凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

土壤硒含量显著影响黑小麦与普通小麦的硒吸收

为了解黑小麦(Triticum aestivum L.)与普通小麦养分含量和硒吸收差异特征,通过成熟期田间取样,研究了富硒土壤(马三村,土壤硒质量分数平均值0.874 mg·kg~(-1))和缺硒土壤(韩村,土壤硒质量分数平均值0.205 mg·kg~(-1))对小麦不同器官组织养分及硒含量的影响特征。结果表明,富硒土壤上种植的小麦籽粒样品平均硒质量分数为0.205mg·kg~(-1),变幅为0.138～0.241mg·kg~(-1),95%小麦籽粒达到富硒标准,其中黑小麦籽粒硒质量分数平均为0.239 mg·kg~(-1),全部达到富硒标准。缺硒土壤上种植的小麦籽粒平均硒质量分数为0.040 mg·kg~(-1),变幅为0.030～0.057 mg·kg~(-1),均未达到富硒标准。小麦籽粒富硒程度与土壤硒含量的相关系数为0.954,当土壤硒质量分数达到0.810 mg·kg~(-1)时,小麦籽粒才能达到富硒标准。在硒水平相当的土壤上,黑小麦比普通小麦对硒的积累量大,富硒程度较高。马三村和韩村黑小麦籽粒硒含量平均分别比普通小麦高38.9%和34.2%。此外,黑小麦籽粒中氮和磷元素含量较普通小麦高,但富硒和缺硒土壤对相同品种籽粒N、P、K含量影响不大。因此,黑小麦富含丰富的营养物质,可作为富硒食品源。该研究可为富硒小麦品种与土壤硒含量间的相关关系研究提供理论依据。     

4种蔬菜对土壤Mn转运累积特征及食用安全性研究

为探究土壤中锰(Mn)污染对蔬菜食用安全性的影响,以上海市常见的4种蔬菜(青椒,CA;黄瓜,CS;豇豆,VU;菠菜,SO)为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了不同土壤Mn含量梯度下的蔬菜生物量变化以及各部位Mn转运累积特征,并基于各蔬菜食用安全分析了土壤中Mn的安全阈值。研究结果表明,Mn对4种蔬菜的生长均表现出低含量促进、高含量抑制现象,SO和VU对Mn的耐受度强于CA和CS。Mn主要富集在SO的茎叶,以及CA、CS和VU的茎叶和根部,可食部分中Mn含量大小排序为SO>VU>CS>CA。SO可食部分Mn含量与土壤Mn含量呈显著对数相关(P<0.01),其他3种蔬菜的可食部分Mn含量与土壤Mn含量均呈显著指数相关(P<0.01)。依据新鲜蔬菜中Mn食用安全限量值,推导出各蔬菜对应的土壤Mn安全阈值预测区间为:SO 992.5～1 097.3 mg·kg~(-1),VU 2 607.5～2 910.0 mg·kg~(-1),CS 3 147.5～3 494.6 mg·kg~(-1),CA3 618.0～3 921.5 mg·kg~(-1)。Mn污染土壤的安全利用应优先选择种植CA、CS和VU等低累积品种。     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染。为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd~(2+)的吸附性能及固定作用。Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd~(2+)吸附量由大到小依次为黑土(4 703～10 598 mg·kg~(-1))、水稻土(2 804～4 100 mg·kg~(-1))和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg~(-1));Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd~(2+)的亲和力逐渐减弱。不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd~(2+)吸附量最高,为10 598 mg·kg~(-1);就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附量(3 109～4 100 mg·kg~(-1))高于其他秸秆处理(2 387～3 290 mg·kg~(-1))和对照组(2 444～2 872 mg·kg~(-1))。就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol~(-1))最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol~(-1))对照(-10.54～-2.35 kJ·mol~(-1))其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol~(-1))。由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力。针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤。添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd~(2+)的固定量和亲和力。     

