镉对不同硝酸盐累积型小白菜及根际土壤氮素转化的影响

镉污染是农业生态和农产品安全的重大威胁。采用盆栽方法,对比分析硝酸盐高、低累积型品种的小白菜Brassica chinens(前者为品种H,抗病矮脚黄;后者为品种L,金夏时青梗菜)对镉污染的响应,探究不同镉水平对小白菜-土壤系统氮素吸收和转化效应,以期为城郊蔬菜的安全生产提供依据。结果表明,在土壤镉质量分数为0~0.5 mg·kg-1时,小白菜生长不受影响,品种间氮素累积量为品种H品种L。随着镉质量分数的增加,2个品种小白菜生物量均显著降低,品种H单株鲜质量最大降幅达20%,表现更为敏感。镉质量分数高于0.5 mg·kg-1时,显著降低了品种H的氮素吸收和利用,而对低累积品种影响不显著。2个品种小白菜体内硝酸盐含量均在较低的镉质量分数(0.5~1.0 mg·kg-1)处理下有所降低,而当镉质量分数达5.0 mg·kg-1时有所增加,同样是品种H表现更为敏感。随着镉污染水平的增加,小白菜体内镉积累量显著增加,其中品种H在镉质量分数达5.0 mg·kg-1时,累积速率明显降低。通过一元二次模型拟合镉和土壤无机氮质量分数可以得出,镉质量分数为7.1 mg·kg-1时,2个品种小白菜土壤无机氮质量分数均达到最高,分别为34.83和23.73 mg·kg-1。不同品种小白菜在镉污染水平较低时,均具有一定的抗性,而随着镉含量的增加,不同品种对镉毒害响应不同。因此,城郊土壤不同镉污染区域小白菜的种植可依据其品种特性进行选择,从而为蔬菜的生长和土壤的改良提供保障。     

典型菜地土壤汞在小白菜和胡萝卜可食部位的富集规律

对广东省蔬菜种植面积较大的10个城市典型菜地土壤和蔬菜（小白菜和胡萝卜）对应采样,分析217个蔬菜可食部位中重金属汞（Hg）质量分数及对应土壤中Hg全量和有效态质量分数,研究大田条件下小白菜和胡萝卜可食部位富集Hg的规律。结果表明,广东省菜地土壤存在一定的Hg污染,约20％的土壤超过国家土壤环境质量标准（GBl5618－1995）中二级标准值,但小白菜和胡萝卜中Hg质量分数较低,均值分别为0．0012和0．0013mg·kg-1,仅2个小白菜样品Hg质量分数超过国家食品卫生标准《食品中污染物限量》（GB2762-2005）中的限值0．01mg·kg-1。TGA提取的土壤有效态Hg质量分数与土壤Hg全量显著正相关,TGA提取Hg量仅占土壤总Hg质量分数的3％-4％。小白菜和胡萝卜对Hg的富集系数分别为0．90％和0．94％,表明土壤中绝大部分的Hg不易转化迁移、为蔬菜吸收。小白菜和胡萝卜可食部位Hg质量分数与土壤中Hg全量和有效态质量分数均存在显著的线性关系,其中蔬菜与土壤Hg有效态质量分数的关系优于其与土壤Hg全量的关系。依据国家食品卫生标准,通过拟合回归方程计算出的保障小白菜和胡萝b质量安全的菜地土壤Hg有效态质量分数临界值分别为O．038和0．063mg·kg-1。计算出的土壤Hg全量临界值远大于我国现行土壤环境质量标准的二级标准值,表明该标准值对于保障广东省小白菜和胡萝b质量安全来说可能过于严格。     

蚯蚓在植物修复铜、镉污染土壤中的作用

以红壤和高砂土为供试土壤,分别加入3个浓度的重金属铜离子Cu2 (100,200,400 mg kg-1)或镉离子Cd2 (5,10,20 mg kg-1),每钵接种6条蚯蚓(Pheretimasp.),种植黑麦草(Lolium multiflorum),以不加蚯蚓为对照(CK),研究蚯蚓活动对Cu、Cd污染土壤中黑麦草生长及铜、镉生物有效性的影响.结果表明,添加蚯蚓显著提高了Cu2 、Cd2 污染的高砂土中黑麦草地上部分的生物量,增幅为33%~96%;仅增加了Cu2 污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分的生物量;添加蚯蚓显著增加了两种土壤中速效N的含量,促进了黑麦草地上部分对N的吸收,对速效P、K的含量以及黑麦草中P、K含量无显著影响;添加蚯蚓显著提高了红壤中铜(Cu)、镉(Cd)DTPA提取态的含量,对高砂土中DTPA提取态Cu、Cd的含量无显著影响;增加了高砂土中和添加Cu污染浓度低于200 mg kg-1的红壤中黑麦草地上部分吸收Cu的总量,而对黑麦草吸收Cd的量无显著影响.加入蚯蚓可以不同程度地改善植物修复技术应用中受制的两个主要因素.表4参30     

