重金屬污染耕地安全利用技術與實踐

第1章 耕地重金屬污染與農(nóng)作物重金屬吸收累積特征  001
1.1 我國耕地重金屬污染問題  002
1.2 重金屬污染耕地的管理與評價  004
1.3 耕地土壤重金屬賦存形態(tài)與生物有效性  006
1.4 水稻對重金屬的吸收與累積  009
1.4.1 典型水稻品種鎘吸收與累積  009
1.4.2 水稻不同生育期鎘累積與轉(zhuǎn)運  015
1.4.3 水稻鎘累積關鍵生育期  019
1.4.4 水稻砷累積關鍵生育期  021
1.4.5 水稻鉛累積關鍵生育期  023
1.5 蔬菜和大豆重金屬吸收與累積  026
1.5.1 常見蔬菜重金屬吸收與累積  026
1.5.2 典型工礦區(qū)大豆重金屬吸收累積與評價  029
參考文獻  033
第2章 土壤調(diào)理劑調(diào)控污染耕地重金屬生物有效性  034
2.1 黏土礦物調(diào)控耕地重金屬生物有效性  035
2.1.1 試驗設計  035
2.1.2 黏土礦物對耕地土壤重金屬生物有效性的影響  036
2.1.3 改性黏土礦物對耕地土壤重金屬生物有效性的影響  038
2.2 改性高嶺土調(diào)控耕地重金屬和砷的生物有效性  039
2.2.1 試驗設計  039
2.2.2 改性高嶺土對土壤重金屬和砷生物有效性的影響  040
2.2.3 改性高嶺土對水稻生長和稻米重金屬吸收累積的影響  041
2.2.4 稻米重金屬含量與土壤重金屬生物有效性的相關性分析  042
2.3 堿性材料調(diào)控耕地重金屬生物有效性  044
2.3.1 試驗設計  044
2.3.2 堿性材料對土壤理化性質(zhì)的影響  044
2.3.3 堿性材料對大豆生長和重金屬吸收的影響  045
2.3.4 堿性材料調(diào)控土壤重金屬生物有效性的機理  049
2.4 生物炭調(diào)控耕地重金屬生物活性  050
2.4.1 納米鐵改性生物炭對土壤重金屬生物有效性的調(diào)控  050
2.4.2 鐵錳氧化物改性生物炭對土壤重金屬生物有效性的調(diào)控  055
2.5 含鐵材料和稀土材料調(diào)控耕地土壤砷生物有效性  066
2.5.1 試驗設計  066
2.5.2 含鐵材料和稀土材料對土壤交換態(tài)砷含量和土壤pH 值的影響  067
2.5.3 含鐵材料降低小白菜砷吸收的效果  069
2.5.4 稀土材料降低小白菜砷吸收的效果  070
2.5.5 含鐵材料和稀土材料對小白菜生長狀況的影響  071
2.6 土壤調(diào)理劑調(diào)控耕地土壤鎘生物有效性的持續(xù)性  073
2.6.1 試驗設計  073
2.6.2 土壤調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)和鎘生物有效性的影響  074
2.6.3 土壤調(diào)理劑降低水稻鎘吸收的效果  075
2.6.4 水稻鎘含量與土壤理化性質(zhì)的相關性分析  076
2.6.5 補施土壤調(diào)理劑降低稻米鎘吸收與累積的效果  077
2.6.6 施用土壤調(diào)理劑降低稻米鎘吸收累積的機理  080
參考文獻  081
第3章 拮抗元素調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)重金屬遷移轉(zhuǎn)運  083
3.1 鋅元素  084
3.1.1 基施鋅肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  085
3.1.2 葉面噴施鋅肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  091
3.2 硅元素  096
3.2.1 基施硅肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  096
3.2.2 基施硅肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)砷遷移轉(zhuǎn)運  100
3.3 鐵和錳元素  105
3.3.1 基施含鐵材料調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  105
