莴笋根际土壤中铅的有效性

采用温室栽培试验比较莴笋根际与非根际土壤pH、TOC、Pb化学形态和有效Pb含量的变化,研究根际土壤pH、TOC和Pb化学形态变化对土壤Pb有效性的影响,并为低分子有机酸作为提取剂研究土壤Pb植物有效性进行尝试.研究表明,与非根际土壤相比,莴笋根际土壤的pH降低,TOC含量增加.随着土壤Pb处理浓度的增加,根际土壤的酸化作用增强,TOC含量进一步增加.与非根际相比,根际交换态Pb含量较高.随着Pb(NO₃)₂添加量的增加,Pb的形态发生了由残渣态向碳酸盐态和交换态的转化.在土壤风干过程中,Pb的交换态、碳酸盐态和铁锰态增加.由于受到根际酸化作用和TOC结合的影响,根际土壤有效Pb含量高于非根际,并且随着Pb处理浓度的增加,有效铅含量增加.风干土壤有效Pb含量高于新鲜湿润土壤.根际土壤交换态和碳酸盐态Pb含量的变化影响根际土壤Pb有效性.与莴笋体内Pb含量的相关分析的结果表明,用低分子有机酸提取的莴笋根际新鲜湿润土壤中的Pb可以表征土壤Pb对莴笋的有效性.     

大型铜尾矿库区节节草(Hippochaete ramosissimum)根际土壤重金属形态分布与影响因素研究

通过野外调查和实验分析,对安徽省铜陵市铜官山铜尾矿库、狮子山铜尾矿库及狮子山铜尾矿库周边农田3处生长的节节草根际与非根际土壤中重金属(Cu、Cd、Pb、Zn)的形态、含量和分布进行了研究.结果表明,节节草根际与非根际土壤重金属的主要形态分布基本一致,均表现为矿物态含量占据了重金属全量的大部分,而交换态含量偏低.与非根际土壤相比较,根际土壤中交换态、有机态重金属所占比例显著增加,其中Cu的有机结合态所占比例增加了53 25%、Cd、Pb的有机结合态所占比例增加超过17%,Zn则增加了5.67%;与此同时,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量有所下降.统计分析表明,Cu、Cd、Pb、Zn在根际土壤中的形态分布与土壤pH值、有机质含量、植物生长等因素密切相关.     

外源稀土在根际与非根际土壤中的存在形态

采用根际袋法研究了稀土在春小麦根际土壤与非根际土壤中存在形态的差别.结果表明,外源稀土进入土壤后,在根际土壤与非根际土壤中主要以残渣态形式存在,各形态含量的大小顺序为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机质结合态.小麦根系活动明显影响根际土壤中的稀土存在形态,根际土壤中的可交换态和铁锰氧化物结合态含量明显大于非根际土壤中的含量,而碳酸盐结合态有所下降,有机质结合态无明显变化.     

苦丁茶树土壤铅的形态分布及生物有效性研究

采用Tessier连续提取-石墨炉原子吸收光谱法对6种冬青科(Ilex)苦丁茶树土壤中铅的形态分布进行了研究。结果表明:6种冬青科苦丁茶树土壤中铅的形态分布均表现为:.残渣态>有机态>碳酸盐态>铁锰氧化态>可交换态,铅在此类土壤中主要以残渣态和有机态存在,两者总量占土壤中总铅量的90%以上,显示出生物利用性较大的Pb形态含量相应减少。从非根际土壤到根际土壤,6种茶树土壤铅的各种形态的相对含量发生了改变,其改变情况虽各有差异,但总体上呈现出生物有效性较大的碳酸盐态铅和生物有效性居中的铁锰氧化态铅、有机态铅有下降趋势,而难于被植物吸收的残渣态铅含量有上升趋势,表明冬青科苦丁茶树的根际环境具有一定的降低重金属铅污染的阻截作用。     

堆肥对重金属污染土壤Cu、Cd形态变化的影响

通过盆栽茼蒿试验研究了不同堆肥用量对重金属Cu、Cd污染土壤根际土和非根际土中Cu、Cd形态变化的影响.结果表明,随着堆肥用量的增加,非根际土和根际土交换态(含水溶态)Cu含量显著增加,最大值是对照的6.0倍;;有机结合态Cu含量在非根际土中显著升高,而在根际土中则先显著升高后降低,两者最大值是对照处理的1.1倍;;非根际土中无机结合态Cu含量先降低后升高;;非根际土和根际土残渣态Cu含量都先显著增加后基本不变.随着堆肥用量增加,非根际土中交换态(含水溶态)Cd含量显著降低,有机结合态和残渣态Cd含量显著升高,无机结合态Cd含量变化不明显;;根际土中,交换态(含水溶态)Cd含量先降低后升高,有机结合态Cd含量显著上升,无机结合态和残渣态Cd先上升后下降.因此,供试堆肥可作为修复剂减弱Cd的危害,但长期施用会造成Cu的累积,应慎重考虑.     

