微生物对土壤环境中重金属活性的影响

各种工农业生产和家庭消费引起的重金属在环境中的释放 ,以及由此带来的环境胁迫和破坏 ,呈加剧的趋势 .在全球范围内 ,人类活动引起的Ｐｂ ,Ｃｄ,Ｖ与Ｚｎ的释放量分别是自然情况下的 12 ,5 ,3和 3倍 .Ｓｂ ,Ａｓ ,Ｃｒ,Ｃｕ ,Ｈｇ,Ｎｉ,Ｓｅ等的人为释放量或超过自然释放量 ,或与自然释放量持平[1] .土壤是重金属离子的源和汇 ,土壤中的重金属离子可以多种形态存在 ,如可溶态、交换态以及与不同土壤固相组分如碳酸盐、铁锰氧化物、有机质、残渣物质结合的形态[2 ] .重金属在土壤中的活性和生物有效性受到多种因素的制约 ,特别是各种有机胶…     

生物炭对重污染土壤镉形态及油菜吸收镉的影响

为了解不同种类和用量的生物炭对土壤镉形态及油菜吸收镉的影响,通过室外盆栽试验,以湖南某冶炼区周边重镉污染土壤为供试土壤,湘油27号为供试作物,于油菜移栽前7d分别添加w为0.1％和1％的竹炭和柠条炭,分析土壤镉形态和成熟期油菜各器官镉含量.结果表明,添加生物炭能降低土壤镉的有效性和油菜各器官中镉含量.柠条炭降低油菜吸收累积镉的效果比竹炭更明显,且随着生物炭量的增加阻控效果更明显.相比于对照组,施用生物炭后土壤中w(可交换态镉)最大可降低16.64％;油菜根部、茎秆、油荚和籽粒w(镉)最大可分别降低34.06％ 、39.74％、33.15％和49.81％.综合结果表明,添加w=1％柠条炭处理组处理效果最佳.     

镉对油菜幼苗硫吸收、转运和分布的影响

采用营养液培养-同位素示踪法研究了镉(Cd2+浓度为10μmol.L-1和50μmol.L-1)对油菜幼苗(秦油9号)硫吸收、转运和分布的影响.结果表明,镉处理促进了油菜植株对硫的吸收.10μmol.L-1镉处理96 h油菜植株比对照组吸收的硫增加了36%,而且促进了硫向地上部的转运,有39.4%的硫被转运到植株的地上部,转运速率较对照组增加了50%.相同时间内,50μmol.L-1镉处理的油菜植株中的硫仅比对照组多3%,转运速率显著下降,但仍有25.9%的硫被转运至地上部.     

土壤中三种盐对油菜富集镉的影响

为了利用被镉污染的盐土,通过实验分析镉污染盐土中三种盐对油菜（Brassica napus）富集镉影响的差异性,探明不同类型镉污染盐土上种植油菜的植物修复效果。以镉超累积植物油菜为研究植物,通过温室盆栽土培试验,将油菜在含有不同质量分数盐（wS：0 g·kg^-1,2 g·kg^-1,4 g·kg^-1,6 g·kg^-1）的含镉（wCd：10 mg·kg^-1）土壤中培养60天,研究油菜对镉的生物富集因子、植株内地上部分和根部镉的质量分数变化。选择土壤中三种主要盐的类型,即氯化钠、硫酸钠和碳酸钠作为分析和研究对象。结果表明,含碳酸钠的土壤对油菜吸收镉有抑制作用,含硫酸钠的土壤对油菜吸收镉也有抑制作用,但效果没有碳酸钠的土壤大,含氯化钠的土壤对油菜吸收镉的影响不显著,只是在高质量分数时对油菜吸收镉有一些促进作用。在含不同类型盐的土壤中,不同土壤盐对油菜富集镉的能力也有显著的差异,土壤中氯化钠对油菜根部富集镉的能力没有显著影响,而对油菜地上部分富集镉的能力有一定的促进作用;土壤中的碳酸钠对油菜地上和地下部分富集镉的能力都有显著的抑制作用,不利于油菜对镉的富集。     

不同氮肥对油菜B与Mo吸收的影响

利用盆栽试验研究了潮土中不同氮肥对油菜硼钼吸收的影响，结果表明，前期(5周)施氮并没有促进油菜的生长，而且大部分氮肥对油菜生长表现抑制作用，氯化铵处理的作用最大，硫酸铵和尿素处理次之，硝酸铵处理再次之；不同氮肥均有抑制油菜生长前期(5周)硼吸收和累积的作用，其中以氯化铵、硝酸铵和尿素的作用为甚；不同氮肥同样抑制油菜生长前期(5周)对钼的吸收和累积，以硫酸铵处理作用最突出，氯化铵处理次之。但随着时间的推移，10、15周不同氮肥大多促进油菜的生长，增加油菜对硼钼的吸收和累积，且各氮肥处理间的差异逐步减小。     

