肥料中氮磷和有机质对土壤重金属的影响及治污中的应用

以肥料中的氮、磷和有机肥对重金属在土壤中的吸附、解吸、形态转变和迁移活化的影响，对土壤重金属植物活性的影响和作用机制进行讨论，并综述了氮肥、磷肥和有机肥料在土壤重金属污染治理中的应用。     

肥料对土壤重金属有效态及水稻幼苗重金属积累的影响

为探究施用不同肥料对红黄泥和河沙泥农田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有效态含量的影响,通过盆栽试验,研究了施用7种肥料（猪粪、鸡粪、紫云英、商品有机肥、磷肥、复合肥、化肥）对土壤重金属有效态含量及水稻幼苗重金属积累的影响.结果表明:①红黄泥中复合肥处理能显著增加Zn有效态含量,比对照增加57.0%,猪粪处理显著降低了Cu、Pb、Cd有效态含量,比对照降低22.1%、13.4%、20.0%.②不同处理河沙泥中Cu有效态含量变化不显著,复合肥处理显著增加Zn有效态含量,比对照增加23倍,化肥处理显著增加Pb有效态含量,比对照增加31.6%,施用复合肥显著增加Cd有效态含量,比对照增加30.6%.③红黄泥中商品有机肥、紫云英处理显著增加水稻根Cd含量,且紫云英处理效果更明显,比对照增加1.92倍,猪粪、鸡粪、商品有机肥、磷肥处理均降低了水稻秸秆Cd含量,且商品有机肥作用更明显,比对照降低58.7%.④在河沙泥中商品有机肥、紫云英处理显著增加了水稻根Cd含量,且商品有机肥处理效果更明显,比对照增加4.27倍,猪粪、鸡粪处理均降低了水稻秸秆Cd含量,且鸡粪作用更明显,比对照降低29.2%.研究显示,不同处理土壤中Cu、Zn有效态含量差异明显;磷肥处理能显著降低红黄泥中Pb有效态含量,猪粪、鸡粪、紫云英处理可显著降低红黄泥中Cd有效态含量,复合肥处理能显著增加河沙泥Cd有效态含量;猪粪、鸡粪处理均能降低红黄泥和河沙泥中水稻秸秆Cd含量.      

污泥对樟子松生物量及其重金属积累和土壤重金属有效性的影响

采用盆栽试验研究了不同剂量污泥(体积分数,即污泥体积占污泥和沙土总体积的百分比,分别为:0、20%、33.3%、50%和100%)施用于风沙土条件下,污泥剂量对樟子松幼苗生物量及其对重金属的累积和土壤中重金属有效性的影响.结果表明,在养分含量低的风沙土中,施用污泥能够显著提高樟子松幼苗生物量,最适剂量为50%;污泥剂量的增加可促进樟子松植株对重金属的吸收和累积,在最适剂量(50%)条件下,樟子松植株中Cu、Cd、Pb、Zn的累积量分别是对照(不施污泥)的18.0、8.9、17.1、11.5倍;樟子松植株重金属吸收速率顺序为:ZnCuPbCd,而迁移系数顺序为:ZnCdCuPb;土壤中有效态重金属含量随污泥剂量的增加而增加,而植株收获后土壤中有效态重金属下降幅度均小于对照.     

秸秆及生物炭添加对猪粪沼渣施肥水稻重金属积累的影响

秸秆还田在重金属污染稻田中被广泛应用并日益推广,其对土壤中重金属生物有效性和水稻重金属吸收积累产生的影响不容忽视.本研究选用因连续10年以上施用生猪沼渣沼液而导致重金属超标的水稻土,通过盆栽试验研究了不同的秸秆还田方式(直接还田或生物炭还田)与用量(0、1%、2%、4%和8%)对水稻重金属吸收积累的影响.结果表明,长期施用沼渣沼液可导致土壤重金属富集,其中,铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)含量高于国家土壤环境质量二级标准;秸秆或生物炭添加提高了水稻根或茎叶中重金属的截留,降低了籽粒中的积累;秸秆还田对于水稻Cu的吸收积累控制效果显著,添加1%、2%、4%和8%的秸秆分别使糙米中的Cu含量降低了35%、51%、64%和71%;生物炭添加对于控制水稻Cd的吸收积累效果显著,1%、2%、4%和8%生物炭添加量分别使水稻Cd的积累降低了21%、33%、36%和35%.对于Zn的吸收积累,两种还田方式均具有显著的控制效果;但在As污染稻田,秸秆直接还田应慎重,因为秸秆添加可显著提高糙米中As的积累.通过对比不同的秸秆还田量对控制糙米中重金属积累的效果,同时考虑该区域重金属的污染状况和还田成本,推荐在该施肥区域实施2%的秸秆直接还田.该研究将为水稻安全生产与农业废弃物循环利用提供理论与实践指导.     

