,但仅限于于在我国南方地区水稻田土壤的合理地态镉萃取方式仍未实际。

来源于:《农业现代化研究》2018 年 01 期创作者:熊婕1, 2,朱奇宏1,黄道友1*,朱捍华1,许超1,王帅1,王磊3企业:1. 中科院亚热带气候生态农业研究室,亚热带气候生态农业全过程重点实验室;2. 中科院高校;3. 湖南省农业大学資源自然环境学校土壤合理地态镉是评定土壤镉污染风险性和具体指导镉污染土壤修补的最重要指标值,但仅限于于在我国南方地区水稻田土壤的合理地态镉萃取方式仍未实际。因此,搜集典型性南方地区水稻田土壤与早晚稻“一对二”试品90 组,应用0.1 mol/L CaCl2(T1)、0.01 mol/L CaCl2(T2)、DTPA(T3)、NH4OAc(T4)、TCLP(T5)、HCl(T6)、Mehlich III(T7)、NaNO3(T8)、Mehlich I(T9)9 种方式,剖析了其萃取工作能力及萃取态镉与稻米镉含量的涉及到关联。与土壤仅有镉相比,9 种方式各自必须萃取土壤仅有镉的4.7%~74.4%,而萃取态镉与稻米镉含量展现出更优的关联性;在其中T1 的萃取工作能力高(萃取率是41.9%),其萃取态镉含量与早稻、晚稻及其早中晚稻米镉含量皆超出趋于显著涉及到(P0.01),相关系数r(r)各自为0.618、0.338 和0.363,且与大部分供试小麦品种稻米镉含量的关联性也超出显著水准(P0.05),相关系数r(r)为0.376~0.793。

科学研究强调,0.1 mol/L CaCl2法可举荐为在我国南方地区水稻田土壤合理地态镉的萃取方式。序言镉(Cd)是在我国田地尤其关键的工业污染原素之一,其定位点mg亲率低约7.0%,且财政部的调研数据显示,在我国稻米镉的mg占比达到10.0%。

镉污染水稻田多产自在中国沿海地区,水稻田镉污染已威协到在我国的粮食生产安全。实际南方地区水稻田土壤镉污染水平和风险性,是具体指导南方地区镉污染水稻田管理方法和整修管理方法的最重要前提条件。在我国的土壤自然环境产品质量标准和食用农产品原产地生态环境点评规范中,皆以土壤仅有镉含量做为土壤镉污染的评价方法。

殊不知,对比于土壤仅有镉含量,应用单一萃取剂精确测量的土壤合理地态镉含量必须更优地反映土壤中镉的移动化和绿色植物汲取积累镉的风险性。科学研究确定仅限于于在我国南方地区水稻田土壤的合理地态镉萃取方式,针对精准点评南方地区水稻田镉污染风险性及其具体指导镉污染田地整修具有最重要实际意义。

现阶段,国际性常见的土壤合理地态镉萃取剂有碳酸盐萃取剂,如CaCl2、NaNO3、NH4OAc ;异抗坏血酸萃取剂,如CH3COOH、HCl、Mehlich I ;螯合试剂,如DTPA、EDTA、Mehlich III。世界各国合理地态镉的规范萃取方式不一,荷兰应用DTPA-TEA 法,美国应用EDTA 法,法国应用NaNO3法,西班牙应用CaCl2法,西班牙应用NH4OAc-EDTA 法。在我国以DTPA法为土壤中合理地态镉的规范萃取方式,但DTPA法最开始是对于中性化和稍偏碱旱地农业土壤明确指出的,而在我国南方地区水稻田土壤多偏酸,且长时间历经反复的寒温带交叠全过程,导致该方式在息息相关在我国南方地区水稻田土壤镉实效性时实际效果不较差。