蛭石对镉污染土壤油菜产量和土壤中镉形态的影响

采用盆栽模拟试验法,研究了镉在不同质量分数下和在不同质量分数下加入蛭石后对油菜产量和土壤中镉形态的影响,结果表明:在低质量分数时(≤5 mg·kg-1),镉对油菜产量影响不大,而在5 mg·kg-1促进了其生长,比对照增加了20.5%,差异达显著水平.在10 mg·kg-1、50 mg·kg-1时分别比5 mg·kg-1下降29.81%,68.03%.加入蛭石后在低质量分数时效果不明显,在10 mg·kg-1、50 mg·kg-1时显著增加了油菜的产量,相对增产20.4%,35.9%.同时降低了土壤中交换态,碳酸盐结合态镉的含量,Cd-10分别下降15.77%、7.14%,Cd-50分别下降14.64%、7.21%.而残渣态和有机结合态含量大幅提高,Cd-10分别提高8.65%、9.31%、Cd-50分别提高18.89%、8.44%.     

不同蒸腾作用对番茄幼苗吸收Pb、Cd的影响

蔬菜中重金属污染是人们关注的热点问题之一,其中Pb、Cd的污染在我国种植蔬菜的土壤中较为突出,蔬菜对Pb、Cd的吸收除了受到土壤中Pb、Cd含量的影响之外,蔬菜本身的蒸腾作用是否会对吸收过程产生作用.通过在人工气候箱中,调节环境的温度和湿度,形成不同的环境蒸汽压,使植物产生不同的蒸腾作用,利用水培实验研究了在不同蒸腾作用下两个番茄品种(Lycopersicon esculentu,品种名分别为FA-189和合作903)的幼苗对重金属Pb、Cd的吸收富集规律.结果表明,高蒸腾作用下植株Cd和Pb含量比低蒸腾作用下分别增加了1.47～1.73倍和1.25～1.75倍,单株的积累量则分别增加了1.71～3.18倍和1.67～2.21倍.通过分析蒸腾水量对吸收Pb、Cd的影响,表明番茄幼苗通过蒸腾作用拉力吸收进入体内的重金属的量占总吸收量的比例极小,一般在0.000 8%～0.2%之间,说明番茄幼苗对Pb和Cd的吸收主要为代谢吸收.同时在比较了番茄对Pb和Cd的被动吸收比例时,发现Pb较Cd的比例要高几倍到几十倍,说明番茄对Pb和Cd的吸收富集规律可能存在不同的机理.     

重金属镉对水田土壤微生物基因多样性的影响

采用16S rDNA DGGE分析技术,探讨了不同处理时间、不同浓度镉胁迫条件下水田土壤微生物种群的基因多样性.研究发现,随着处理时间的不同,各处理间的土壤微生物基因多样性差异存在明显不同,培养初期镉对土壤微生物种群毒害作用非常明显,土壤微生物基因多样性下降,但培养后期不同处理之间DNA基因型差异很小,丰度差异较大.在土壤培养初期、含镉3～10 mg/kg的培养基上出现一条新增条带,为对照及低镉浓度土壤所没有,镉形态稳定后会消失,说明土壤中可能存在适官镉浓度下良好生长的微生物种,经序列测定及与网上比对分析.与一株Uncultured bacterium sp.具有96%的相似率,初步确定为一不可培养细菌种,以其作为淹水条件下镉污染初期的报告基因有一定的可行性.     

秸秆还田下改良剂对水稻生长和Cd吸收积累的影响

土壤中的镉（Cd）易在水稻中积累而威胁人体健康,秸秆还田下不同化学改良剂对水稻Cd 吸收累积特性的影响效应值得关注.选取成都平原德阳市旌阳区Cd 污染稻田为研究对象,开展小区试验,研究秸秆（油菜、小麦）直接还田下添加石灰、钙镁磷肥、海泡石3 种改良剂对水稻生长和Cd 吸收累积的影响.结果表明：与对照相比,油菜秸秆＋钙镁磷肥和小麦秸秆＋海泡石处理均能增加水稻株高、分蘖数和产量,其中产量提高了6.34%和12.64%,达显著水平（P〈0.05）.秸秆还田下,配施改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）均能显著降低（P〈0.05）水稻糙米Cd 含量,较对照降幅分别为21.65%-36.75%（油菜秸秆还田）和21.11%-33.87%（小麦秸秆还田）.油菜秸秆＋改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）促进了土壤Cd 向茎叶的累积,较对照增加1.31-2.41 倍,这对水稻秸秆（茎叶）还田利用有不利影响.小麦秸秆＋石灰或海泡石处理均显著降低了茎秆、谷壳Cd 积累,较对照降幅为6.28%-19.63%和70.16%-78.68%.综合水稻产量及其对土壤Cd 吸收累积效应,油菜秸秆配合改良剂（海泡石、石灰和钙镁磷肥）、小麦秸秆＋海泡石是较为理想的秸秆还田与改良剂配合处理技术.     