贵州草海不同土地利用方式表层土壤重金属污染现状评估

土壤重金属污染问题日益加剧,而土壤重金属来源解析及污染评价对其污染防治具有重要意义.以贵州草海沼泽地、耕地和林地表层土壤(0—20 cm)为研究对象,采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)和原子荧光测定仪(AFS)测定土壤中Zn、Cr、Pb、Ni、Cu、As等6种重金属元素含量,并对其进行源解析及污染现状评估.结果表明,草海整体研究区表层土壤元素含量为Zn(144.75 mg·kg~(-1))Cr(93.03 mg·kg~(-1))Pb(45.33 mg·kg~(-1))Ni(45.08 mg·kg~(-1))Cu(29.48 mg·kg~(-1))As(25.19 mg·kg~(-1)),其中Zn、Pb、Ni、As含量高于贵州背景值,分别高于背景值的45.48%、28.78%、25.97%、15.29%.元素As在耕地和林地,元素Cr、Cu、Pb在沼泽地和林地,以及元素Zn在沼泽地、耕地和林地都具有显著差异(P0.05),而Ni在3种土地利用方式中均无显著差异(P0.05).3种土地利用方式中,元素Zn、Pb、Ni、As可能主要来源于工业、农业、交通运输等人为源,而Cr、Cu来源于母岩风化、植被凋落物等自然源.土壤重金属污染评价表明,贵州草海不同土地利用方式表层土壤重金属污染处于轻微状态,未造成严重的潜在生态风险.本研究能够为贵州草海土地利用的合理规划、土壤资源保护和重金属污染防治提供数据支持.     

4种有机物料对铅胁迫下小麦生长及产量特征的修复效应

农田土壤铅(Pb)污染对作物的生长及光合的动态变化、产量特征以及品质安全都有影响,向污染土壤中施用有机物料能够改变重金属生物可利用性以及土壤结构和养分组成,对缓解作物生长发育所受胁迫具有现实意义。采用盆栽试验方法研究了4种有机物料即秸秆、鸡粪、菌渣和生物炭对600 mg·kg~(-1) Pb胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)生长及产量特征的影响,并分析了小麦籽粒中Pb质量分数及富集系数的变化,为不同有机物料在农田Pb污染修复中的应用提供理论基础。结果表明,越冬期Pb处理对小麦生长有促进作用,而后期则显著降低了花后15 d的F_v/F_0,以及成熟期小麦干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量,同时提高了籽粒中Pb的质量分数,达到0.826 5 mg·kg~(-1);在污染土壤中添加6 g·kg~(-1)鸡粪显著提高了成熟期小麦的干物质积累量、穗长和产量;添加150 g·kg~(-1)菌渣显著促进了花期和成熟期小麦根伸长和干物质积累,提高了成熟期穗长、穗粒重和产量,该处理下单盆作物产量最大,达到23.22 g·pot~(-1),其成熟期土壤和籽粒中Pb质量分数也最低,分别为466.06 mg·kg~(-1)和0.493 1 mg·kg~(-1);添加50 g·kg~(-1)生物炭后小麦花后15 d和30 d的净光合速率(Pn)分别提高了26.30%和15.41%,花期株高和成熟期干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量也显著提高,同时籽粒中Pb质量分数显著降低;添加3 g·kg~(-1)秸秆的处理对小麦生长的影响不显著。     

椰纤维生物炭对砖红壤水稻土Pb形态及水稻产量和品质的影响

为研究椰纤维生物炭(CFB)对铅(Pb)污染水稻土中Pb形态和生物有效性的影响,以及对水稻(Oryza sativa L.)生长和品质的调控效果,以热带(海南)具有代表性的花岗岩和玄武岩母质发育的砖红壤水稻土为供试土壤,在6种Pb污染土壤(Pb质量分数为0、50、250、500、2 500、5 000 mg·kg~(-1))中添加质量分数为3%的CFB,并进行水稻盆栽试验,分析土壤EDTA有效态Pb含量和Pb形态,及糙米Pb含量、水稻产量和农艺性状的变化。结果表明:随Pb污染量的增加,两种水稻土中各化学形态和有效态Pb含量显著增加(P0.05);CFB的施用降低了土壤交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量,增加了有机结合态和残渣态含量;降低了供试土壤有效态Pb含量,且玄武岩母质水稻土较花岗岩母质水稻土效果更显著。Pb质量分数(250、500 mg·kg~(-1))未超过国家农业用地风险管制值(GB15618—2018;≤500 mg·kg~(-1))时,花岗岩水稻土、玄武岩水稻土中糙米Pb含量依次超过食品安全国家标准(0.2mg·kg~(-1));Pb胁迫未对水稻生长和农艺性状造成明显影响;而质量分数为5 000 mg·kg~(-1)时,Pb胁迫抑制水稻生长、降低农艺性状,此时花岗岩和玄武岩中糙米Pb含量分别超过国家食品安全标准14、10倍。CFB能够缓解Pb对水稻产量和品质的影响;Pb质量分数为500mg·kg~(-1)时,CFB的施用使玄武岩水稻土中糙米Pb含量降低38.4%,符合食品安全国家标准。因此,椰纤维生物炭能够促使土壤中Pb向水稻难吸收的有机结合态和残渣态转化,降低有效态Pb含量,减轻Pb对水稻生长的毒害及在糙米中的累积。     