3.3.2 外源鐵錳誘導根表鐵膜形成對水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運的影響  112
3.4 鈣和鎂元素  119
3.4.1 施鈣調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  120
3.4.2 施鎂調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  123
3.4.3 鹽基離子調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  137
3.5 磷元素  142
3.5.1 外源磷調(diào)控水稻生長和鎘吸收累積  143
3.5.2 外源磷調(diào)控下水稻鎘吸收累積的關鍵生育期  148
參考文獻  156
第4章 農(nóng)藝措施調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)重金屬遷移轉(zhuǎn)運  162
4.1 水分管理  163
4.1.1 水分管理調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  164
4.1.2 水分管理調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)砷遷移轉(zhuǎn)運  170
4.2 肥料管理  174
4.2.1 鈣鎂磷肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  175
4.2.2 菜籽餅堆肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  182
4.3 葉面阻控劑  185
4.3.1 葉面噴施鋅錳調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  186
4.3.2 葉面噴施氨基酸和鋅肥調(diào)控土壤- 水稻系統(tǒng)鎘遷移轉(zhuǎn)運  193
4.4 鎘低積累水稻品種與秸稈移除  198
4.4.1 不同水稻品種對重金屬在水稻植株中累積和分配的影響  198
4.4.2 秸稈移除對土壤鎘生物有效性及水稻鎘累積的影響  208
參考文獻  212
第5章 鎘污染耕地水稻安全種植技術  216
5.1 “淹水灌溉 土壤調(diào)理劑”組合技術  217
5.1.1 試驗設計  218
5.1.2 組合技術對土壤理化性質(zhì)和鎘生物有效性的影響  218
5.1.3 組合技術對水稻鎘吸收累積的影響  219
5.1.4 組合技術對水稻鎘富集能力的影響  219
5.2 “土壤調(diào)理劑 鋅肥調(diào)控”組合技術  221
5.2.1 試驗設計  222
5.2.2 組合技術對土壤理化性質(zhì)的影響  223
5.2.3 組合技術對土壤鎘鋅有效態(tài)含量的影響  224
5.2.4 組合技術對水稻鎘吸收累積的影響  225
5.3 “土壤調(diào)理劑 葉面噴施硅肥 土壤基施硅肥”組合技術  227
5.3.1 試驗設計  228
5.3.2 組合技術對土壤鎘生物有效性的影響  229
5.3.3 組合技術對水稻鎘吸收累積的影響  229
5.4 含鋅灌溉水關鍵生育期施用技術  231
5.4.1 試驗設計  231
5.4.2 含鋅灌溉水對水稻生長的影響  232
5.4.3 含鋅灌溉水對水稻根表鐵膜重金屬含量的影響  233
5.4.4 含鋅灌溉水對土壤孔隙水重金屬含量的影響  233
5.4.5 含鋅灌溉水對水稻重金屬含量的影響  233
5.5 組配調(diào)理劑關鍵生育期施用技術  236
5.5.1 試驗設計  236
5.5.2 組配調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)和重金屬生物有效性的影響  237
5.5.3 組配調(diào)理劑對水稻重金屬吸收累積的影響  237
參考文獻  239
第6章 鎘砷復合污染耕地水稻安全種植技術  243
6.1 富硅谷殼灰調(diào)理劑  244
6.1.1 試驗設計  245
6.1.2 富硅谷殼灰的掃描電鏡和傅里葉變換紅外光譜分析  245
6.1.3 富硅谷殼灰對土壤理化性質(zhì)的影響  246