水稻不同生育期根际及非根际土壤砷形态迁移转化规律

选取湖南某矿区污染稻田土,以盆栽试验的方式,采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)和砷形态分析分级测定法,研究了水稻(Oryza sativa L.)各生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、成熟期)根际和非根际土壤中砷的赋存形态及转化规律.结果表明:1随着水稻生育期的延长,根际及非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均逐渐上升,且非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均高于同时期根际土壤.2水稻各生育期根际和非根际土壤中交换态砷(AE-As)含量均低于水稻种植前,并随着水稻生育期的延长逐渐上升.与水稻种植前相比,铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)和钙型砷(Ca-As)含量在水稻种植后逐渐上升,但并不显著.残渣态砷(O-As)和总砷(T-As)含量在水稻种植后逐渐下降,在根际土壤中下降了37.30%和14.69%,在非根际土壤中分别下降了31.38%、8.67%.3在水稻不同生育期,土壤中各形态砷含量均表现为:残渣态铁型砷铝型砷钙型砷交换态砷.在p H值为5.0~5.8的范围内,各砷形态和砷TCLP提取态含量与p H值之间大都呈极显著或显著正相关,但根际土壤中钙型砷与p H值的相关关系较差.     

Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

大气中CO2体积分数升高对污染土壤中Cu、Cd形态分布及其生物活性的影响

采用OTC-1型开顶式培养箱,模拟研究了CO2体积分数升高对2种小麦的生长以及根际、非根际中Cu和Cd形态分布的影响.结果表明,CO2体积分数的升高显著提高了小麦地上部和地下部生物量,降低了小麦根际和非根际的pH值.临麦2号和宁麦8号小麦地上部干重分别增加了36.9%和25.2%,地下部干重则分别增加了55.1%和59.7%.此外,CO2体积分数升高对不同重金属形态分布的影响随小麦品种和重金属种类的不同而异.在高CO2体积分数条件下,可交换态(F1)Cu和Cd含量显著提高,其中临麦2号根际土壤可交换态Cu和Cd含量分别较对照增加10.6%和29.6%,宁麦8号根际土壤可交换态Cu和Cd分别较对照增加11.0%和20.3%;碳酸盐结合态(F2)Cu和Cd均有所降低,其中宁麦8号和临麦2号根际Cu降低均达极显著(分别降低73.6%和50.0%);铁锰氧化物结合态(F3),有机结合态(F4)和残渣态(F5)Cu和Cd在CO2体积分数升高情况下变化较小.同时CO2体积分数升高还显著增加了2种小麦地上部和地下部铜累积量,增加了临麦2号地上部和地下部镉累积量和宁麦8号地上部镉累积量,但对宁麦8号地下部镉累积量无显著影响.     

污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

镉污染土壤施硒对植物生长及根际镉化学行为的影响

采用根箱培养的方式,研究了在不同镉污染水平(0.5 mg·kg-1、5 mg·kg-1土壤)的酸性黄棕壤中施用外源硒对小白菜生长、光合特性及根际土壤中镉的化学行为影响.结果表明:镉污染土壤中施硒可显著增加小白菜的生物量,增强小白菜叶片的光合速率和蒸腾速率;镉污染严重时,施硒还可提高小白菜的气孔导度;施用适量硒(0.25 mg·kg-1)可显著降低小白菜地上部镉含量,其中镉污染浓度较低(0.5 mg·kg-1)时,该效果达显著水平.在镉污染程度低(0.5 mg·kg-1)的土壤施用适量硒(0.25 mg·kg-1),可显著降低土壤交换态镉含量,其中,根际和非根际土壤交换态Cd含量分别降低了22.20%和43.79%.外源Se有效地降低了土壤Cd的生物有效性,这种作用在Se的施用浓度较低时表现更加明显;当Cd污染浓度较高时,土壤Cd形态分布相对稳定,外源Se对根际和非根际土壤Cd形态分布的影响不显著.研究结果为深入揭示Se对菜地Cd污染的调控机理提供理论参考.     