黔西南三叠统渗育型水稻土重金属污染特征及生态风险评价

选择黔西南水稻种植区为研究区,共布设111个点,采集土壤样品并对其Cd、Hg、As、Pb和Cr这5种重金属含量及pH值进行分析。基于多元统计分析和污染风险评价等方法,揭示研究区水稻土重金属污染的主要来源及其潜在风险。结果表明:(1)水稻土重金属平均含量从大到小依次为w(Cr)(201.68 mg·kg~(-1))w(Pb)(38.25 mg·kg~(-1))w(As)(30.70 mg·kg~(-1))w(Cd)(0.68 mg·kg~(-1))w(Hg)(0.22 mg·kg~(-1))。与GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中规定的风险筛选值相比,Cd和As含量高于相应的限定值(0.60和25.00 mg·kg~(-1)),Hg、Pb和Cr含量均低于筛选值,说明研究区水稻土主要存在Cd和As污染风险。(2)水稻土重金属来源分析结果表明,土壤中Cd与Pb以及Hg与As呈显著正相关关系,具有相同的来源,主要与当地燃煤、汽车尾气和金矿冶炼等污染点源排放有关。(3)单因子污染指数分析结果显示,水稻土重金属污染程度从大到小依次为CdAsCrHgPb,研究区内39.64%点位的内梅罗综合污染指数超过1。(4)潜在生态风险指数(RI)分析发现,5种重金属的潜在生态风险指数为63.78,小于轻微的生态危害下限,表明研究区水稻土潜在生态危害较轻。     

贵州草海菜地表层土壤重金属污染特征及生态风险评价

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,评价其周边菜地重金属污染特征及生态风险,对于草海蔬菜食用安全及其生产地土壤污染综合防治和湿地土地资源保护具有重要意义。在草海周边采集8个具有代表性的菜地表层土壤,测定Zn、Cu、Cr、Pb、Ni和As含量,分析其分布特征、来源和生态风险。结果表明,草海菜地表层土壤重金属含量表现为Zn(159.06mg·kg~(-1))Cr(92.11mg·kg~(-1))Pb(63.72mg·kg~(-1))Ni(45.74mg·kg~(-1))Cu(27.75mg·kg~(-1))As(24.58mg·kg~(-1))。其中,Zn、As、Pb和Ni含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,Cu、Cr则低于背景值,而6种重金属含量均低于《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)Ⅱ级标准值。Zn、Cr、Ni属于中等变异,服从正态分布;Cu属于中等变异,As、Pb属于高度变异,服从偏正态分布。Zn与Cu相关性极显著(P0.01)、Cu与Pb,Ni与As,Cr与Pb、Ni间相关性显著(P0.05)。土壤环境质量评价表明,Cu、Cr、Ni和As为轻污染,Zn、Pb为中等污染。然而,生态风险评价表明,6种重金属的危害指数(RI)值为23.92,小于轻微的生态危害下限(RI=150),故草海菜地土壤存在轻微的生态危害。来源解析表明,因子1(F1)包含Zn、As,因子2(F2)包含Cr、Pb,因子3(F3)包含Cu。其中,因子1(F1)、因子2(F2)为外源因子,代表农业、工业、矿产和生活垃圾等;因子3(F3)为自然因子,代表土壤母质的形成。因此,草海周边菜地表层土壤Zn、As、Cr、Pb、Ni的来源可能与农业、工业、矿业和生活垃圾等有关,Cu来源可能与土壤母质有关。     

