作物种类对中国2种典型土壤中铜锌有效性的影响

为阐明不同作物对土壤铜锌有效性的影响,采集2种典型土壤--红壤和黄泥土,人工制成铜锌单一与复合污染的土壤(铜为50 mg/kg、锌为200 mg/kg),进行盆栽试验,观察了小麦、油菜、番茄和小白菜4种作物的生物量、铜锌浓度及土壤有效态铜锌浓度.结果表明:(1)在2种土壤上,4种作物的生物量均小于没有污染的对照,且铜锌复合污染的作物生物量总体上比铜锌单一污染的低;(2)4种作物在红壤和黄泥土上种植对土壤有效态铜、锌浓度影响的趋势一致,均为种植番茄后铜锌污染土壤的有效态铜、锌浓度最高,油菜和小白菜次之,小麦最低,即番茄>油菜和小白菜>小麦,与作物中铜、锌浓度以及富集系数的高低顺序完全相反;(3)对照、铜锌单一与复合污染土壤pH变化均不甚明显;(4)作物对土壤铜锌有效性的影响并不只是通过提高土壤pH来降低有效态铜、锌浓度,对铜锌的吸收富集作用是降低其有效性的主要机制之一.     

改良剂对黄泥土镉锌复合污染修复效应与机理研究

采用盆栽试验,研究了镉锌复合污染黄泥土中施用石灰、有机肥、海泡石对小油菜生物产量、镉锌吸收量、土壤中镉锌形态转化、pH等的影响.结果表明,施用改良剂,小油菜(Brassica chinensis Linn)连种3季的生物产量都显著提高,对镉锌的吸收量降低,其中以石灰和有机肥配施的效果最好,增产170%以上;改良剂单施降低小油菜对镉锌的吸收以石灰的效果较好,海泡石的最差.这主要是因为施用改良剂后镉锌的交换态减少,而对作物有效性低的碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态增加,同时,pH也有不同程度的升高.小油菜对镉的吸收系数大于锌的吸收系数,说明镉在土壤中的移动性比锌大,施用石灰降低吸收系数的效果最好.石灰与有机肥配施能够显著提高镉锌复合污染黄泥土的修复效率,与对照相比,修复镉污染的效率提高13.5倍;修复锌污染的效率提高2.4倍.     

典型湿地生态系统碳循环模拟与预测

以植物生理生态特性和有机碳周转动力学原理为基础,利用室内模拟培养试验结果率定了温度、积水强度、冻融交替对湿地有机碳分解矿化的影响参数,建立了典型湿地生态系统碳循环模拟模型.利用实地观测的数据对模型进行了检验,对模型的灵敏性进行了分析,同时利用该模型进行了情景预测.结果表明,所建模型能较好地模拟中温带（三江平原）和亚热带（洞庭湖）湿地生态系统的碳通量和碳累积特征,沉积物呼吸的模拟值与实测值呈极显著相关关系（p<0.01）;三江平原常年积水沼泽有机碳密度约为80×10⁹ g·km^-2,洞庭湖湿地碳密度约为20×10⁹ g·km^-2;三江平原常年积水沼泽和季节性积水沼泽每年碳的净固定速率分别为104　g·m^-2和76 g·m^-2;该模型对温度和大气CO₂浓度变化反应敏感.在既定的水文条件下,大气CO₂浓度升高和增温可能会使湿地生态系统的碳交换变得更为活跃;在CO₂浓度倍增和增温小于2.5℃的气候变化情景时,系统净初级生产力（NPP）和积累的有机碳密度增加,系统仍为大气的CO₂ 汇,但气候变暖的进一步加剧并不利于湿地有机碳的积累,由于CO₂施肥效应和温度升高增加的系统NPP补偿不了因温度升高导致的沉积物呼吸速率加快而损失的碳,季节性积水沼泽生态系统积累的有机碳甚至出现明显的下降趋势.     

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.     

红壤中Cu、Zn、Pb 污染对蔬菜根伸长的抑制效应

采用盆栽试验,研究红壤中不同浓度Cu(0~400 mg/kg),Zn(0~750 mg/kg)和Pb(0~2000 mg/kg)对小白菜,包菜,萝卜,洋葱,番茄和黄瓜根生长的抑制与毒性效应.结果表明,蔬菜对金属的毒性响敏感程度依次是Cu>Zn>Pb.相同浓度下,Cu、Zn、Pb 对番茄和小白菜的根伸长抑制率最大,对黄瓜和萝卜的根伸长抑制率最小,表明番茄和小白菜对Cu、Zn、Pb 的毒性响应最敏感,黄瓜和萝卜则不敏感.蔬菜根长与土壤Cu有效态含量呈显著或极显著负相关(P<0.05, P<0.01),与土壤Zn 有效态含量或土壤Pb 有效态含量呈极显著负相关(P<0.01),表明土壤中重金属有效态含量是影响蔬菜根伸长的重要因素,重金属对蔬菜生长的抑制响应主要是通过有效态来实现.     