海洋生物对重金属的积累及意义

本文概述了海洋生物对重金属的积累,着重阐述无脊椎动物对重金属的积累机理,及其在重金属污染生物监测方面的意义。中国海(香港水域)无脊椎动物的重金属积累,将在另文阐述。     

长期施用化肥和有机肥对稻田土壤重金属及其有效性的影响

为研究长期施肥下红壤稻田土壤重金属累积及有效态分布特征,探讨其主要影响因子,选择持续了 35年的长期定位试验的不施肥(CK)、磷钾化肥(PK)、氮磷钾化肥(NPK)和不同比例有机肥化肥配施(M1NPK、M2NPK和M3NPK)等6个处理,分析了土壤化学指标、重金属全量(THM)和有效态的分布特征,以及重金属有效态含量与...     

复合重金属胁迫对灯心草生长及其积累特性的影响

盆栽试验结果表明：Cd、Pb、Cu、Zn、As5种重金属复合胁迫对灯心草地上部生长有一定程度的抑制作用,在土壤环境质量二级标准上限值处灯心草地上部生物量减产9．15％,小于10％,生长在矿毒水和铅锌尾矿污染土壤中的灯心草地上部生物量分别减产28．23％和37．1％,但地下部生物量减产趋势不明显。以地上部生物量为参考指标,可初步将土壤环境质量二级标准上限值拟设定为土壤中各重金属的临界毒性效应值。在Cd、Pb、Cu、Zn、As复合胁迫条件下,各重金属在灯心草茎叶和根系中的积累和分布存在明显差异,且与土壤中各重金属含量间存在一定的相关性。     

不同水稻品种对重金属的积累特性

采用田间试验法,以南方主要种植的129个水稻品种为研究对象,通过对稻米样品中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、无机砷(As)和总汞(Hg)重金属含量的测定,分析不同品种和类型的水稻对重金属吸收能力的差异.结果表明,35个早稻糙米Cd含量在0. 35～0. 60 mg·kg~(-1)之间,超标率100%,糙米Pb含量在0. 08～0. 30 mg·kg~(-1)之间,超标率14. 29%; 54个中稻糙米Cd含量在0. 03～0. 45 mg·kg~(-1)之间,超标率33. 33%; 40个晚稻糙米Cd含量在0. 08～0. 20 mg·kg~(-1)之间,均未超过国家标准.早、中、晚稻都表现出三系杂交稻糙米Cd含量高于两系杂交稻,但是差异不明显;早稻三系杂交稻糙米Cr和总Hg含量显著高于两系杂交稻.中稻糙米Cd含量与Pb和总Hg含量间呈显著正相关;与糙米中无机As含量间存在极显著负相关;而与糙米中Cr含量间相关性不明显.总之,水稻对重金属的吸收积累,受遗传背景、品种类型和重金属互作的影响较大.     

重金属超积累植物的研究进展

土壤重金属污染是当前面临的一个重大环境问题,而土壤重金属污染的植物修复尤其是超积累植物的应用是治理污染土壤的重要手段之一。文章介绍了重金属超积累植物的概念和作用,详细综述了近年来重金属超积累植物的研究成果,包括其富集特征、种质资源、种属及时空地域分布特点以及其吸收重金属的生物学机理等,并对该研究领域存在的问题及今后的研究方向与应用作了简要的探讨。以期引起人们对该领域的重视,并为国内在超积累植物的相关研究方面提供参考。     