珠江三角洲稻田土壤砷及其向水稻籽粒迁移特征

采集珠江三角洲区域水稻(Oryze sativa L.)植株的根系、秸秆、稻谷和对应的耕层土壤(0～15锄)样品,分析土壤和水稻植株中砷含量,初步研究土壤砷与土壤基本理化性质的关系及砷在土壤-水稻系统中的迁移规律.结果表明,土壤砷含量在1.83～18.14 mg·kg~(-1)之间,土壤砷与土壤有机质、砂粒含量呈显著负相关,与土壤粉粒含量呈显著正相关.糙米中的砷含量在0.21～0.43mg·kg~(-1)之间,均未超过国家食品卫生标准(0.7mg·kg~(-1)),砷在水稻植株中的分布规律为根>秸秆>颖壳>糙米.糙米砷含量与秸秆砷含量呈极显著正相关,与秸秆中P/As、Si/As摩尔比呈极显著负相关,因此,降低秸秆中As的积累、增加秸秆中P、Si的积累可降低水稻籽粒中的砷含量.     

贵州遵义松林Ni-Mo多金属矿区土壤Mo污染及农作物健康风险初步评价

为了研究贵州遵义松林Ni-Mo多金属矿区土壤和农作物Mo污染情况,测定矿区不同类型土壤(旱地土、水稻土和森林土)和农作物样品Mo含量,采用地质累积指数法评价了土壤Mo污染状况,并采用危险商法评价农作物Mo健康风险.分析结果显示,矿区旱地土、水稻土和森林土Mo平均含量分别为64.66 mg·kg~(-1)、11.83 mg·kg~(-1)和40.24 mg·kg~(-1),相比于本研究的对照样品Mo含量(0.54 mg·kg~(-1))及贵州土壤Mo背景值(2.40 mg·kg~(-1)),3种类型土壤均具有高Mo含量特征.地质累积指数评价结果显示,3种类型土壤均出现不同程度的Mo污染.其中,旱地土Mo污染最为严重,污染级别在中度污染至极重污染之间;其次为森林土,处于中度污染至重度污染-极重污染之间;水稻土Mo污染相对较轻,污染级别在轻度污染至中度污染-重度污染之间.6种农作物样品Mo含量范围为0.36—59.97 mg·kg~(-1).危险商法评价结果表明,水稻和白菜的健康风险指数(HQ)大于1,长期食用可能对人体产生一定的健康风险;玉米、甘薯、辣椒和萝卜的健康风险指数小于1,对人体造成健康风险的可能性较小.若同时食用这6种农作物,Mo造成的总风险值高达3.62,存在较高的健康风险.季节性食用农作物(玉米、甘薯、白菜和萝卜)在食用季节(秋季)将具有更高的健康风险.本研究的结果表明,矿区Mo元素存在Ni-Mo多金属矿石及其围岩(黑色页岩)-土壤-农作物的迁移过程,并在土壤和农作物中富集,造成了一定程度的土壤Mo污染和农作物Mo健康风险.     

