Variations between rice cultivars in root secretion of organic acids and the relationship with plant cadmium uptake

To attempt to understand certain mechanisms causing the variations between rice cultivars with regard to Cd uptake and accumulation, pot soil experiments were conducted with two rice cultivars at different levels of Cd, i.e., 0 (the control), 10, 50 mg Cd kg⁻¹ soil. The two rice cultivars differ significantly with regard to Cd uptake and accumulation. Root secretions of low-molecular-weight organic acids (LMWOA) for each treatment were measured with ion chromatography. The results showed that LMWOA concentrations in the soil planted with Shan you 63 (a high soil Cd accumulator) were all higher than those in the soil planted with Wu yun jing 7 (low soil Cd accumulator) at different soil Cd levels, although the magnitudes of the differences varied for individual LMWOA and depend on soil Cd concentrations. For all six LMWOA, there were significant differences at P < 0.05 or < 0.01 levels for soils treated with 10 and 50 mg kg⁻¹ Cd. The magnitude of the differences was greater under soil Cd treatments, especially at relatively low levels (for example, 10 mg Cd kg⁻¹ soil), than in the control. Acetic acid and formic acid constituted more than 96% of the total concentration of the six LMWOA, while citric acid constituted only about 0.1%. The rice cultivar with higher concentrations of LMWOA in soil accumulated more Cd in the plants. The results indicate that LMWOA secretion by rice root, especially in Cd-contaminated soils, is likely to be one of the mechanisms determining the plant Cd uptake properties of rice cultivars.     

能值理论研究中存在的几个问题探讨

能值理论与研究方法是当前生态经济学研究中的一个热点问题.被认为是连接生态学与经济学的桥梁,具有重大的理论和实践意义.尽管能值分析有效的将自然环境的价值纳入了产品的生产,更能真实地揭示产品的真实价值,从而克服了传统能量分析和经济分析的诸多缺陷.但其在理论和研究方法仍存在一些不足之处.综合国内外有关能值理论与研究方法的相关文献,对当前能值理论研究中能值转化率的计算问题、多产品或复合产品系统的能值流计算问题、能值价值论与市场价值论结合问题、能值与可持续发展研究问题等几个方面进行了探讨.     

全氟化合物对水生植物的生态效应研究Ⅱ——金鱼藻对水中PFOS的生物富集及生理响应

为探究全氟化合物对水生植物的生态效应,选择金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)为受试生物,设定5、100、1 000、10 000、50 000、100 000μg·L-1以及对照共7个PFOS浓度梯度进行水培,分析包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)在内的抗氧化系统酶和细胞色素含量等生理响应特征,并研究金鱼藻对PFOS的生物有效性及富集能力。结果表明:金鱼藻对PFOS的富集量最高可达3 180 mg·kg-1dw,最大富集系数高达40.7倍,可作为PFOS污染水体植物修复的遴选物种。随PFOS浓度升高,SOD活力总体上没有明显变化,但POD活力表现为双重效用,即低浓度促进酶活力积累,而高浓度抑制酶活力积累。CAT活力在低浓度组(0、5、100、1 000μg·L-1),未表现出明显异常,在高浓度组(10 000、50 000、100 000μg·L-1),出现先升高后降低的趋势。色素含量也反应较为敏感,低浓度处理后色素含量升高,高浓度处理则导致色素含量先升高后降低,最高浓度处理下一直处于较低水平,可作为评价PFOS污染水体的生理敏感性指标。     

全氟化合物对水生植物的生态效应研究Ⅰ——典型城市河道全氟化合物的暴露水平及植物富集特征

全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)近年来得到国内外广泛关注,针对工业源排放区域的环境暴露、来源解析以及动物层面的生态效应有较多研究,但对于普遍存在于非工业源(生活源)的城市河道PFCs暴露及水生植物富集等研究较为缺乏。本研究选择位于北京北部东西贯通的城市河道——清河水体为对象,分析结果表明,清河水体中12种目标PFCs均有检出(总量最高为65.45 ng·L-1),并以全氟丁烷磺酸盐(perfluorobutane sulfonate,PFBS)为主(最高达45.63 ng·L-1);6种水生植物(篦齿眼子菜、黑藻、金鱼藻、芦苇、菖蒲及水葱)的富集物质均以全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)和全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)为主,沉水植物中金鱼藻对于PFOS的蓄积效果优于黑藻及篦齿眼子菜,挺水植物中根部PFCs含量高于茎叶,根部PFOA及PFOS含量高于茎叶,但全氟丁酸(perfluorobutanoic acid,PFBA)含量茎叶则高于根部。整体来看,尽管芦苇、菖蒲和水葱3种挺水植物尚不能作为PFCs的超富集植物,但其根部对PFCs均有显著的吸收效果,具有一定的生态修复潜质;沉水植物中金鱼藻是北方自然河道的优势物种,且对PFOS具有显著的富集效应,因此有必要进一步探索其PFCs生物指示和生态修复功能。     

