Cd、豆磺隆胁迫下黑土-小麦系统中酶活性的动态变化

利用盆栽试验研究了Cd单一污染和Cd-豆磺隆复合污染作用下黑土-小麦系统中脲酶(Urease)和过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化,尤其是考察了小麦整个生育期内(主要分为拔节期、开花期和成熟期)这2种酶活性的动态变化规律.结果表明,无论是在有或无豆磺隆胁迫时,随着Cd污染浓度的增加,脲酶活性呈现出明显的下降趋势,过氧化氢酶活性变化相对于脲酶比较稳定.通过拟合方程可知,脲酶和过氧化氢酶活性变化在一定程度上可以反映Cd或Cd-豆磺隆的污染状况,如果用酶活性指示Cd和豆磺隆污染程度时需适当考虑作物的不同生育期以及Cd和豆磺隆污染的关系.在小麦的整个生长期内,当Cd含量为2～30 mg·kg-1时,无论是Cd单一污染还是Cd-豆磺隆复合污染,脲酶活性均呈现出由拔节期到开花期升高、由开花期到成熟期下降的趋势;而在高含量(＞30 mg·kg-1)Cd作用下,酶活性的这种变化趋势表现的较弱.     

厌氧和好氧条件下土壤中六氯乙烷降解的动态研究

通过在实验室模拟不同的环境条件,研究常用有机氯化合物——六氯乙烷(Hexachloroethane,HCE)在好氧和厌氧环境条件中的土壤生物降解动态及其影响因素。结果表明,HCE在水稻土中的降解遵循一级反应动力学方程。相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物对HCE的降解影响较大。在厌氧条件下,在30⁶0 mg/kg的浓度范围内,HCE的降解随土壤中HCE起始浓度增加而加快,当浓度≥60 mg/kg时,随HCE起始浓度增加而减慢。而在好氧条件下,HCE的降解速率变化较小,表明相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物可以利用HCE生长,在未达到其毒性耐受浓度时,HCE降解速率随着其浓度的增加而提高,但当浓度超过微生物的耐受极限浓度时,微生物活动将受到抑制,HCE的降解速率呈下降趋势。     

磺胺嘧啶在作物根际土壤中的吸附/解吸特性研究

采用根际袋盆栽实验,研究了在小麦和玉米根际效应作用下,土壤对磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD)吸附/解吸热力学与动力学特性.结果表明,小麦和玉米根际与非根际对SD的吸附/解吸均较快,描述2种作物根际与非根际对SD吸附过程最优动力学方程皆为Elovich方程,其次是双常数方程和抛物线方程.在实验所采用的SD浓度范围内,不同处理小麦和玉米根际与非根际对SD的吸附量均随着SD浓度的增加而增加,但根际对SD的吸附能明显高于非根际.用Freundlich方程描述小麦和玉米根际与非根际对SD等温吸附行为最为适宜.SD在小麦和玉米根际与非根际的解吸过程都是非线性的,且在根际的解吸能力明显低于非根际.此外,将小麦和玉米根际与非根际的平均吸附常数(Kf-ads)及平均解吸常数(Kf-des)与土壤有机质、pH、黏粒3种理化性质关系进行逐步回归分析发现,有机质是影响根际SD吸附/解吸行为的关键因素.     

环境条件对土壤中磺胺间甲氧嘧啶降解的影响

通过在实验室模拟不同的环境条件,研究常用兽药抗生素--磺胺间甲氧嘧啶(SMM)在土壤中的降解动态及其影响因素(如微生物和光照,土壤含水量、药物起始浓度等).结果表明,SMM在土壤中的降解遵循一级反应动力学方程.SMM在土壤中的降解主要是光降解和化学降解,微生物降解只占较小比例;土壤含水量的增加明显加快了SMM的降解速率,因而可以通过降低土壤中SMM残留浓度或提高土壤含水量等方法加速SMM的降解.以降低其对环境土壤和水体的风险;SMM的降解速率随土壤中SMM起始浓度增加而降低,表明土壤中降解微生物对SMM的浓度敏感.     

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.     

磺胺间甲氧嘧啶-镉复合污染对作物种子发芽的影响

测定了黄潮土中常用兽药磺胺间甲氧嘧啶(SMM)与重金属镉(Cd)单一及复合污染对小麦和西红柿种子发芽(根伸长、芽伸长和发芽率)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应.结果表明,在单一污染物作用下,根伸长抑制率和芽伸长抑制率与药物浓度显著相关(P0.05);药物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SMM对2种作物的毒性效应明显强于Cd,SMM对小麦和西红柿根伸长的IC50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为33.7,49.3mg/kg,而Cd为507.3,599.8mg/kg.SMM和Cd复合污染时,在低Cd(200mg/kg)的胁迫下,联合作用主要体现为协同作用,但随着SMM浓度的增加,协同效应不显著(P>0.05);在高Cd(500mg/kg)作用下,二者的联合效应中Cd起主要作用.     

我国农耕土壤Cd污染与植物修复现状

中国人均耕地面积不足,农耕土壤的Cd污染问题对土壤资源的可持续利用和农作物的安全构成了巨大的潜在威胁。通过简述中国农耕土壤Cd污染现状和造成农耕土壤Cd污染的原因,并结合中原地区农耕土壤Cd污染调查情况,概述了中国近5年农耕土壤和农作物受到Cd污染的程度。总结近年来国家在济源开展植物修复土壤Cd污染试点工程及湖南启动长株潭耕地重金属污染修复以及农作物种植结构调整试点工程的修复效果,并简述了目前中国土壤的治理措施。最后,通过试点工程期间遇到的问题探究中国农耕土壤Cd污染的修复之路,展望未来Cd污染土壤修复工作的重点和预防措施。