物种敏感性分布法在土壤中铜生态阈值建立中的应用研究

利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的21个物种的铜毒理学数据,建立了不同土壤条件下的铜物种敏感性分布曲线.结果表明物种敏感性分布方程Burr Ⅲ在X轴(浓度)方向及y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳.在构建土壤中铜物种敏感性分布曲线时,利用铜生物毒害模型归一化处理能体现土壤性质对铜毒害的影响,相比于未归一化(不考虑土壤性质差异的影响)的结果更具科学性.结合铜的生物毒害模型利用Burr Ⅲ构建了中国土壤4种典型情景中的物种敏感性分布曲线,并基于此推导出了不同土壤情景下的铜5％毒害浓度(HC5),其在酸性土壤、中性土壤(包括水稻土)、碱性非石灰性土壤和石灰性土壤中的值分别为13.1、29.9、51.9和26.3 mg·kg-1(以土壤中外源铜为单位).此结果不仅表明了不同土壤条件下的不同物种对铜毒害的敏感性分布规律,还为建立对应土壤性质的铜生态阈值提供了可靠的科学基础.     

陕北黄土高原陡坡耕地土壤侵蚀变异的空间格局

利用环境放射性核素137-Cs技术定量评价陕北黄土高原典型山坡地顺坡断面(240 m)土壤重新分布的空间变化及其影响因素.结果表明,黄土高原坡地土壤侵蚀率存在明显的空间格局,即山坡中、上部是土壤侵蚀最为严重的地带,土壤平均侵蚀速率高达82.8 t/(hm2(a)以上;山顶和坡脚侵蚀速率较小,土壤平均侵蚀速率分别为17.1 t/(hm2(a)及22.3 t/(hm2(a),而坡下部土壤侵蚀速率居中,土壤平均侵蚀速率为46.8 t/(hm2(a).坡度变化是影响该地区土壤侵蚀速率空间变化的主导因子.本研究结果对黄土高原坡地土壤侵蚀的预测预报和准确防治土壤流失具有重要价值.     

不同pH 值条件下镍对大麦的急性毒性

采用水培实验,研究不同pH 值条件下镍对大麦的急性毒性.结果表明,当溶液pH 值从4.5 增加到8.3,以Ni²⁺活度表示的大麦根伸长的半抑制浓度[EC₅₀(Ni²⁺)]降低了86%.基于生物配体模型理论方程的线性分析表明, pH 值改变引起的EC₅₀(Ni²⁺)的变化不完全是H+竞争的作用.在形态分析的基础上,采用剂量效应方程对数据进行了拟合,同时考虑了Ni²⁺和NiCO₃ 毒性以及H+竞争后,显著提高了方程的拟合程度,预测和实测大麦根伸长也具有较好的相关性(R²=0.95).因此,pH 值的改变导致H⁺与生物配体(大麦根)结合的Ni²⁺竞争,并引起Ni²⁺向NiCO3 形态的转化.     

有机肥-镉-锌交互作用对土壤镉锌形态和小麦生长的影响

模拟不同镉锌污染与有机肥(猪厩肥)施用水平,进行春小麦盆栽试验,采用Tessier法测试土壤中重金属形态.结果表明,复合污染时在同水平Cd(Zn)污染下,外源Zn(Cd)含量的增加使土壤中有效态Cd(Zn)的含量提高,小麦籽粒中Cd(Zn)含量增加(降低),而小麦籽粒产量均下降,差异极显著.施入猪厩肥降低了土壤中有效态Cd、铁锰氧化物结合态Cd的含量提高了土壤中有效态Zn、碳酸盐态Zn含量;降低了铁锰氧化物结合态Zn的含量.小麦籽粒中Zn含量并没有完全随土壤中有效态Zn增加而增加,在Zn/Cd为100～1000的处理中,施用猪厩肥反而降低了小麦籽粒中Zn含量;除Zn/Cd为100～10的处理中小麦籽粒中Cd含量有所下降外,其余处理中,施用猪厩肥小麦籽粒中Cd含量均有所增加.猪厩肥的施用能显著提高Cd、Zn污染土壤中小麦籽粒产量.     

土壤中铜和镍的植物毒性预测模型的种间外推验证

在基于物种敏感性分布法推导土壤金属生态阈值过程中,利用毒性预测模型对来源于不同土壤的毒理学数据进行归一化处理可消除土壤性质差异的影响,但目前建立的毒性预测模型仅限于少数物种。本研究通过比较土壤中小白菜、西红柿和大麦的铜和镍的毒性预测模型应用于其他高等植物的预测效果,以及归一化前后各物种毒性阈值的种内变异程度,考察了土壤中铜和镍的植物毒性预测模型种间外推的可行性和适用范围,解决了铜和镍土壤生态阈值导出过程中的方法学问题。土壤中镍对小白菜的毒性预测模型能较好地预测芥菜和青椒的镍毒性阈值,利用该模型对芥菜和青椒在不同土壤中的镍毒性阈值进行归一化后亦能显著降低其种内变异,其种内变异系数分别从1.18和1.25降至0.31和0.06;但将镍对小白菜、西红柿和大麦的毒性预测模型应用于莴笋和莴苣的毒性阈值预测时,在pH<6.0的酸性土壤中其预测值均小于实测值,其实测值与预测值的比值在3.2到6.8之间。对小麦、黄瓜和青椒的铜毒性阈值而言,小白菜模型预测效果优于西红柿和大麦模型。利用西红柿模型归一化黄瓜铜毒性阈值,其毒性阈值的种内变异系数从0.83降至0.14。大麦的铜毒性预测模型能较准确地预测水稻、洋葱、芥菜、包菜和萝卜的毒性阈值,且这5个物种的铜毒性阈值经大麦模型归一化后其种内变异均显著降低。本研究结果可为土壤中铜和镍的植物毒性预测模型的种间外推提供科学依据。