Published October 1, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Meta-analysis of the effects of liming on soil pH and cadmium accumulation in crops

Creators

  • 1. Institute of Subtropical Agriculture
  • 2. Chinese Academy of Sciences
  • 3. University of Chinese Academy of Sciences
  • 4. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture
  • 5. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

Increasing cadmium (Cd) contamination in agricultural fields has resulted in a higher risk of Cd accumulation in the food chain. Lime addition can mitigate soil acidification and reduce Cd accumulation in crops cultured in Cd-contaminated soil. To determine key factors controlling the outcomes of liming in reducing Cd accumulation and enhancing soil pH, we performed a meta-analysis using previously published data from field and pot experiments. The results indicated that the liming showed positive effect sizes on the soil pH but negative effect sizes on Cd accumulation in crops, indicating the addition of different lime materials could enhance soil pH and reduce Cd accumulation in crops. The effect sizes of liming on soil pH under pot experimental conditions were higher than that under field experimental conditions, however, the effect sizes of application types and amount of limes on soil pH did not significantly differ between their individual different levels. Under a low background value of soil pH, SOM, CEC and clay, the addition of limes showed a significantly higher effect size on soil pH when compared to their individual higher soil background value, suggesting that the lower background values of soil pH, SOM, CEC and clay might facilitate the outcomes of liming to enhance soil pH. The experiment patterns, crop types and lime application amounts showed a limit effect on the outcomes of liming to reduce the shoot and grain Cd concentrations in crops. The lime types only showed a significant effect size on the shoot Cd accumulation but not on the grain Cd accumulation, in which the CaCO3 had the highest effect size (absolute value, the same below) followed by Ca(OH)2 and CaO. The low soil background values of total Cd concentration and CEC content, but a high soil SOM background content might facilitate the outcomes of liming to reduce the shoot Cd concentration in crops. However, only the background value of soil clay content showed a significantly negative effect size on the grain Cd accumulation, where a high soil clay content had a higher effect size than a low soil clay content. These findings provide useful knowledge about the effects of experiment patterns, crop types, soil conditions, lime types and lime addition amounts on the efficiency of liming in enhancing soil pH and decrease crop Cd concentration.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أدت زيادة تلوث الكادميوم في الحقول الزراعية إلى زيادة خطر تراكم الكادميوم في السلسلة الغذائية. يمكن أن تخفف إضافة الجير من تحمض التربة وتقلل من تراكم السد في المحاصيل المستزرعة في التربة الملوثة بالسد. لتحديد العوامل الرئيسية التي تتحكم في نتائج الحد من تراكم القرص المضغوط وتعزيز درجة حموضة التربة، أجرينا تحليلًا تلويًا باستخدام البيانات المنشورة مسبقًا من التجارب الميدانية والتجارب الوعائية. أشارت النتائج إلى أن الحد أظهر أحجامًا ذات تأثير إيجابي على درجة حموضة التربة ولكن أحجام التأثير السلبي على تراكم الأقراص المضغوطة في المحاصيل، مما يشير إلى أن إضافة مواد جير مختلفة يمكن أن يعزز درجة حموضة التربة ويقلل من تراكم الأقراص المضغوطة في المحاصيل. كانت أحجام تأثير الترطيب على درجة الحموضة في التربة في ظل الظروف التجريبية للوعاء أعلى من تلك الموجودة في ظل الظروف التجريبية الميدانية، ومع ذلك، فإن أحجام تأثير أنواع التطبيق وكمية الجير على درجة الحموضة في التربة لم تختلف اختلافًا كبيرًا بين مستوياتها المختلفة الفردية. تحت قيمة خلفية منخفضة من الرقم الهيدروجيني للتربة، SOM، CEC والطين، أظهرت إضافة الجير حجم تأثير أعلى بكثير على الرقم الهيدروجيني للتربة عند مقارنتها بقيمة خلفية التربة الأعلى الفردية، مما يشير إلى أن قيم الخلفية المنخفضة من الرقم الهيدروجيني للتربة، SOM، CEC والطين قد تسهل نتائج الجير لتعزيز الرقم الهيدروجيني للتربة. أظهرت أنماط التجربة وأنواع المحاصيل وكميات تطبيق الجير تأثيرًا محدودًا على نتائج الحد لتقليل تركيزات القرص المضغوط للحبوب والحبوب في المحاصيل. أظهرت أنواع الجير فقط حجم تأثير كبير على تراكم القرص المضغوط ولكن ليس على تراكم القرص المضغوط للحبوب، حيث كان لـ CaCO3 أعلى حجم تأثير (القيمة المطلقة، نفس الشيء أدناه) يليه Ca(OH)2 و CaO. قد تسهل قيم خلفية التربة المنخفضة لتركيز القرص المضغوط الكلي ومحتوى CEC، ولكن محتوى خلفية SOM العالي للتربة من نتائج LIMING لتقليل تركيز القرص المضغوط في المحاصيل. ومع ذلك، أظهرت القيمة الأساسية لمحتوى طين التربة فقط حجم تأثير سلبي كبير على تراكم الأقراص المضغوطة للحبوب، حيث كان لمحتوى طين التربة المرتفع حجم تأثير أعلى من محتوى طين التربة المنخفض. توفر هذه النتائج معرفة مفيدة حول تأثيرات أنماط التجربة وأنواع المحاصيل وظروف التربة وأنواع الجير وكميات إضافة الجير على كفاءة الجير في تعزيز درجة حموضة التربة وتقليل تركيز القرص المضغوط للمحاصيل.