铜胁迫对小麦根系微域微生物群落的影响

小麦是我国主要的粮食作物,土壤重金属污染会严重威胁作物生长和粮食安全.大量研究表明根际微生物在调控作物发育和抗逆性方面具有非常重要的作用.因此,本研究通过高通量测序技术研究铜胁迫条件下小麦根际微生物群落的变化,从微生物学角度揭示铜污染胁迫对小麦根际的影响作用.采用盆栽培养试验对铜污染处理中小麦非根际、根际以及根内微生物进行测序后,分别比较小麦不同根系分区环境中的微生物群落结构和多样性.结果发现,所有处理中小麦的根内微生物多样性均显著（P<0.001）低于根际和非根际微生物多样性,表明根表作为微生物进入根内环境的门户,对根内微生物的定殖起着过滤和筛选的作用.铜污染胁迫降低了根际土环境中的微生物多样性,且差异显著（P<0.05）;而在非根际和根内环境中,尽管铜污染胁迫降低了对应根系分区中的微生物多样性,但差异不显著（P>0.05）.变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是小麦根际和非根际环境中的共有优势菌群,通过比较发现铜污染胁迫对这两种优势菌门的影响作用较小.另外,芽孢杆菌属（Bacillus）、假黄色单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）等菌属具有较强的抗逆性,能够在铜污染胁迫下存活且能够为植物提供营养物质.     

小麦地土壤水溶性有机物动态及对土壤铜镉活性的影响：田间微区试验

采用田间微区试验研究秸秆与化肥配施（SM）,猪粪与化肥配施（PM）以及纯化肥（F）3种不同施肥处理下土壤水溶性有机物（DOM）在小麦不同生长阶段的动态变化情况及对土壤中重金属Cu、Cd活性的影响,也研究了上述处理麦田土壤DOM在不同土层中的分布.结果表明,随着小麦的生长各处理土壤DOM均呈不断下降的趋势,特别是在小麦拔节期以前下降趋势更为明显.与施化肥相比,施用有机肥后土壤中DOM含量有明显增加. 施用有机肥后土壤DOM以0～20 cm层最高, 越向下含量越低. 在供试的旱地土壤中DOM主要迁移深度为40 cm,少量DOM可迁移到60 cm.在小麦拔节期之前, 各处理根际DOM含量的动态变化趋势和与之对应的非根际DOM变化趋势基本一致,没有显著差异.但之后随着小麦越冬结束,新陈代谢强度迅速增大,其根际DOM含量也迅速增加, 并在抽穗期达到最大,随后逐渐下降. 试验还发现,在小麦生长过程中根际及非根际土体中土壤交换性Cu的变化与相应的DOM变化趋势极其相似,对3个处理根际和土体共60个土壤样本的DOM与交换性Cu的相关分析表明,二者呈极显著直线相关,说明DOM对土壤Cu的活化有明显促进作用.土壤中Cd的活化虽也受DOM的促进,但其影响不如对Cu那样显著.显然,在重金属污染的旱地土壤中,在当季大量施用新鲜的有机肥可能有增加重金属污染的风险.     

磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

The role of arbuscular mycorrhiza on change of heavy metal speciation in rhizosphere of maize in wastewater irrigated agriculture soil

To understand the roles of mycorrhiza in metal speciation in the rhizosphere and the impact on increasing host plant tolerance against excessive heavy metals in soil, maize ( Zea mays L. ) inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus ( Glomus mosseae) was cultivated in heavy metal contaminated soil. Speciations of copper, zinc and lead in the soil were analyzed with the technique of sequential extraction. The results showed that, in comparison to the bolked soil, the exchangeable copper increased from 26% to 43% in non-infected and AM-infected rhizoshpere respectively; while other speciation (organic, carbonate and Fe-Mn oxide copper) remained constant and the organic bound zinc and lead also increased but the exchangeable zinc and lead were undetectable. The organic bound copper, zinc end lead were higher by 15%, 40% and 20%, respectively, in the rhizosphere of arbuscular mycorrhiza infected maize in comparison to the non-infected maize. The results might indicate that mycorrhiza could protect its host plants from the phytotoxicity of excessive copper, zinc and lead by changing the speciation from bio-available to the non-bio-available form. The fact that copper and zinc accumulation in the roots and shoots of mycorrhia infected plants were significantly lower than those in the non-infected plants might also suggest that mycorrhiza efficiently restricted excessive copper and zinc absorptions into the host plants. Compared to the non-infected seedlings, the lead content of infected seedlings was 60% higher in shoots. This might illustrate that mycorrhiza have a different mechanism for protecting its host from excessive lead phytotoxicity by chelating lead in the shoots.     