潮土中磷锌交互作用机制探讨及磷对锌吸附-解吸的影响

采用室内培养和吸附解吸两种方法,探讨了潮土中磷、锌交互作用机制。结果表明：土壤中DTPA提取态锌质量分数随添加锌量的增加而增加,低磷质量分数处理可提高土壤锌有效性,但高磷质量分数处理却降低了土壤锌的有效性;土壤速效磷质量分数均随锌添加量的增加而有所降低。在施锌25 mg.kg-1背景下,土壤中DTPA提取态锌质量分数随施磷质量分数的增加呈先增加后降低趋势,在添加磷量小于180 mg.kg-1时,土壤DTPA提取态锌质量分数显著地高于其他处理,但随添加磷量的增加,土壤DTPA提取态锌质量分数显著降低,当磷添加量大于540 mg.kg-1时,土壤DTPA提取态锌质量分数明显低于其他磷处理,说明当添加磷量小于180 mg.kg-1时,磷提高土壤中锌有效性的主要机制是二者竞争吸附土壤胶体表面吸附点位的竞争机制;当添加磷量大小540 mg.kg-1时,磷影响锌有效性的主要机制为沉淀作用。在土壤施磷量为180 mg.kg-1时,随添加锌质量分数的提高,土壤中速效磷质量分数呈先升高后降低趋势。吸附-解吸研究表明,随土壤中速效磷质量分数的提高（27.60~2773.86 mg.kg-1）,土壤对锌的吸附量先降低再增加,而KCl解吸的锌量却是先增加再降低。因此潮土中磷锌交互作用机制为,土壤中磷和锌质量分数均较低时,磷与锌有效性呈协同作用;当磷或锌质量分数过高时,协同作用减弱;磷和锌质量分数再增加二者的有效性将出现拮抗作用。     

长期不同施肥对红壤Cu和Cd含量及活化率的影响

对始于1990年的红壤旱地施肥长期定位试验的6个处理包括对照(不施肥,CK)、施氮(N)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(M)的历年耕层土壤重金属Cu和Cd全量和有效态含量进行分析,以阐睨长期不同施肥条件下红壤Cu、Cd含量及活化率变化特征.结果表明,16 a连续不施肥或施用化肥(N/NP/NPK)条件下土壤Cu、Cd全量和有效态含量基本保持不变;Cu活化率随施肥时间变化不显著,但Cd的活化率在施肥后期(1996-2006)呈明显上升趋势,在施氮处理上高达95.7%;不施肥和配施化肥下Cd的活化率与土壤pH值呈极显著负相关.化肥配施有机肥(NPKM)和单施有机肥处理(M)的土壤中Cu、Cd全量和有效态含量及其活化率随时间均呈显著上升趋势;土壤Cd含量从1990年的0.12 mg·kg-1 上升为2006年的1.31～1.48 mg·kg-1,平均年上升0.08～0.09 mg·kg-1;土壤有效态Cd含量2006年达到0.53～0.58 mg·kg-1,为1990年的18.0～19.9倍;Cd活化率与土壤有机质含量呈显著正相关.长期施用有机肥红壤Cu、Cd含量超标严重,土壤Cu和Cd全量之间达极显著相关(r=0.887**,n=30),其来源具有一致性,有机肥为环境带来的风险应予以重视.     

秸秆生物炭修复电镀厂污染土壤的效果和作用机理初探

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,利用秸秆生物炭对污染土壤进行稳定化试验,研究不同生物炭添加量(0、10、30、50、70和100 g.kg-1)条件下土壤中重金属全量和形态变化。结果表明,秸秆生物炭能够改变污染土壤中重金属的形态分布,对该污染土壤有明显的稳定化作用。其中对铬的作用效果最明显,随生物炭添加量的增加,残渣态铬含量明显上升,100 g.kg-1生物炭添加量处理残渣态铬含量较对照(1 098.75 mg.kg-1)增幅最大,增加59.51 mg.kg-1;对铜和镍的稳定化效果受添加量的影响,当生物炭添加量分别在70和30g.kg-1以上时,对铜和镍有一定稳定化作用;对该污染土壤中锌则无明显稳定化作用。当生物炭添加量为50 g.kg-1时,4种重金属残渣态总量较对照(1 745 mg.kg-1)明显增加,为1 805.95 mg.kg-1,添加量也较为合理。     