6.1.4 富硅谷殼灰對土壤鎘砷賦存形態(tài)的影響  247
6.1.5 富硅谷殼灰對稻米鎘砷含量的影響  248
6.2 鈣鐵基組配調(diào)理劑  249
6.2.1 試驗設計  250
6.2.2 鈣鐵基調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)的影響  251
6.2.3 鈣鐵基調(diào)理劑對土壤TCLP 提取態(tài)鎘砷含量的影響  252
6.2.4 鈣鐵基調(diào)理劑對水稻根表鐵膜中鎘砷含量的影響  254
6.2.5 鈣鐵基調(diào)理劑對稻米鎘砷含量的影響  255
6.3 “石灰石 海泡石 二氧化鈦”和“石灰石 海泡石 硫酸鐵”組配調(diào)理劑  257
6.3.1 試驗設計  257
6.3.2 組配調(diào)理劑對土壤pH 值和重金屬生物有效性的影響  258
6.3.3 組配調(diào)理劑對水稻鎘砷吸收轉(zhuǎn)運的影響  259
6.4 “石灰石 硅藻土 硫酸鐵”三元復合調(diào)理劑  262
6.4.1 試驗設計  263
6.4.2 三元復合調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)及土壤交換態(tài)鎘砷含量的影響  263
6.4.3 三元復合調(diào)理劑對土壤鎘砷賦存形態(tài)的影響  264
6.4.4 三元復合調(diào)理劑對水稻鎘砷吸收累積的影響  265
6.4.5 三元復合調(diào)理劑對水稻根表鐵膜鎘砷含量的影響  266
6.5 “堿性材料 鐵粉”組配調(diào)理劑  268
6.5.1 試驗設計  268
6.5.2 組配調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)的影響  269
6.5.3 組配調(diào)理劑對水稻不同生育期土壤鎘砷形態(tài)的影響  271
6.5.4 組配調(diào)理劑對水稻生長和鎘砷吸收累積的影響  274
6.6 “水分管理 葉面噴施硅肥”組合技術  275
6.6.1 試驗設計  276
6.6.2 組合技術對土壤鎘砷生物有效性的影響  277
6.6.3 組合技術對水稻鎘吸收的影響  278
6.6.4 組合技術對水稻砷吸收的影響  280
6.6.5 組合技術對水稻鎘砷轉(zhuǎn)運的影響  282
6.7 “土壤調(diào)理劑 硅肥調(diào)控”組合技術  284
6.7.1 試驗設計  285
6.7.2 組合技術對土壤理化性質(zhì)的影響  285
6.7.3 組合技術對土壤鎘砷生物有效性的影響  288
6.7.4 組合技術對水稻鎘砷含量的影響  291
6.8 “堿性物質(zhì) 水分管理”組合技術  296
6.8.1 試驗設計  296
6.8.2 組合技術對土壤鎘砷生物有效性的影響  297
6.8.3 組合技術對水稻生長的影響  297
6.8.4 組合技術對水稻根表鐵膜鉛鎘砷含量的影響  298
6.8.5 組合技術對稻米鉛鎘砷吸收累積的影響  299
參考文獻  300
第7章  重金屬污染耕地可食用農(nóng)作物種植結(jié)構調(diào)整與安全種植技術  304
7.1 玉米  305
7.1.1 鎘污染耕地玉米響應差異和替代種植潛力  306
7.1.2 鎘砷污染耕地玉米響應差異和替代種植潛力  311
7.2 油菜  316
7.2.1 鎘鉛污染耕地油菜響應差異和替代種植潛力  316
7.2.2 鎘鉛砷污染耕地油菜響應差異和替代種植潛力  319
7.3 紅薯  324
7.3.1 鎘污染耕地紅薯響應差異和替代種植潛力  324
7.3.2 鎘污染耕地紅薯安全種植技術  328
7.4 蔬菜  332
7.4.1 試驗設計  332
7.4.2 土壤調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)的影響  332
7.4.3 土壤調(diào)理劑對土壤重金屬生物有效性的影響  333
7.4.4 土壤調(diào)理劑對蔬菜生物量和可食部位重金屬含量的影響  335
參考文獻  337
第8章 重金屬污染耕地經(jīng)濟作物種植與修復  340
8.1 麻類植物  342
8.1.1 試驗設計  342
8.1.2 不同紅麻品種對鎘的吸收與富集移除差異  342