硝酸铵废液制备新型UAN的作物与土壤生态效应研究

对印制电路板行业退锡废硝酸、经氨水中和沉淀回收锡产品后产生的高浓度硝酸铵废液进行资源化利用,制备出新型尿素硝酸铵溶液。有必要开展农作物生长试验,以保护人体健康和土壤生态安全。采用大白菜(Brassica bara L.)、玉米(Zea mays L.)幼苗盆栽试验,在水稻土上设置3种施肥处理,分别为不施肥对照(CK)、施用商品尿素硝酸铵溶液(CUAN)、新型尿素硝酸铵溶液(NUAN)。大白菜、玉米幼苗收获后,分别测定植株生物量、有害重金属含量(以鲜质量计),土壤NPK全量和速效含量、土壤有害重金属有效含量、土壤中脲酶和脱氢酶活性。结果表明,施用CUAN和NUAN的大白菜与玉米幼苗干物质每盆质量分别为5.13、5.03 g·pot-1,13.82、15.12 g·pot-1。施用CUAN和NUAN处理的大白菜(鲜基)均未检出Hg、Pb,而Cd、As、Cr质量分数分别为0.07、0.08 mg·kg~(-1),0.049、0.018 mg·kg~(-1),0.24、0.08 mg·kg~(-1),主要重金属含量均符合《食品国家安全标准食品中污染物限量》(GB 2762—2012)中叶菜类安全标准;施用CUAN和NUAN处理的玉米幼苗(鲜基)也均未检出Hg、Pb,而Cd、As、Cr质量分数分别为0.06、0.08 mg·kg~(-1),0.035、0.034 mg·kg~(-1),0.82、0.95mg·kg~(-1),NUAN的施用对玉米幼苗主要重金属指标没有产生负面影响。施用CUAN与NUAN处理的盆栽大白菜土壤脲酶和脱氢酶的活性分别为0.13、0.11 mg·g~(-1)·d~(-1),6.35、6.88 mg·g~(-1)·h-1;施用CUAN与NUAN处理的盆栽玉米幼苗土壤脲酶和脱氢酶的活性分别为0.17、0.16 mg·g~(-1)·d~(-1),4.81、4.81 mg·g~(-1)·h-1。所有测定指标的结果表明,两种UAN处理的差异均不显著。因此,NUAN的作物效应、以及对土壤生态的影响与CUAN相当,作为肥料施用是安全的。     

硒对水稻镉含量及其在亚细胞中的分布的影响

通过元素含量测定与亚细胞分离的方法,分析水稻镉在不同器官、组织之间的差异分布特征,从微观水平上阐释硒增强水稻镉耐受能力的机理,阐明硒降低稻米镉累积量的作用机理。研究结果显示,(1)随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加。在2、4、8和16 mg·kg~(-1) Cd质量分数处理时,1.2 mg·kg~(-1) Se处理的糙米干物质量比Se空白处理分别增加了6.81%、7.73%、14.24%和49.62%。(2)当土壤镉质量分数在2~16 mg·kg~(-1)时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度的增高而显著增加。未施硒时,4、8和16 mg·kg~(-1) Cd处理糙米中镉质量分数分别为0.23、0.37和0.57 mg·kg~(-1),均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.20 mg·kg~(-1))。(3)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,4、8 mg·kg~(-1) Cd处理组中,糙米的镉含量均低于0.20 mg·kg~(-1),且1.2 mg·kg~(-1) Se处理优于0.4和0.8 mg·kg~(-1) Se处理。(4)镉在水稻各器官中的分配比例为:根系茎叶糙米精米。随着硒浓度的增加,镉在精米中的分配比例下降。结论:硒能够通过调整镉在水稻不同器官中的分配比例,降低稻米中的镉含量;而硒元素对镉毒害的抑制作用,可能是通过细胞对镉的区室化分隔而实现的。     

高、低Cd积累水稻和小麦籽粒中Cu、Zn的富集特性

Cu、Zn含量过低不仅直接关系到稻麦植物的生长发育和籽粒的营养品质,而且与人类的饮食健康密切相关。采集我国水稻优势产区典型土壤,选择Cd高、低积累性明显不同的水稻和小麦品种各2个,通过温室盆栽试验研究稻-麦轮作体系下植物可食部分Cu、Zn吸收性差异。结果表明,高、低Cd积累水稻糙米Cu平均含量分别为5.07和5.75 mg·kg~(-1),Zn平均含量分别为42.10和33.60 mg·kg~(-1),品种间差异显著(P0.05);高、低Cd积累小麦籽粒Cu平均含量分别为4.37和4.94 mg·kg~(-1),Zn平均含量分别为34.40和35.40 mg·kg~(-1),差异不显著。高、低Cd积累小麦籽粒Cu、Zn含量差异不显著,可能与小麦籽粒Cu、Zn变异系数大多属于强变异有关。稻麦籽粒对Zn的富集系数均高于Cu;对于东北地区土壤,高和低Cd积累水稻糙米Cu、Zn富集系数分别为0.31、0.73和0.41、0.64,而高和低Cd积累小麦Cu、Zn富集系数分别为0.19、0.44和0.22、0.42,即糙米Cu、Zn富集能力显著高于小麦。因此,与小麦相比,在北方种植水稻能更有效地提高Cu、Zn在作物中的富集。上述结果表明,从稻麦的安全品质和营养品质方面考虑,种植高、低Cd积累稻麦不会导致Cu、Zn含量过低而引起营养失衡。     