因此,本科学研究选择在我国南方地区典型性镉污染水稻田土壤,对9 种萃取方式大力开展数据分析,应用萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联为关键评价方法,以求确定仅限于于在我国南方地区水稻田土壤的合理地态镉萃取方式。1 原材料与方式1.1试品搜集与预备处理湖南位于在我国东南部,我省的稻谷种植总面积和生产量皆位居全国各地第一位,也是水稻田镉污染难题尤其引人注意的省区之一。

因此,本科学研究以湖南水稻田为关键目标,试品搜集自湖南的37 个县(市、区)。供试土壤试品为还包含板辉绿岩风化层物(样本数n=11)、第四纪鲜红色黏土(n=17)、湖长制堆积物(n=22)、花岗石风化层物(n=7)、砂砾岩风化层物(n=12)、玄武岩风化层物(n=12)和蓝紫色砂辉绿岩风化层物(n=9)以内的7 种成土母质生长发育的水稻土,搜集的早稻种类还包含湘早于籼32(n=10)、湘早于籼45(n=14)、中嘉早17(n=13)、中早39(n=16)、株两优189(n=11)和株两优819(n=26),晚稻试品还包含金优59(n=18)、湘晚籼12 号(n=22)和湘晚籼13 号(n=31)等小麦品种。2014 年3 月于早稻种植前在每一个象征性田园选择5 个分样点,搜集每一个分样点处0~20 cm 的表面土壤,每一个分样点0.2 kg,共1.0 kg,搅拌后意味着该样点的土壤试品,总共搜集90 个土壤试品。

土壤试品经自然界吹干,四分法缩至0.25 kg,碾磨,各自过1 mm 和0.15 mm 的涤纶滤后密封性存留被测。早稻和晚稻成熟阶段在搜集土壤的相匹配田园,以红梅花5 点法搜集水稻试品,每一个水稻分样点选择1 株稻谷,搜集其所有水稻,总共搜集5 株稻谷的水稻,搅拌后为该样点水稻试品,总共搜集早于晚稻水稻试品各90 个。水稻试品经饮用水和双蒸水消除,于烘干箱60 ℃烘至恒重,分离出来出稻米,用不锈钢板破碎机解决后密封性存留被测。

1.2土壤萃取态镉统计分析方法本科学研究应用0.1 mol/L CaCl2(T1)、0.01 mol/LCaCl2(T2)、DTPA(T3)、NH4OAc(T4)、TCLP(T5)、HCl(T6)、Mehlich III(T7)、NaNO3(T8)和Mehlich I(T9)共9 种萃取方式剖析土壤中萃取态镉含量。详细萃取方式闻报表 1,萃取水溶液中的镉含量应用电感器藕合等离子技术起飞光谱分析仪(ICP-OES,720ES)进行精确测量。1.3别的指标值与统计分析方法壤粘粒含量应用0.5 mol/L Na6O18P6 集中化,激光器粒度分析仪(Mastersizer 2000)精确测量;土壤有机质应用重铬酸钾外传热介质精确测量;正离子交换量(CEC)应用乙酸铵相互交换测定方法;pH 值应用PHs-3C酸度计精确测量,2.5 ∶ 1 土水比(V ∶W)。

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土壤全量镉应用HCl-HNO3-HClO4(VHCl ∶ VHNO3 ∶ VHClO4=15 ∶ 5 ∶ 3)消化吸收,稻米镉应用HNO3-HClO4(VHNO3 ∶ VHClO4=5 ∶ 1)消化吸收,各自运用于国家标准物质GSS-5 和GSB-23 对土壤和稻米进行品质操控,电感器藕合等离子技术起飞光谱分析仪(ICP-OES,720ES)精确测量。土壤和稻米试品指标值皆设定3 个不断进行精确测量剖析,每次试品加测2个平行面空缺样。