磷酸盐和石灰对污染红壤与黄泥土中重金属铜锌的钝化作用

采用外源加入重金属铜锌硝酸盐的方法,制成铜、锌单一及复合的三级污染红壤和黄泥土(Cu 200 mg·kg-1、Zn 400 mg·kg-1),平衡2个月;分别施入磷酸盐、石灰,稳定4个月后测定土壤中有效态铜、锌的含量,以阐明磷酸盐和石灰对重金属污染土壤中铜锌的钝化作用.结果表明,施入磷酸盐稳定120 d后,两种土壤中有效锌含量都显著降低,红壤中有效铜含量降低了8.3.6%,而黄泥土中有效铜含量变化不明显;施入石灰后,红壤中铜锌有效性含量降低了87.6?.3%,黄泥土中有效锌含量降低了90%,而有效铜含量最大降低幅度为47.4%.由此可见,磷酸盐对红壤中铜锌的钝化作用较强,对黄泥土中铜的钝化作用弱;石灰对两种土壤中铜锌的钝化作用都很强;磷酸盐和石灰对单一污染土壤铜锌的钝化固定作用要强于复合污染.     

不同比例钙锌共存对土壤镉有效性的影响及其机制

采用盆栽试验,研究了赤红壤上两种镉污染水平下,施用不同比例钙锌对小油菜(Brassica Campetris,Lvar Conmuni)生物量、镉吸收量及土壤溶液中镉、钙、锌质量浓度的影响.结果表明,钙、锌以不同比例共存时并不会对赤红壤上小油菜的生长产生明显的影响;随着锌用量增加,土壤溶液中锌的质量浓度明显增加,土壤溶液中镉的质量浓度明显升高.小油菜体内镉含量明显降低;高镉污染赤红壤上,钙锌共存中钙用量增加,土壤溶液中钙的质量浓度明显增加.低、高镉污染赤红壤上,钙、锌共存摩尔比例为4:1时,小油菜体内镉含量较对照平均分别降低34.2%和27.3%(两季平均值);而土壤溶液中镉的质量浓度较对照分别增加307%和120%.在低镉污染赤红壤上,锌施用量与小油菜体内镉含量呈显著负相关;高镉污染赤红壤上,锌施用量与土壤溶液中镉的质量浓度呈显著正相关.钙、锌以不同比例施入土壤时,锌施用量多少是控制土壤镉有效性高低的主要因素.     

聚丙烯酰胺对沙土改土保肥的作用

采用在实验室培养和用淋洗管模拟田间淋洗的方法研究聚丙烯酰胺对沙土水稳性团粒结构改良作用,对氮、磷、钾养分保肥的作用以及其合理施用量.实验过程是对加入相同量肥料的沙土湿润培养1周后,再分别加入相同体积不同质量分数聚丙烯酰胺溶液继续培养3d,分别测定水稳性团粒,采用淋洗管法测定养分淋湿量.结果表明:聚丙烯酰胺用量小于2.00g.kg-1土时,土壤中大于0.25 mm的水稳性团粒含量随聚丙烯酰胺用量提高而提高,用量再增加对继续提高水稳性团粒没有显著作用;聚丙烯酰胺施用量小于0.2 g·kg-1土时,对减少氮、磷、钾养分淋失没有显著效果,当用量在0.2～1.5 g·kg-1土时,随聚丙烯酰胺施用量提高土壤淋洗液中氮、磷、钾淋出量显著降低,但是用量>1.5g·kg-1土时,随聚丙烯酰胺施用量提高淋洗液养分含量没有显著差异.结论:聚丙烯酰胺对改善沙土水稳性团粒结构和保肥具有显著作用,明确了聚丙烯酰胺作为沙土改良剂合理用量为1.5-2.00 g·kg-1土.     

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.     

外源铜锌在我国典型土壤中的老化特征

采用室内培养的方法,研究了我国3种典型土壤——红壤、水稻土和褐土,在铜、锌单一污染和复合污染下的老化过程. 结果表明,有效态铜、锌（0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取的金属）随时间先是快速下降,然后缓慢降低,大约90 d是转折点. 无论是在单一污染还是在复合污染土壤中,铜和锌的老化都没有显著差异,预示着这2个金属有相似的化学行为. 铜、锌在红壤、水稻土和褐土中的老化最适合二级动力学方程（R²为0.994 0～0.999 9, p<0.000 1）,而抛物线扩散方程拟合程度较差,说明金属有效形态向无效形态的转化过程（老化）并不完全取决于扩散作用,它是表面聚合/沉淀作用、有机质包裹作用、扩散作用等交互的结果. 铜锌在土壤中的老化显著受pH影响,在低pH土壤（红壤）,金属有效形态比例高,老化速率慢,速率常数k₂为4.36×10^-3～7.05×10^-3 kg·(mg·d)^-1;高pH土壤（褐土）中,金属有效形态比例低,老化速率快,k₂为1.095×10^-2～1.377×10^-2 kg·(mg·d)^-1. 也就是说,随土壤pH升高,金属的老化速率加快.