基于粒度的土壤团聚体中砷的形态分布特征

为明确土壤团聚体对砷分布和形态的影响,探讨污染农田中砷的可移动性及其环境风险,采集辽宁省某冶炼厂周边污染与非污染(对照)农田表土,采用湿筛法获得2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和0.053 mm 4个粒级的团聚体,分析明确了污染与对照土壤团聚体中全砷及污染土壤团聚体中各提取态砷的分布特征。结果表明,污染土壤0.25 mm粒级团聚体含量(78.49%)以及其中砷的分配量(80.83%)均显著高于对照土壤(64.33%、67.8%),其中0.25~0.053 mm粒级团聚体中砷的分配量最高(43.13%)。2 mm、0.25~0.053 mm以及0.053 mm粒级团聚体中各形态砷分布规律一致:残渣态(20.21~99.10 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(13.38~26.39 mg·kg~(-1))专性吸附态(5.19~8.86 mg·kg~(-1))非专性吸附态(1.13~2.94mg·kg~(-1))。而2~0.25 mm粒级团聚体中各形态砷为:残渣态(85.91 mg·kg~(-1))专性吸附态(28.48 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(25.63 mg·kg~(-1))非专性吸附态(6.00 mg·kg~(-1))。非专性吸附态和专性吸附态砷在0.25 mm粒级团聚体中的含量显著高于0.25 mm粒级团聚体。     

北京典型灌区表层土壤与农产品酚类含量及人体健康风险评估

土壤是酚类存在的重要介质之一,土壤中残留的酚类能向作物迁移,直接关系农产品生产安全。北京市东南郊典型灌区是北京地区主要农业生产基地之一,为明确该典型灌区农产品和表层土壤酚类(壬基酚NP、辛基酚OP和双酚A-BPA)含量水平和人体健康风险,2015年利用气相色谱-质谱仪检测了该灌区20个表层土壤样品和28个作物样品中12种酚类含量,包括OP、NP1、NP2、NP3、NP4、NP5、NP6、NP7、NP8、NP9、NP10和BPA。结果显示,灌区表层土壤NP、BPA和OP质量分数分别为32.54～295.08、7.19～48.79和0.47～1.43μg·kg~(-1),采集的土壤中NP含量均未超过丹麦安全与毒理研究所提出的土壤壬基酚的限值标准(25 mg·kg~(-1))。冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒NP质量分数为202.19～446.16μg·kg~(-1),OP和BPA质量分数分别为3.40～25.33μg·kg~(-1)和1.36～33.27μg·kg~(-1)。夏玉米(Zea mays L.)籽粒BPA、NP和OP质量分数分别为165.59～543.67、140.39～406.47和0.77～10.83μg·kg~(-1)。果蔬OP、BPA和NP质量分数分别为11.39～204.53、93.42～893.86和220.33～392.07μg·kg~(-1),农产品BPA和NP含量均低于欧盟和丹麦安全与毒理研究所提出的相应含量限值。成人和儿童酚类非致癌指数分别为4.77×10~(-2)和1.02×10~(-1),均低于USEPA规定相应标准参考值(1.0)。总体上,北京东南郊典型灌区土壤和农产品酚类含量处于安全级别,人体健康风险也处于较低的水平。     