不同氮形态对龙葵镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响

以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)为材料研究了不同氮形态对其镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用龙葵进行植物冶金和镉污染土壤修复提供理论依据。采用龙葵室内盆栽控制试验,采用不同浓度3种氮形态[铵态氮NH_4_2SO_4、硝态氮NaNO_3、硝态-铵态氮NH_4NO_3]处理,以植株生长为重要参考,研究其对镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响。结果表明,(1)镉(10~160 mg·kg~(-1))显著影响龙葵生长,降低生物量积累;外施3种形态氮均能缓解40 mg·kg~(-1)镉毒害,提高地上部生物量、叶绿素含量和镉累积量,且铵态氮对生物量增产与镉累积效果优于其他形态氮肥,其中400mg·kg~(-1)的NH_4_2SO_4最为明显。(2)植株叶片过氧化氢(H_2O_2)水平随施铵态氮和铵态-硝态氮量增加而降低,随施硝态氮量增加而先降后升。(3)过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)随施硝态氮与硝态-铵态氮浓度增加而减低,超氧化物歧化酶(SOD)活性随施硝态氮量增加先升后降;POD活性随施加铵态氮浓度增加而逐渐升高,显示铵态氮能显著提升幼苗抗氧化能力。(4)随硝态氮施加量增加,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性先升后降;而GS活性在铵态氮施加量为100 mg·kg~(-1)时达到最大,随后逐渐降低。同时,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随着3种不同形态氮施加量的增加逐渐降低。从植物修复角度出发,铵态氮对龙葵的强化修复效果优于硝态氮与硝态-铵态氮,尤其是400 mg·kg~(-1)的NH_4~+为龙葵镉修复的最佳浓度。     

施氮对植物生长、硝态氮累积及土壤硝态氮残留的影响

施用N肥可提高叶类蔬菜的产量,但施用过量也会造成土壤N污染。为了研究当年施肥量对作物硝态氮累积及土壤无机氮残留量的影响,采用土壤盆栽试验,研究了5个施氮水平下3种叶类蔬菜(油菜、小白菜、菠菜)的生长、硝态氮累积和土壤硝态氮残留的变化。结果表明,施氮过高抑制了植物的生长,其中对菠菜的抑制作用最强。3种蔬菜硝态氮累积对施N的反应不同,油菜在施N0.40g时硝态氮含量达到最高,为N1742.2μg·g-1FW;小白菜在0.60g最高,为N1635.6μg·g-1FW;而菠菜则在0.80g最高,为N865.2μg·g-1FW。施N量与土壤硝态氮残留量之间呈显著正相关关系,说明施氮量越高土壤中硝态氮的残余就越大,对土壤的污染就越严重。     

施硅对污染土壤中铬形态及其生物有效性的影响

关于硅对蔬菜重金属生物有效性和对菜田土壤重金属铬形态影响的问题的研究目前仍嫌较少,该文采用盆栽试验结果讨论了在铬污染菜田土壤上施不同量硅对铬形态和蔬菜生物有效性的影响作用.研究表明,在铬污染条件下,施可溶性硅酸盐,与对照相比,土壤的交换态铬含量降低,而沉淀态铬和残渣态铬含量提高,因而可降低铬的蔬菜生物有效性,使小白菜(Brassica chinensis)体内的铬含量明显降低.同时还可使小白菜的生物量显著提高.     

我国典型土壤上重金属污染对番茄根伸长的抑制毒性效应

采用盆栽试验观测了我国3种典型土壤——黄泥土、褐土、红壤上不同重金属(铜、锌、铅)作用下敏感植物番茄的根伸长,其中黄泥土和褐土上重金属添加量范围为Cu(0～2000mg·kg-1)、Zn(0～4000mg·kg-1)和Pb(0～5000mg·kg-1),红壤上为Cu(0～400mg·kg-1)、Zn(0～750mg·kg-1)和Pb(0～2000mg·kg-1).对不同土壤上Cu、Zn、Pb对番茄的根伸长抑制率进行了比较,以阐明不同土壤上重金属种类及用量对蔬菜根生长的抑制及毒性效应.结果表明,相同Cu、Zn、Pb污染水平(添加量)下,土壤中重金属对番茄的根伸长抑制率大小顺序基本表现为:红壤>黄泥土>褐土.番茄对红壤中的重金属最敏感,其次是黄泥土,再次是褐土.番茄对不同重金属的毒性响应不同,对Cu最敏感,Zn和Pb次之.土壤中有效态重金属含量与番茄根伸长呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)负相关,表明有效态重金属含量是影响蔬菜根伸长的重要因素.