8.1.3 不同黃麻品種對鎘的吸收與富集移除差異  343
8.1.4 不同大麻品種對鎘的吸收與富集移除差異  345
8.2 甜高粱  346
8.2.1 試驗設計  346
8.2.2 檸檬酸對甜高粱的生長性狀和生物量的影響  347
8.2.3 檸檬酸對甜高粱根際土壤pH 值和有機質(zhì)含量的影響  348
8.2.4 檸檬酸對甜高粱根際土壤鎘總量和鎘賦存形態(tài)的影響  348
8.2.5 檸檬酸對甜高粱各部位鎘含量和累積量的影響  350
8.3 象草和巨菌草  353
8.3.1 試驗設計  353
8.3.2 象草植物修復效果  353
8.3.3 巨菌草植物修復效果  356
8.4 象草鎘富集移除技術與修復效果  356
8.4.1 試驗設計  356
8.4.2 施用酒石酸聯(lián)合刈割強化象草鎘吸收累積的效果  358
8.4.3 不同酒石酸施用方式強化象草植物修復治理效果  361
8.4.4 施用肥料強化象草鎘吸收累積的效果  364
參考文獻  367
第9章 農(nóng)作物秸稈資源化利用技術  369
9.1 秸稈不同資源化利用途徑  370
9.1.1 秸稈“五化”利用  370
9.1.2 資源化利用對秸稈原料的要求  371
9.1.3 嚴格管控區(qū)富鎘秸稈資源化利用指南  372
9.1.4 富鎘秸稈資源化前處置技術流程  373
9.2 纖維類作物秸稈生產(chǎn)生物基復合板材木塑  375
9.2.1 不同增容助劑對木塑地板強度的影響  375
9.2.2 不同超分散助劑對地板強度的影響  376
9.2.3 木塑板材生產(chǎn)配方調(diào)試與工藝參數(shù)優(yōu)化  377
9.2.4 木塑板材生產(chǎn)線組裝與調(diào)試  378
9.3 甜高粱和象草秸稈發(fā)酵生產(chǎn)纖維乙醇  380
9.3.1 甜高粱和象草汁液發(fā)酵制乙醇工藝  381
9.3.2 甜高粱秸稈制備乙醇工藝  382
9.3.3 象草秸稈制備纖維乙醇工藝  385
9.3.4 甜高粱和象草秸稈制備乙醇生產(chǎn)線組裝  387
9.4 象草秸稈鎘脫除后生產(chǎn)飼料  391
9.4.1 萃取劑脫鎘象草秸稈生產(chǎn)飼料  391
9.4.2 發(fā)酵脫鎘象草秸稈生產(chǎn)飼料  393
參考文獻  398
第10章 典型應用案例分析  399
10.1 湘中某中輕度鎘污染稻田安全利用項目案例  400
10.1.1 案例概況  401
10.1.2 項目區(qū)基本情況  401
10.1.3 技術實施  403
10.1.4 效果分析  407
10.1.5 案例總結(jié)  408
10.2 湘北某鎘污染農(nóng)田安全利用與土壤鎘移除修復項目案例  408
10.2.1 案例概況  409
10.2.2 項目區(qū)基本情況  409
10.2.3 技術實施  411
10.2.4 效果分析  413
10.2.5 案例總結(jié)  414
10.3 湘南某鎘砷復合污染農(nóng)田修復治理項目案例  414
10.3.1 案例概況  414
10.3.2 項目區(qū)基本情況  415
10.3.3 技術實施  419
10.3.4 效果分析  422
10.3.5 案例總結(jié)  423
10.4 廣西某地重金屬輕度污染耕地修復治理項目案例  423
10.4.1 案例概況  424
10.4.2 項目區(qū)基本情況  424
10.4.3 技術實施  426
10.4.4 效果分析  429
10.4.5 案例總結(jié)  430
10.5 鎘重度污染耕地“油菜- 紅薯”輪作安全種植技術應用案例  430
10.5.1 案例概況  430
10.5.2 項目區(qū)基本概況  431
10.5.3 技術實施  432
10.5.4 效果分析  435
10.5.5 案例總結(jié)  438
10.6 重金屬重度污染耕地“油菜- 甜高粱/ 紅麻”富集移除技術應用案例  438
10.6.1 案例概況  438
10.6.2 項目區(qū)基本概況  439
10.6.3 技術實施  439
10.6.4 耕地重金屬富集移除“油菜- 甜高粱”輪作技術效果分析  441
10.6.5 耕地重金屬富集移除“油菜- 紅麻”輪作技術效果分析  445
10.6.6 案例總結(jié)  449
參考文獻  450