Translated Description (French)

L'augmentation de la contamination par le cadmium (Cd) dans les champs agricoles a entraîné un risque plus élevé d'accumulation de Cd dans la chaîne alimentaire. L'ajout de chaux peut atténuer l'acidification du sol et réduire l'accumulation de Cd dans les cultures cultivées dans un sol contaminé par le Cd. Pour déterminer les facteurs clés contrôlant les résultats du chaulage dans la réduction de l'accumulation de Cd et l'amélioration du pH du sol, nous avons effectué une méta-analyse à l'aide de données précédemment publiées provenant d'expériences sur le terrain et en pot. Les résultats ont indiqué que le chaulage a montré des tailles d'effet positif sur le pH du sol, mais des tailles d'effet négatif sur l'accumulation de Cd dans les cultures, indiquant que l'ajout de différents matériaux à base de chaux pourrait améliorer le pH du sol et réduire l'accumulation de Cd dans les cultures. Les tailles d'effet du chaulage sur le pH du sol dans des conditions expérimentales en pot étaient plus élevées que dans des conditions expérimentales sur le terrain, cependant, les tailles d'effet des types d'application et la quantité de chaux sur le pH du sol ne différaient pas significativement entre leurs différents niveaux individuels. Sous une faible valeur de fond du pH du sol, de la SOM, de la CEC et de l'argile, l'ajout de limes a montré une taille d'effet significativement plus élevée sur le pH du sol par rapport à leur valeur de fond individuelle plus élevée, ce qui suggère que les valeurs de fond plus faibles du pH du sol, de la SOM, de la CEC et de l'argile pourraient faciliter les résultats du chaulage pour améliorer le pH du sol. Les modèles expérimentaux, les types de cultures et les quantités d'application de chaux ont montré un effet limite sur les résultats du chaulage pour réduire les concentrations de Cd des pousses et des grains dans les cultures. Les types de chaux n'ont montré qu'une taille d'effet significative sur l'accumulation de Cd dans les pousses, mais pas sur l'accumulation de Cd dans les grains, dans lesquels le CaCO3 avait la taille d'effet la plus élevée (valeur absolue, identique ci-dessous), suivi du Ca(OH)2 et du CaO. Les faibles valeurs de fond du sol de la concentration totale en Cd et de la teneur en CEC, mais une teneur élevée en SOM du sol pourrait faciliter les résultats du chaulage pour réduire la concentration en Cd des pousses dans les cultures. Cependant, seule la valeur de fond de la teneur en argile du sol a montré une taille d'effet significativement négative sur l'accumulation de Cd du grain, où une teneur élevée en argile du sol avait une taille d'effet plus élevée qu'une faible teneur en argile du sol. Ces résultats fournissent des connaissances utiles sur les effets des modèles d'expérience, des types de cultures, des conditions du sol, des types de chaux et des quantités d'addition de chaux sur l'efficacité du chaulage pour améliorer le pH du sol et diminuer la concentration de Cd des cultures.

Translated Description (Spanish)