1.4数据处理方法数据处理方法和图表设计应用Microsoft Excel 2016,各萃取态镉含量与土壤仅有镉及其稻米镉含量的相关分析应用IBM SPSS Statistics 21.0。2 結果与剖析2.1土壤基础特性和稻米镉含量7 种成土母质生长发育水稻土的化学系特性如pH 值、粘粒含量、土壤有机质等皆不会有一定的差别。从整体看来,土壤pH 的平均值为5.82(报表 2),以酸碱性土壤占多数。土壤土壤有机质含量较高,均值含量为41.24 g/kg,粘粒含量的均值含量为11.56%,正离子交换量的平均值为14.29 cmol/kg。

土壤仅有镉的含量范畴为0.18~2.36 mg/kg,均值含量为0.44 mg/kg,为国家土壤自然环境产品质量标准II 级限制值(0.30 mg/kg)的1.47 倍,总体mg亲率低约63.3%(57/90)。早于稻米镉含量范畴为0.01~0.63 mg/kg,均值为0.11 mg/kg,高过我国食品卫生安全规范限制值(0.20 mg/kg),9 个稻米试品镉含量小于指标值,mg率是10.0%。晚稻米镉均值含量为0.21 mg/kg,额远远超过指标值,主产区间为0.01~2.54 mg/kg,27 个稻米试品镉含量小于指标值,mg率是30.0%。2.2各萃取方式的萃取工作能力萃取剂对土壤中镉的萃取工作能力是随意选择合适萃取方式的最重要在于指标值之一,萃取工作能力较强中对试验結果重现性造成 有益危害,萃取工作能力过度强悍有可能导致对土壤合理地态镉的小看。

将硫酸- 高氯酸清除的土壤仅有镉含量看作100%,为此做为参照剖析9 种萃取方式的萃取工作能力(图 1)。其萃取态镉占到仅有镉含量的占比(萃取亲率)依次为T7T6T9T3T1T5T4T2T8, 萃取亲率的转变范畴为4.7%~74.4%。

9 种方式的萃取工作能力不会有较小差别,T7 和T6 的萃取工作能力较强,其萃取态镉含量各自占到土壤仅有镉含量的74.4% 和69.8% ;T9 和T3 的萃取工作能力其次,T1 和T5 的萃取工作能力相互之间;T8 的萃取能力最强,其萃取态镉含量仅有为土壤仅有镉含量的4.7%。9 种萃取方式的萃取态镉与土壤仅有镉的涉及到关联不会有较小差别。

针对整体试品,萃取工作能力太弱的T2和T8 的萃取态镉与土壤仅有镉含量的关联性没超出显著水准(P0.05)。萃取工作能力中等水平的T1 和T9的萃取态镉与土壤仅有镉正圆形显著因此以涉及到(P0.05),相关系数r(r)较小,各自为0.209 和0.237(报表3)。其他5 种萃取剂的萃取态镉与土壤仅有镉的关联性皆超出趋于显著水准(P0.01),萃取工作能力较弱的t7 t2= t8= p=0.05)。萃取工作能力极强的碳酸盐萃取剂(T1 和T4)和异抗坏血酸萃取剂(T5、T6 和T9)仅有与一部分成土母质生长发育土壤的全镉含量正圆形显著因此以涉及到(P0.05),异抗坏血酸萃取剂的萃取态镉与土壤仅有镉中间的相关系数r(r)较小。

鳌合萃取剂(T3 和T7)的萃取态镉与土壤仅有镉的关联性不错,T3 的萃取态镉与7 种成土母质生长发育土壤的全镉含量皆超出显著涉及到水准(P0.05)。2.3稻米镉与土壤镉的涉及到关联土壤仅有镉含量与早稻、晚稻及其两个季节稻米镉含量关联性皆不显著(P0.05),由此可见土壤仅有镉含量虽能形象化地答复土壤不会受到镉污染的水平,但其并没法不错地反映土壤中镉的绿色植物实效性和汲取积累的风险性(报表 4)。