蜈蚣草根际及内生微生物群落对砷污染胁迫的响应机制研究

由于广泛的采矿和工业活动,土壤砷污染已成为全球环境问题之一。蜈蚣草(Pteris vittata L.)作为世界上首次被发现的砷超累积植物,被认为是一种修复土壤砷污染的理想植物。蜈蚣草对砷的吸收和转运过程会受多种因素调控,其中蜈蚣草内生菌能够促进这一过程,然而目前关于微生物促进蜈蚣草砷富集的响应机制方面的研究报道还很少。为探明蜈蚣草内生微生物对砷污染的响应机制,采用不同砷添加量(0、250、500 mg·kg^-1)进行蜈蚣草盆栽试验,结合蜈蚣草根际土、根和茎叶砷含量分析及对应微生物群落分析,研究砷污染对蜈蚣草根际及内生微生物群落结构的影响及相关性。结果表明,砷在蜈蚣草茎叶中的富集量远高于根内砷含量,当土壤砷污染水平分别为250 mg·kg^-1和500 mg·kg^-1时,蜈蚣草茎叶砷富集系数分别为99.99和66.83,转运系数分别为103.53和93.98。微生物群落多样性结果表明,砷胁迫对微生物群落结构具有显著影响(P=0.001),砷污染对蜈蚣草根际土微生物群落结构的影响大于对内生微生物群落结构的影响,其中根瘤菌目是...     

Effects of rape straw and red mud on extractability and bioavailability of cadmium in a calcareous soil

Screening of cost-effective soil amendments is important to develop “in situ” remediation techniques for cadmium (Cd) contaminated soils. In this study, different soil amendments, including red mud, a by-product of the alumina industry, and acid-treated, nano-treated by nano-particle milling, nano and acid-treated red muds, zeolite, corn straw, and rape straw, were evaluated to immobilize Cd in two added levels (2 and 5 mg Cd·kg^-1 soil) in a calcareous soil by single and sequential extractions and by cucumber (Cucumis sativus L.) pot experiments. Results indicated that cruciferous rape straw significantly decreased the concentrations of water soluble, extractable Cd in soils, and Cd in cucumber plants, and it was more effective than gramineous corn straw. Also, red mud generally decreased the extractability and bioavailability of Cd added to calcareous soils more effectively than zeolite. Furthermore, the efficiency of red mud could be increased by the treatment of nano-particle milling due to the increase in specific surface area of red mud. It is potential to use rape straw and red mud as soil amendments to develop a cost-effective and efficient “in situ” remediation technology for Cd mildly contaminated calcareous soils.     

不同钝化材料对红壤中铜有效性的影响及机理

选取3种钝化材料（赤泥、硼泥、钙镁磷肥）,通过盆栽试验,观测了在不同铜污染水平红壤上,3种钝化材料对小油菜（Brassica campestris,L var Conmunis）吸收铜的影响。结果表明：在铜污染红壤上,3种钝化材料降低土壤EDTA提取态铜含量的效果显著。其中,在高铜污染水平红壤上,施用高量赤泥、硼泥处理降低效果最为明显,较污染对照降低了41.48%、44.44%。在低铜污染水平红壤上,施用高量赤泥处理降低效果最为明显,较对照处理降低了35.83%。施用3种钝化材料均能促进小油菜生长,增加小油菜的生物量,降低小油菜对铜的吸收量。其中,低铜污染水平红壤上,施用高量赤泥、高量硼泥与硼泥-赤泥联合施用处理降低铜含量的效果最为明显,与污染对照相比,小油菜铜含量分别降低82.64%,72.71%,85.14%;在高铜污染水平红壤上,施用高量赤泥与硼泥、赤泥联合施用处理降低小油菜铜含量的效果最为明显,小油菜铜含量分别为36.37,36.32 mg.kg^-1。结果表明,用量为45 000 kg.hm^-2的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

Effect of cadmium in the soil on growth,secondary metabolites and metal uptake in Salvia miltiorrhiza