Se和K对延胡索植株锌毒害的缓解作用

为了探讨外源硒(Se)或钾(K)对锌(Zn)胁迫(0~900 mg/kg)下延胡索(Corydalis yanhusuo)植株生理生化响应及对其生长和品质的影响,以延胡索为试验材料,采用盆栽试验,研究了外源Se和K对Zn污染土壤延胡索株高、生物量、生理特性、Zn积累及品质等的影响。结果表明:(1)10 mg/kg Se、200 mg/kg K能明显缓解Zn胁迫对延胡索植株生长的抑制作用,增加植株的耐Zn性。(2)添加适宜浓度的外源Se和K不仅能提高900 mg/kg Zn污染土壤延胡索植株叶片保护酶活性(POD活性除外),提高可溶性糖含量,降低丙二醛(MDA)含量从而缓解Zn对延胡索植株的毒害,还能提高延胡索的产量和(药性)品质。(3)适宜浓度外源Se和K能显著影响Zn污染土壤延胡索植株地上部分和地下部分Zn积累。由此,Se和K在药用植物对重金属胁迫的解毒中起着重要作用,其中Se的解毒作用更佳。增施10 mg/kg Na_2SeO_3可缓解重金属对药用植物的毒害,提高产量和药性品质。     

重金属固定植物促生细菌的筛选及其阻控小麦富集重金属效应

由于工业和采矿业等人类的活动造成农田土壤Cd和Pb污染日益严重,并可通过食物链严重影响人类健康,必须采取有效措施阻控农作物对重金属的吸收.本研究依据细菌的重金属抗性和植物促生特性筛选功能菌株,并通过摇瓶吸附实验和小麦砂培实验验证其对小麦生长和阻控小麦吸收Cd和Pb的影响.结果显示,从狗尾草根际土壤中共分离到具有固定重金属和促生能力的菌株18株,其中巨大芽孢杆菌N3和液质沙雷氏菌H12效果最好,均能抵抗高质量浓度的Cd(650mg·L~(-1))和Pb(2 700 mg·L~(-1)),分泌吲哚乙酸(IAA)(56. 6 mg·L~(-1)和69. 1 mg·L~(-1))、铁载体和1-氨基环丙烷羧酸(ACC)脱氨酶.静置培养实验表明,菌株N3和H12显著提高溶液中NH4+的质量浓度和p H值,降低溶液中Cd(63. 1%～73. 8%)和Pb(69. 1%～81. 8%)的质量浓度.砂培条件下,与不接菌相比,菌株N3和H12不仅能够显著增加小麦根(47. 2%～97. 4%)和地上部(65. 3%～153%)的干重,还能够显著降低小麦根和地上部中Cd(49. 2%～68. 3%)和Pb(27. 4%～84. 5%)的含量.本研究结果为Cd、Pb污染农田的修复和农作物的安全生产提供菌种资源和理论依据.     

长期不同耕作方式对紫色水稻土重金属含量及有效性的影响

通过长期定位试验,研究了常规平作、水旱轮作、免耕冬水、垄作免耕和厢作免耕5种耕作方式对紫色水稻土剖面重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd)总量、有效量及水稻根、茎叶和糙米重金属含量的影响.结果表明,经过22 a的耕作,5种耕作方式对紫色水稻土剖面Fe、Cu、Zn、Pb、Cd总量的剖面分布状况影响不显著,而对土壤Mn的剖面分布状况影响显著,常规平作、水旱轮作及免耕冬水均导致表层土壤Mn向下层淋失.5种耕作方式下土壤Fe、Cu、Zn、Pb和Cd的有效量均随土层深度的增加呈降低趋势,而常规平作、免耕冬水、垄作免耕及厢作免耕土壤Mn有效量则表现出随土层深度的增加而增高的趋势.5种耕作方式下,表层土壤Fe、Mn有效量以水旱轮作最高,Zn、Pb有效量以常规平作最高,而Cu有效量受耕作方式的影响不显著.相关分析结果表明,表层土壤有效Fe与pH呈极显著的负相关关系,与有机质呈显著的负相关关系,有效Mn与pH和有机质均呈极显著的负相关关系,有效Zn与总Zn呈显著正相关关系.水旱轮作、垄作免耕及厢作免耕条件下水稻根部Fe、Mn含量,茎叶Fe、Mn、Cu、Cd含量,糙米Cu含量均高于常规平作和免耕冬水,水旱轮作能明显降低Cd向糙米的迁移系数,对降低糙米Cd含量有明显的效果,且水旱轮作条件下糙米Cd含量低于国家食品卫生标准.水稻根部Fe含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Fe呈极显著正相关关系,根部Mn含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Mn呈极显著正相关关系,茎叶中Mn含量与pH呈显著的负相关关系,与总Mn及有效Mn呈显著的正相关关系,茎叶和糙米Cu含量与pH均呈极显著的负相关关系,糙米中Zn含量与pH呈显著负相关关系,与CEC呈极显著正相关关系.结果表明,耕作方式主要通过影响土壤pH而影响土壤重金属的有效量及水稻重金属的含量,水旱轮作可提高表层土壤Fe、Mn活性,降低土壤Zn、Pb和Cd活性,并能在一定程度上降低糙米Pb、Cd含量,但也应注意长期的水旱轮作可能会导致表层土壤Mn过度向下层淋溶.     