El aumento de la contaminación por cadmio (Cd) en los campos agrícolas ha dado lugar a un mayor riesgo de acumulación de Cd en la cadena alimentaria. La adición de cal puede mitigar la acidificación del suelo y reducir la acumulación de Cd en cultivos cultivados en suelos contaminados con Cd. Para determinar los factores clave que controlan los resultados del encalado en la reducción de la acumulación de Cd y la mejora del pH del suelo, realizamos un metanálisis utilizando datos publicados previamente de experimentos de campo y en maceta. Los resultados indicaron que el encalado mostró tamaños de efecto positivo en el pH del suelo, pero tamaños de efecto negativo en la acumulación de Cd en los cultivos, lo que indica que la adición de diferentes materiales de cal podría mejorar el pH del suelo y reducir la acumulación de Cd en los cultivos. Los tamaños de efecto del encalado en el pH del suelo en condiciones experimentales de maceta fueron más altos que en condiciones experimentales de campo, sin embargo, los tamaños de efecto de los tipos de aplicación y la cantidad de cales en el pH del suelo no difirieron significativamente entre sus diferentes niveles individuales. Bajo un valor de fondo bajo de pH del suelo, SOM, CEC y arcilla, la adición de cales mostró un tamaño de efecto significativamente mayor sobre el pH del suelo en comparación con su valor de fondo del suelo individual más alto, lo que sugiere que los valores de fondo más bajos de pH del suelo, SOM, CEC y arcilla podrían facilitar los resultados del encalado para mejorar el pH del suelo. Los patrones experimentales, los tipos de cultivo y las cantidades de aplicación de cal mostraron un efecto límite en los resultados del encalado para reducir las concentraciones de Cd de brotes y granos en los cultivos. Los tipos de cal solo mostraron un tamaño de efecto significativo en la acumulación de Cd de brote pero no en la acumulación de Cd de grano, en la que el CaCO3 tuvo el tamaño de efecto más alto (valor absoluto, el mismo a continuación) seguido de Ca(OH)2 y CaO. Los bajos valores de fondo del suelo de la concentración total de Cd y el contenido de CEC, pero un alto contenido de fondo de SOM del suelo podrían facilitar los resultados del encalado para reducir la concentración de Cd de los brotes en los cultivos. Sin embargo, solo el valor de fondo del contenido de arcilla del suelo mostró un tamaño de efecto significativamente negativo en la acumulación de Cd del grano, donde un alto contenido de arcilla del suelo tuvo un tamaño de efecto más alto que un bajo contenido de arcilla del suelo. Estos hallazgos proporcionan un conocimiento útil sobre los efectos de los patrones experimentales, los tipos de cultivos, las condiciones del suelo, los tipos de cal y las cantidades de adición de cal sobre la eficiencia del encalado para mejorar el pH del suelo y disminuir la concentración de Cd en los cultivos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل التلوي لتأثيرات الترطيب على درجة حموضة التربة وتراكم الكادميوم في المحاصيل
Translated title (French)
Méta-analyse des effets du chaulage sur le pH du sol et l'accumulation de cadmium dans les cultures
Translated title (Spanish)
Metaanálisis de los efectos del encalado sobre el pH del suelo y la acumulación de cadmio en los cultivos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3191862234
DOI
10.1016/j.ecoenv.2021.112621

Is supplement to
https://openalex.org/W90676632 (Other)
https://openalex.org/W4307743408 (Other)
https://openalex.org/W4291209178 (Other)
https://openalex.org/W2966788359 (Other)
https://openalex.org/W2901168496 (Other)
https://openalex.org/W2886579119 (Other)
https://openalex.org/W2373845127 (Other)
https://openalex.org/W2092775798 (Other)
https://openalex.org/W1986593985 (Other)
https://openalex.org/W1479787864 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W109848431
  • https://openalex.org/W1510166773
  • https://openalex.org/W1566391996
  • https://openalex.org/W1965562848
  • https://openalex.org/W1967857296
  • https://openalex.org/W1968051693
  • https://openalex.org/W1979717945
  • https://openalex.org/W1989656603
  • https://openalex.org/W1998148023
  • https://openalex.org/W2002964085
  • https://openalex.org/W2005541578
  • https://openalex.org/W2006546769
  • https://openalex.org/W2010078122
  • https://openalex.org/W2014561469
  • https://openalex.org/W2024356586
  • https://openalex.org/W2029436478
  • https://openalex.org/W2031720269
  • https://openalex.org/W2041305657
  • https://openalex.org/W2043778196
  • https://openalex.org/W2044072572
  • https://openalex.org/W2044115647
  • https://openalex.org/W2053796498
  • https://openalex.org/W2057492343
  • https://openalex.org/W2065762344
  • https://openalex.org/W2074233838
  • https://openalex.org/W2074241049
  • https://openalex.org/W2075750082
  • https://openalex.org/W2077522104
  • https://openalex.org/W2092672758
  • https://openalex.org/W2098251663
  • https://openalex.org/W2099011564
  • https://openalex.org/W2136051327
  • https://openalex.org/W21513175
  • https://openalex.org/W2166187065
  • https://openalex.org/W2211464097
  • https://openalex.org/W2283491265
  • https://openalex.org/W2317200742
  • https://openalex.org/W2336813792
  • https://openalex.org/W2360820150
  • https://openalex.org/W2387347476
  • https://openalex.org/W2440247599
  • https://openalex.org/W2476129851
  • https://openalex.org/W2486637118
  • https://openalex.org/W2513180067
  • https://openalex.org/W2545886142
  • https://openalex.org/W2549321608
  • https://openalex.org/W2556602559
  • https://openalex.org/W2610977391
  • https://openalex.org/W2613356145
  • https://openalex.org/W2739616714
  • https://openalex.org/W2743423301
  • https://openalex.org/W2772308980
  • https://openalex.org/W2789150080
  • https://openalex.org/W2804401277
  • https://openalex.org/W2804548009
  • https://openalex.org/W2811255092
  • https://openalex.org/W286416353
  • https://openalex.org/W2978393955
  • https://openalex.org/W2992967643
  • https://openalex.org/W2999395667
  • https://openalex.org/W2999977984
  • https://openalex.org/W3023022563
  • https://openalex.org/W3084289853
  • https://openalex.org/W329810515
  • https://openalex.org/W3758453
  • https://openalex.org/W4248941179
  • https://openalex.org/W997381520