从相关系数r看来,9 种萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联多高过土壤仅有镉与稻米镉的关联。土壤萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联遭受稻谷季其他危害,8 种萃取态镉含量与早稻(应季)米镉含量的涉及到关联超出趋于显著水准(P0.01),仅有T7 的萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联为显著水准(P0.05)。萃取态镉含量与晚稻(后茬)米镉含量的涉及到关联明显弱于与早稻米镉含量的关联,在其中超出趋于显著涉及到水准(P0.01)的有T1、T2、T4、T8 和T9 五种方式,超出显著水准(P0.05)的为t5 t6= t3= t7= p=0.05)。

早于晚稻稻米综合分析数据显示,除T3 和T7 二种方式萃取态镉含量与稻米镉含量仍未超出显著水准外,别的7 种方式的萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联皆超出了趋于显著水准(P0.01)。将土壤试品依照各有不同成土母质进行统计数据,剖析稻米镉与土壤萃取态镉含量的涉及到关联(报表 5),由此可见各有不同成土母质土壤的剖析結果与整体土壤试品的剖析結果更加完全一致。针对绝大多数成土母质生长发育的土壤,碳酸盐萃取剂(T1、T2、T4 和T8)的萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联高过异抗坏血酸萃取剂(T5、T6 和T9)和鳌合萃取剂(T3 和T7)。

各有不同成土母质生长发育土壤的萃取态镉含量与稻米镉含量的涉及到关联某种意义遭受稻谷季其他危害。碳酸盐萃取剂萃取的板辉绿岩风化层物、第四纪鲜红色黏土、湖长制堆积物及其花岗石风化层物生长发育土壤的萃取态镉含量与早稻(应季)米镉含量正圆形显著(P0.05)和趋于显著因此以涉及到(P0.01)。各有不同成土母质土壤萃取态镉含量与晚稻(后茬)米镉含量的涉及到关联较强,除T8外,3 种碳酸盐萃取剂萃取的湖长制堆积物生长发育土壤的萃取态镉含量与晚稻米镉含量正圆形显著(P0.05)和趋于显著因此以涉及到(P0.01),4 种碳酸盐萃取剂萃取的板辉绿岩风化层物生长发育土壤的萃取态镉含量与晚稻米镉含量皆超出趋于显著涉及到水准(P0.01)。

将先于晚稻稻米综合分析,数据显示,4 种碳酸盐萃取剂萃取的板辉绿岩风化层物、湖长制堆积物和砂砾岩风化层物生长发育土壤的萃取态镉含量与早中晚稻米镉含量超出显著(P0.05)和趋于显著涉及到水准(P0.01)。虑到各有不同种类稻谷对镉的累积个别差异,将各有不同小麦品种的米镉含量与萃取态镉含量各自进行了涉及到剖析(报表 6)。因为样本数较为较较少,其关联性的显著性检验結果与整体剖析結果不会有一定的差别。与异抗坏血酸和鳌合萃取剂相比,碳酸盐萃取剂的萃取态镉含量与稻米镉含量的关联性不错,其萃取态镉含量与大部分稻谷品 种的米镉含量正圆形显著和趋于显著因此以涉及到,与整体剖析結果基本相同。

针对早稻来讲,除开T7,其他8 种萃取剂的萃取态镉含量和株两优819 的大米镉含量关联性也不显著(P0.05)。而9 种萃取态镉含量与中早39 的大米镉含量皆超出趋于显著涉及到水准(P0.01)。晚稻中3 9= 59= p=0.05),湘晚籼13 号大米镉也仅有与T1 的萃取态镉含量正圆形显著因此以涉及到(P0.05)。

湘晚籼12 号的大米镉与碳酸盐萃取剂的萃取态镉含量皆超出趋于显著涉及到水准(P0.01),相关系数r(r)为0.539~0.696。3 争辩3.1各有不同萃取方式的萃取能力差别在各有不同土壤标准下,供试的9 种方式萃取的土壤镉形状各有不同,因此其萃取能力不会有差别。