磷肥和稻草对土壤重金属形态、微生物活性和植物有效性的影响

采用原位化学固定法,通过向土壤中添加修复剂磷肥和稻草,研究其对土壤中重金属形态、植物有效性和土壤微生物活性的影响.结果表明:添加磷肥和稻草可改变土壤中重金属Cu、Cd、Zn和Pb的形态分布,使土壤中重金属高植物有效性的酸提取态比例降低;其中以磷肥+稻草组下降最多,酸提取态Cu比例从对照的50.4%降至8.7%,酸提取态Cd从56.2%降至29.5%,酸提取态Zn从32.9%降至25.1%,酸提取态Pb从21.1%降至检测限以下.磷肥、稻草及磷肥+稻草修复土壤后,4种重金属在油菜(Brassica napus L.)中的含量显著降低,且油菜干生物量由对照的0.46 g分别增至0.97、1.53和2.28 g.同时土壤中微生物活力得到提高,土壤微生物生物量碳由对照的19.16 mg/kg最高增至966.71 mg/kg,而代谢呼吸率由对照的21.95 mg/(kg.h)最大升至158.63 mg/(kg.h).证明磷肥和稻草可降低重金属对油菜和土壤微生物的毒性胁迫,改善污染土壤质量,促进植物和土壤微生物的生长.      

钾肥对延胡索植株铜污染的缓解作用

缓解重金属污染对植物伤害的方法是目前研究的热点之一。铜(Cu)是植物生长发育所必需的微量营养元素。过量的Cu则对植物的生长发育有抑制作用。钾(K)是植物生长所必需的营养元素,施用钾肥(K2SO4)能明显增加植物的抗逆性。为了探讨外源K对Cu胁迫下延胡索植株生理生化响应的调节作用,为延胡索高效经济,优质高产的栽培模式提供理论与实践指导,以小叶型延胡索(Cf)和大叶型延胡索(C)为研究材料,采用土培的方法,研究外源K对Cu胁迫下2个延胡索叶型植株生长、抗氧化酶系统和Cu积累等的影响。结果表明:各浓度Cu胁迫下外源K的最适缓解浓度均为200 mg/kg。200 mg/kg K能明显缓解Cu胁迫对2种叶型(C和Cf)植株生长的抑制作用,增加植株的耐Cu性;尽管存在一定的叶型差异,但外源K能使2种叶型叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的活性降低,降低了叶片中的可溶性糖含量和丙二醛(MDA)含量,从而缓解Cu对延胡索植株的毒害。另外,外源K影响Cu对延胡索植株地上部分和地下部分Cu的积累,其影响程度与延胡索叶型有关,其中能显著降低大叶型延胡索植株地下部分Cu含量(p0.05)。机制较复杂。     

5种沉水植物对重金属富集能力的对比研究

为了探求不同的沉水植物对水体中重金属吸收富集能力的差异,采用原子吸收光谱法,对淮河支流东风渠水体及水体中常见的5种沉水植物:菹草、黑藻、龙须眼子菜、穗花狐尾藻及小茨藻进行了铅(Pb)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cu)含量分析。结果表明:5种沉水植物样品中重金属含量远远高于水体重金属背景值,对重金属Cu、Pb、Cd、Zn的富集系数为58~1 515,对Zn富集最强,最大富集量达到242.42 mg/kg,富集系数为1 515。不同的沉水植物对重金属的吸收富集优势存在明显差异,利用沉水植物来修复水体重金属污染时,须依据不同的污染元素来选择合适的沉水植物。     