Aging effect on the mobility and bioavailability of copper in soil

Aging effect on the mobility and bioavailability of copper (Cu) was investigated using a spiked soil with different incubation periods from 3 to 56 d. Wheat was planted and earthworm was cultured separately in the incubated soils. The mobility of Cu in soil was evaluated by a chemical fractionation scheme and the toxicity and bioavailability were assessed by measuring the biomass and Cu concentration in tissues. Results showed that aging had a significant effect on Cu fraction distribution, of which Cu tended to incorporate from the exchangeable into more stable fractions such as the reducible and oxidisable fractions. However, aging had little effect on Cu bioavailability to wheat and earthworms. Comparing the soil being incubated for 3 d and 56 d, Cu concentration in wheat roots decreased from 14.5 to 12.8 mg/kg, and no significant changes in Cu concentration were observed in both wheat shoots and earthworms. The Cu concentration was around 2.0 and 50 mg/kg for wheat shoots and earthworms, respectively, irrespective of soil incubation time. The CaCl2-extractable Cu had a linear relationship with Cu concentration in wheat roots (R2 = 0.65, P < 0.05), but no linear relationship can be found for wheat shoots and earthworms. Biological control may be more crucial for Cu accumulation in organism than the changes in soil Cu fraction caused by aging.     

13C脉冲标记法定量冬小麦光合碳分配及其向地下的输入

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.     

Influence of oxytetracycline on the structure and activity of microbial community in wheat rhizosphere soil

The microbial community composition in wheat rhizosphere was analyzed by detecting colony forming units (CFUs) in agar plates. The total CFUs in rhizosphere were 1.04 109/g soil with 9.0 108/g bacteria, 1.37 108/g actinomyces and 3.6 106/g fungi. The 10 dominant bacteria were isolated from wheat rhizosphere and were grouped into genus Bacillus according to their full length 16S rRNA gene sequences. Although belonging to the same genus, the isolated strains exhibited di erent sensitivities to oxytetracycline. When a series of the rhizosphere soil was exposed under various concentrations of oxytetracycline, the microbial community structure was highly a ected with significant decline of CFUs of bacteria and actinomyces (22.2% and 31.7% at 10 mg/kg antibiotic, respectively). This inhibition was clearly enhanced with the increase exposure dosage of antibiotic and could not be eliminated during 30 d incubation. There was no obvious influence of this treatment on fungi population. Among the four soil enzymes (alkaline phosphatase, acidic phosphatase, dehydrogenase and urease), only alkaline phosphatase was sensitive to oxytetracycline exposure with 41.3% decline of the enzyme activity at 10 mg/kg antibiotic and further decrease of 64.3%–80.8% when the dosage over 30 mg/kg.     

螯合剂复配对实际重金属污染土壤洗脱效率影响及形态变化特征

乙二胺四乙酸二钠(EDTA)是土壤重金属污染洗涤修复中最常用的洗涤剂,然而其难降解性会对环境产生不利影响.而污染场地重金属形态分布对其环境风险至关重要.以某化工场地多种重金属污染土壤为对象,为减少EDTA用量,开展室内振荡实验考察EDTA与EDDS复配对As、Cd、Cu及Pb的洗脱效果和最佳复配比条件下洗涤前后重金属形态变化.结果表明在最优洗脱条件下,As、Cd和Pb去除率在EDTA∶EDDS=7∶3时达到最高,分别为12.67%、38.71%和31.09%;Cu在复配比为9∶1时可达16.91%.洗涤后,As的铁锰氧化态含量升高,会增加一定的环境风险;Cd的形态分布大体与原土一致;Cu和Pb的洗脱主要来自铁锰氧化态,其中Pb的铁锰氧化态洗脱量最大,而有机结合态所占百分比降幅最显著.复配体系不仅对4种重金属的洗脱率有一定提升,洗涤后重金属有效态比例也有所降低,对土壤重金属污染的修复具有指导意义.     

土壤中残留毒死蜱的作物效应

应用盆栽实验和室内分析方法,研究了红壤中残留毒死蜱农药对小麦、油菜苗生长及其对农药吸收的影响.结果表明,红壤中残留毒死蜱初始浓度为1～10μg/g,20d后,小麦苗地上部吸收的浓度可达0.257～4.50μg/g,油菜苗地上部吸收浓度可达到0.249～2.02μg/g;红壤中残留毒死蜱浓度低于10μg/g,对小麦苗地上部鲜重没有显著影响,低于5μg/g,对油菜苗地上部鲜重没有显著影响;残留毒死蜱在油菜苗根际的降解比非根际快1.4～4.2倍;油菜苗根际土细菌、真菌数量分别是非根际土的3.18倍、1.84倍,而放线菌数量差异不大;根际土比非根际土pH值低约0.19～0.23.