9种萃取方式的萃取能力为T7T6T9T3T1T5T4T2T8。Mehlich III 和Mehlich I 方式能萃取水溶性态、相互交换态、格氏试剂态及其一部分酸溶态镉。DTPA方式仅限于于偏中性化或石灰粉性土壤,在运用于酸碱性土壤时,除开水溶性态和相互交换态镉外,硫化物结合态和一部分有机化学结合态、铁锰金属氧化物结合态的镉均可被萃取出去。

异抗坏血酸萃取剂如HCl 和TCLP,pH 值较低,融解能力较强,除开可相互交换态镉,还能萃取出有土壤中的硫化物结合态、铁锰水解反应态及有机结合态镉。碳酸盐萃取剂萃取的镉形状一般为水溶性态与可相互交换态,因此对土壤镉的萃取能力较强。科学研究应用了四种碳酸盐萃取剂对供试土壤中的镉进行萃取剖析。

NH4OAc 与土壤镉再次出现格氏试剂反映组成稳定化学物质,本身的油压缓冲器能力可使土壤水溶液pH 值降低,进而萃取出有一部分硫化物融合态镉,因此NH4OAc 对酸碱性土壤中镉的萃取能力较强。Na 等价格正离子对土壤表层导电性结构域的市场竞争能力较强,因而NaNO3 展现较低萃取能力,与Feng 等科学研究結果完全一致。Ca2 做为土壤中关键正离子,在土壤混液中聚集能力比价格正离子(Na 和NH4 )强悍,而氟化物萃取剂与镉的鳌合具有关键不尽相同萃取剂浓度值,低电离度可加强Cd2 从携带负电的土壤表层的解析,因此0.1 mol/LCaC12 对土壤中镉的萃取能力好于其他碳酸盐萃取方式。

3.2各有不同萃取方式的适用范围差别土壤合理地态镉含量关键用于反映土壤中镉的绿色植物可运用性和移动化,因此在田地土壤中为与绿色植物汲取积累镉的涉及到关联是点评合理地态镉萃取方式适用范围的最重要指标值。本科学研究结果显示,碳酸盐实验试剂的萃取态镉含量与大米镉的涉及到关联高过异抗坏血酸萃取剂和螯合试剂,在其中0.1 mol/L CaCl2 的萃取态镉含量与大米镉含量的关联尤其紧密。早期在旱地农业土壤上的很多科学研究結果确认,碳酸盐实验试剂的萃取态镉含量必须不错地反映土壤中镉的绿色植物可运用性,在其中CaCl2 法大多数展示出不错。

章明奎等科学研究强调早熟禾汲取镉量与CaCl2 和NH4OAc 的萃取态镉含量显著涉及到,但与萃取能力极强的Mehlich I 和Mehlich III 的萃取态镉含量关联性不显著。Gleyzes 等也寻找磷酸盐或钙质萃取的环境污染土壤中的痕量元素化学元素与绿色植物具有不错的关联性。

Houba 等强调0.01 mol/L CaC12 水溶液的pH、浓度值和组成与土壤水溶液相仿,其萃取态镉含量能够不错地强调土壤镉的微生物实效性。Meers 等科学研究禾本科植物对镉的汲取状况寻找,极强的萃取剂反倒具有较高的关联性,并且比较剖析了12 种萃取方式,强调0.01 mol/L CaCl2 能非常好地评定镉的绿色植物运用度。造成 这类差别的缘故有可能是碳酸盐萃取剂能不错地保持土壤原来特性,而鳌合萃取剂和异抗坏血酸萃取剂在萃取全过程中有可能导致土壤化学系特性和镉形状的转变,从而危害其息息相关土壤中镉绿色植物实效性的实际效果。