稻秸的不同组分对水稻土甲烷和二氧化碳排放的影响

在水稻土中添加稻秸(稻草)的不同组分后对其甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放特征及土壤的微生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)进行了观测,并分析其相关关系,以探讨稻秸的不同组分对CH_4和CO_2排放的影响,揭示秸秆还田稻田温室气体排放的机制和来源机理,以期为合理进行秸秆还田,减少温室气体排放提供科学依据。采用室内恒温培养试验,向水稻土中添加稻秸的4种不同组分(原稻秸、腐解稻秸、可溶性有机物和去活稻秸),培养期间定期采样分析CH_4和CO_2的浓度及MBC和DOC的动态变化。结果表明:添加稻秸各组分后,在培养的前20 d各处理CO_2排放速率较高并出现排放高峰,在20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,CO2排放量高低顺序为:稻秸处理(2.82 g·kg~(-1))可溶性有机物处理(2.24 g·kg~(-1))去活稻秸处理(1.97 g·kg~(-1))腐解稻秸处理(1.86 g·kg~(-1));整个培养期间,各处理CH4排放速率呈现波动变化,CH_4排放量高低顺序为:原稻秸处理(83.58 mg·kg~(-1))去活稻秸处理(75.94 mg·kg~(-1))腐解稻秸处理(57.66 mg·kg~(-1))可溶性有机物处理(20.08 mg·kg~(-1))。CO_2排放速率与DOC、稻秸组分C/N呈显著相关;CH_4排放速率与MBC呈显著相关。稻秸组分施入水稻土后均能显著提高土壤CH_4的排放速率和排放量,对土壤原有有机碳存在激发效应,以原稻秸激发效应最大;不同外源有机物对土壤有机碳的激发效应不同;CO_2的排放主要集中在稻秸中易分解物质的快速分解阶段;在稻秸的易分解物质的快速分解阶段和难分解物质的缓慢分解阶段,均有CH_4产生,缓慢分解阶段产生的CH_4不容忽视。     

罗红霉素对不同生长期小麦土壤氮形态和脲酶活性的影响

抗生素类药物作为添加剂被用于养殖业中,大部分以原形或其代谢产物形式进入土壤环境,对土壤环境造成生态危害。通过盆栽实验,研究了不同浓度罗红霉素(ROX)对小麦各生长期根际土壤微生物生物量氮、脲酶和无机氮的影响。结果表明,添加ROX后土壤微生物生物量氮在小麦苗期、拔节期和抽穗期受到显著抑制,而在灌浆期和收获期,土壤微生物生物量氮却显著增长;与对照相比,低浓度(0.2和0.5 mg·kg~(-1))和中浓度(1.0和2.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫显著抑制小麦生长苗期、灌浆期和收获期的根际土壤脲酶活性,而在拔节期和抽穗期,却显著诱导脲酶活性;但高浓度(10.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫却显著抑制小麦生长期内脲酶活性。低、中浓度ROX胁迫显著诱导小麦生长期中根际土壤中铵态氮浓度增长,而高浓度组ROX胁迫显著抑制土壤中铵态氮浓度。ROX胁迫抑制硝态氮,显示出ROX会影响土壤氮循环。     

桑树(Morus alba L.)原位修复某尾矿区重金属污染土壤

木本植物具有根系发达、生物量大、适应性强等特点,可广泛用于重金属污染土壤修复.本文通过5年的田间修复试验,研究了桑树(Morus alba L.)对污染土壤中重金属的累积和分布特征、土壤中重金属和营养元素有效性含量的变化,来探讨桑树修复某尾矿区污染土壤中Mn、Zn和Cd等重金属的效果.研究结果表明,桑树生物量大,可用于重金属污染土壤的生态修复与景观恢复.田间种植5年后,桑树整株干重每株可达4 kg.桑树对土壤中重金属具有一定的转运和累积能力,地上部分中Cd、Zn和Mn等重金属含量明显大于根部,尤其是叶片中重金属含量明显大于枝和主干中的含量.修复5年后,桑树地上部分Zn和Mn的累积总量可达3277.7 mg·100 m~(-2)和2422.4 mg·100 m~(-2),且土壤中Mn和Zn含量分别从2192.5 mg·kg~(-1)和103.2 mg·kg~(-1)降低至1790.0 mg·kg~(-1)和85.94 mg·kg~(-1),同时土壤有效态Mn和Zn分别显著(P0.05)降低66.0%和28.6%.然而,桑树落叶中Cd、Zn和Mn含量分别可达0.36、64.5、189.2 mg·kg~(-1).因此,通过定期清除桑树落叶或刈割地上部分,可防止叶片中重金属对土壤造成二次污染,同时削减土壤中重金属含量.同时,经桑树修复5年后土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著(P0.05)降低,需定期补充相应氮、磷和钾肥来强化桑树修复尾矿区重金属污染土壤.