We investigated the effect of Cd with different concentrations in soil (control, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 mg kg^?1) on Salvia miltiorrhiza. The growth of S. miltiorrhiza was examined at 90 and 120 d, while active components were tested at 0, 30, 60, 90, and 120 d; Cd uptake was measured at days 0, 90, and 120. The biomass data indicated that high Cd concentration can stimulate the accumulation of biomass after a long treatment. The Cd content in the above- and below-ground parts strongly corresponds to the bioavailable Cd extracted by ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) and acetic acid. The Cd content in the below-ground parts of control approached the Cd standards given by World Health Organization after 120 d. The Cd content in the below-ground parts of S. miltiorrhiza at a Cd concentration of 0.5 mg kg^?1 exceeded the Cd standards after being grown for 90 and 120 days. The accumulation of hydrosoluble components in the above-ground parts appeared later than that in the below-ground parts. With longer treatment time, high Cd treatment promoted an accumulation of hydrosoluble and liposoluble components. The Cd content in the below-ground plant parts indicated that there was still a risk of exceeding the Cd limit for S. miltiorrhiza grown in the soil contaminated by low-concentration Cd after a long time.     

镉污染土壤对潜在能源植物生长的影响

利用重金属污染土壤种植能源植物是一种同时解决环境问题和能源问题的新理念,但目前相关研究成果并不多。通过盆栽试验研究人工镉污染土壤中象草Pennisetumpurpureum和亚香茅Cymbopogonnardus两种植物植株的生长状况和两种植物对土壤镉的吸收和富集能力。结果表明,当外源可溶性镉加入到土壤后,其主要是以生物有效性较高的状态存在。土壤镉对象草和亚香茅生长的影响作用有很大的不同,亚香茅比象草具有更强的镉耐受力,其生物量受镉污染影响小。两种植物植株镉含量均随土壤镉添加量的增加而增加。除高镉处理象草外,植物地下部分含镉量比地上部分高很多。高镉处理象草地下部分含镉量比地上部分低的现象可能反映出根系已积累了太多的镉,因而加速了向地上部的转移,从而加剧了植物中毒的程度。赤泥添加剂具有降低土壤酸度,减少植物对镉的吸收和增加象草和亚香茅生物量的作用。     

Effects of fertiliser and intercropping on cadmium uptake by maize

This study investigated the effect of fertilisation and intercropping on the uptake of cadmium (Cd) by maize plants (Zea mays L. var. Guangtian-2). Maize was intercropped with soybean, peanut, chickpea, alfalfa, adzuki bean, garden pea, amaranth, Chinese mustard, and flowering Chinese cabbage. The results showed that most legumes substantially enhanced Cd uptake by maize under different fertiliser treatments. Cd accumulation in the leaf tissues of maize was increased by garden pea to 1.5 times the amount in the control (maize alone) with PK fertiliser. Maize intercropped with garden pea absorbed 1225 μg plant^?1 Cd and transferred 925.9 μg plant^?1 Cd to above ground tissues. Adzuki bean proved as the most valuable intercrop for enhancing Cd extraction from soil by maize owing to its relatively large maize bioconcentration factor of 5.9 and large transfer factor of 0.47 in the no fertiliser treatment. The results suggest that legumes caused a greater effect than non-legumes on Cd concentration in maize under different fertilisers; application of NPK fertiliser had positive effects on Cd level in intercropped maize.     

模拟酸雨对南方红壤镉释放的影响

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨对2种红壤镉释放的影响。结果表明,酸雨加速了红壤中镉的释放。在pH4.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的1.6～1.7倍,在pH3.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的2.0～6.5倍。经过相当于9150～10650mm降水量的淋溶后,pH4.5的酸雨使红壤镉的累积释放量提高63.0%～80.0%,pH3.5的酸雨使其提高102.7%～630.6%。红壤镉的释放与铝、铁的释放具有极显著或显著相关性。酸雨对镉释放的影响可增加水体中镉的负荷,从而加重镉对人类的直接或潜在危害。     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

Dehydrogenase activity as an indicator of different microbial responses to pesticide-treated soils

A laboratory study was conducted to assess the impacts of diazinon, linuron or a fungicidal preparation of mancozeb supplemented with dimethomorph on dehydrogenase activity (DHA) in loamy sand (LS) and sandy loam (SL) soils with different features. The pesticides were applied at the maximum predicted environmental concentrations (PEC) under field conditions and at 5 or 100 times the PEC. More distinct effects were observed in LS than SL soils at all sampling times. For PEC, a significant decrease in DHA was found in LS soil treated with diazinon or the fungicidal preparation on day 1 and during the incubation period, respectively. However, DHA did not decrease in SL soil treated with the pesticides at this dosage. For the higher concentrations, decreased DHA was ascertained in LS soil treated with diazinon and the fungicidal preparation at all sampling times, whereas for linuron this effect was evident on days 14 and 28. By contrast, only 100-fold PEC significantly decreased DHA in SL soil amended with diazinon or linuron, compared with the fungicidal preparation that decreased DHA at five-fold PEC. Our results indicate that DHA was particularly sensitive to the fungicidal preparation in both soils, whereas linuron was less harmful than diazinon.