厌氧环境下美人蕉根表铁膜对重金属积累转运的影响

根表铁膜作为污染物进入植物体内的门户,对植物修复重金属污染底泥起着重要作用.有机物降解消耗DO导致的底泥厌氧环境会显著影响根表铁膜的形成,并改变重金属的生物地球化学特征,从而影响重金属污染底泥的植物修复效果.为了探讨底泥厌氧环境中植物根表铁膜对重金属积累和转运的影响,采用向底泥中投加蔗糖模拟底泥厌氧条件的方法,测定不同底泥厌氧水平下挺水植物美人蕉（Canna indica）的生物量、根表铁膜和植物组织内重金属的含量.结果表明:①底泥厌氧环境不利于美人蕉对Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的吸收,随着厌氧程度的增加,美人蕉对重金属的吸收量逐渐减少.②底泥厌氧环境能促进根表铁膜的形成及其对Cr和Ni的富集,重度厌氧环境中根表铁膜的含量为（10.40±0.30）g/kg（以根干质量计）,但厌氧环境抑制了铁膜对Cd、Pb和Zn的富集.③底泥厌氧环境不利于Ni从根表铁膜转运至植物组织,但轻度厌氧环境能促进Cr和Zn从根表铁膜转运至根系,且底泥厌氧环境对Cd、Pb和Cu的迁移转运无显著影响.研究显示,底泥厌氧环境促进了植物根表铁膜的形成,根表铁膜对重金属积累和转运的影响因底泥厌氧水平和重金属元素种类不同而不同.      

土壤重金属累积对土地利用与景观格局的响应

土地利用/覆被既能反映重金属污染物的主要来源,亦能通过改变土壤物理、化学和生物性质从而控制重金属在土壤中的迁移性和活性,造成土壤中重金属的累积直至污染.基于2003年和2013年宁波市区土壤重金属采样点数据和土地利用数据,采用面向对象的决策树分类方法进行土地利用/覆被分类,采用单项污染指数、内梅罗综合污染指数评价土壤重金属污染状况,采用景观格局指数探索重金属不同累积程度下的土地利用变化和景观格局演变,采用冗余和偏冗余分析识别对研究区土壤重金属累积影响最为显著的景观格局因子及不同因子之间的交互作用.结果表明:①2003～2013年研究区8种土壤重金属元素均出现了不同程度的累积,其中以Hg、Ni和Cr的累积程度最高;研究区大多数区域已受到了土壤重金属的污染且重度污染区的污染程度仍在加剧.②较高的重金属累积程度并不完全出现在土地利用类型一直为建设用地的区域,或由其他类型转为建设用地的区域,有相当一部分发生在利用类型一直为耕地或者是由其他类型转为耕地的区域.③重金属污染地区都有着破碎、复杂和聚集的景观格局特征,其中耕地、住宅用地和工业用地的这种特征与土壤重金属累积的相关性最大;④建设用地的斑块聚集程度越高,大多数重金属元素的累积程度会显著增加;景观的多样性程度和农用地的形状复杂程度越高,Cu、Hg、Pb和Cd的累积程度会显著增加;距离采矿用地越近,Cd含量增加的效应越明显.     

不同品种空心菜对多种重金属的富集特征研究

通过盆栽试验,研究了2种不同重金属污染程度(轻度污染S1和重度污染S2)土壤中7个空心菜品种生长和吸收积累Cd、Pb、Zn、Ni、Cu、Cr的差异。结果显示:S2中7个空心菜品种的生长均受到了明显的抑制,其中港种青绿梗竹叶空心菜(GQLG)的株高、根长和地上部干重分别只有S1中的34.23%、37.11%和16.00%;空心菜根部重金属含量显著高于其地上部,第二茬地上部Cd、Pb、Ni、Cr的含量相较于第一茬明显降低,S2中的空心菜体内6种金属含量显著高于S1中,且不同品种间差异显著,其中GQLG地上部的Cd含量显著高于其他6个品种,柳叶空心菜(LY)地上部Pb含量是其他6个品种的2～4倍;S2中的7个空心菜品种体内的Cd、Pb、Cr含量均超出了食品安全国家标准(GB 2762-2017)中叶菜蔬菜的限量值,S1中GQLG的Cd含量、LY的Pb含量以及泰国空心菜、泰国柳叶空心菜、台湾纯青柳叶空心菜和GQLG 4个品种的Cr含量也超标;空心菜对Cd的富集系数(BCF)最高,对Pb的BCF最低。