殊不知,刘玉荣等强调较低浓度的的碳酸盐实验试剂萃取的萃取态镉含量较低,轻化学元素的情况值较为较小,有可能对试验結果的精确测量造成 阻拦。本科学研究应用的0.1 mol/L CaCl2较现阶段旱田常见的0.01mol/L CaCl2 含盐量高些,其萃取亲率适度地由16.3%提升 至41.9%,并且其萃取态镉含量与各有不同季其他大米镉含量皆超出趋于显著涉及到水准(P0.01),必须不错地反映土壤中镉的绿色植物实效性,可举荐为在我国南方地区水稻田土壤合理地态镉的萃取方式。3.3萃取方式仅限于的允许特别注意的是,尽管0.1 mol/L CaCl2 可用以在我国南方地区水稻田土壤合理地态镉的萃取方式,但其仅有能在一定水平上反映水稻田土壤中镉的绿色植物可运用风险性。

从0.1 mol/L CaCl2 萃取态镉与早稻、晚稻、早中晚大米镉含量的相关系数r(r 各自为0.618、0.338 和0.363)看来,该方式必须较为不错地预测分析应季稻谷对镉的汲取与积累,但在评定后茬稻谷的镉积累风险性时适用范围受到限制。造成 这类状况的缘故是各个方面的,稻谷对镉的汲取积累除不会受到土壤镉危害外,也与小麦品种、土壤自然环境、水稻田管理方法等要素相关。Herath 等寻找是小麦品种的形状或生理学特点导致了其对轻金属镉的耐受力与汲取积累能力的差别。稻谷的种植自然环境,如土壤pH 值、正离子交换量及土壤有机质含量等都将危害大米中镉的累积水准。

以0.1 mol/L CaCl2 的萃取态镉含量和土壤pH 为自变量与早稻米镉的含量结合一起预测分析早稻对镉的汲取累积水准,得到 线性回归方程:lg[Cdrice]=-0.61 0.59lg[CdCaCl2](R2=0.36,P0.001)lg[Cdrice]=-0.95 0.70lg[CdCaCl2] 0.08pH(R2=0.37,P0.001)在其中:Cdrice 和CdCaCl2 各自答复早于大米镉的含量和0.1mol/L CaCl2 的萃取态镉含量。方程组中重进土壤pH后,R2 提升 较小,有可能是由于0.1 mol/L CaCl2 萃取的合理地态镉与土壤pH 不会有自涉及到,因此建立的线性回归方程中pH 的危害较小。甘国娟等的科学研究强调各有不同种类的土壤因为pH 值、土壤有机质和粘粒含量等化学系特性的差别导致土壤镉含量各有不同,危害土壤中镉的微生物实效性,进而导致大米镉累积水平的差别。

Rizwan 等强调除开土壤要素,稻谷的种植方式,水份管理方法和化肥服药也将造成 这一差别。因此,在具体运用于中,该方式最烂作为应季稻谷的汲取积累风险评价,假如必须结合小麦品种、土壤标准和管理方法因素则最佳。4 结果为确定仅限于于在我国南方地区水稻田土壤的合理地态镉萃取方式,数据分析了鳌合类、异抗坏血酸和碳酸盐类总共9种萃取方式的萃取能力以及萃取态镉与大米镉的涉及到关联。科学研究寻找,供试9 种方式的萃取态镉含量占到土壤仅有镉的4.7%~74.4%,但各有不同方式的萃取能力不会有较小差别,基础展现出鳌合萃取剂和异抗坏血酸萃取剂萃取能力较强,碳酸盐萃取剂萃取能力最強的变化趋势。

供试9 种方式的萃取态镉与大米镉含量的涉及到关联总体上高过土壤仅有镉含量,而碳酸盐实验试剂萃取态镉与大米镉含量的涉及到关联最烂;在其中0.1 mol/LCaCl2 萃取法具有更加高的萃取能力,且必须不错反映稻谷对水稻田土壤中镉的汲取累积风险性,可举荐为在我国南方地区水稻田土壤合理地态镉萃取方式,而该方式在水稻田土壤镉的当季实效性点评上的适用范围最佳。


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