长期施肥对土壤有机质积累的影响

20年的NPK施肥定位试验,有利于深刻揭示土壤肥力特征与营养平衡规律。以位于黄淮海平原的中国科学院禹城综合试验站为例,探讨和估算了长期定量施肥对冬小麦（TriticuspaestvumL．）、夏玉米（ZeaMaysL．）生长和土壤有机质（SOM）的影响。结果表明,长期的N、P肥配施或N、P、K均衡施肥,可显著增加SOM储量,并且后者要优于前者;SOM增加主要集中在0-20cm深度的土层,40-60cm基本不变;生物量对SOM储量变化影响明显,NPK,NP处理作物生长良好,作物残体输人明显优于其他处理;0-40cm可以代表该区用以计算土壤固碳潜力,并且在N、P、K均衡施肥条件下,0-40cm土层中SOM储量长期以来持续增加,并未达到上限,每年的平均固碳速率（以C计）达182．8kg·hm-1,约是全球平均水平的1．5倍,全国平均水平的1．1倍。华北平原若按N、P、K均衡施肥,农田土壤每年固碳潜力将达到1．6-2．4Tg·a-1。     

一种基于蚯蚓学习行为的神经毒性实验方法研究

土壤生物的学习行为是一种综合性的神经高级活动,对土壤中的神经毒性污染物生态风险监测具有重要价值.本研究设计了一套试验装置,基于蚯蚓对白光刺激的厌恶本性,通过振动-白光配对刺激,对蚯蚓进行学习训练,使蚯蚓领会借助加速移动阻止白光刺激的策略,通过蚯蚓到达移动位移阈值的时间测定,对蚯蚓的学习行为进行测试,建立了蚯蚓的学习行为...     

内蒙古典型草原土壤不同剖面深度CO_2通量格局及其驱动因子

土壤CO2的释放能够显著增加大气牛CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响.但是,不同的土壤层对CO2通量的贡献量有很大的差异.文章通过挖坑法结合红外气体分析法研究了内蒙古草原典犁针茅(Stipa krylovii)群落和羊草(Leymus chinensis)群落不同剖面深度土壤CO2通量格局以及影响CO2通量的驱动因素.结果表明,表层土壤移走后,土壤CO2通量的变化可分为瞬时、短期、长期三种格局.新剖面上最初的0～21 min内释放的CO2通量最均大于初始土壤表层CO2通量,而且两者比值随土壤深度增加而增大,也随土壤CO2生产能力增强而增大.2～4 d后,新剖面CO2通量持续下降至低于初始土壤表层CO2通量的水平.形成短期稳定状态.更长时间后,新剖面则逐渐表现出与初始土壤剖面表层相近的CO2通量特征.我们认为,(1)在新剖面形成时的CO2通量瞬时和短期格局主要受土壤中存留的原始CO2的浓度及其扩散过程控制,(2)长期格局则由资源水平和环境条件共同决定的土壤CO2生产能力主导.文章进一步揭示了建立包含垂直分层的SOC分解和CO2扩散过程的生态系统模型的必要性.     

Cleaning the energy sources for water heating among Nanjing households: barriers and opportunities for solar and natural gas

Energy for water heating accounts for an increasing part in residential energy demand in China. An extensive survey was conducted to analyze the determinants of household energy choices for water heaters among residents in Nanjing, China. Two sets of variables were examined as potential influences： building features and household socio-economic characteristics. Results suggest that building features such as gas availability and building structures, and household characteristics such as household head＇s education degree and energy-conserving sense are crucial determinants in choosing natural gas as water heater energy. Installation permission for solar water heater, building stories, and residential location serve as determining factors in choosing solar water heaters. Based on these, barriers and opportunities are discussed for transitions toward cleaner water heating energies, and suggestions are given for local governments to promote cleaner energy replacement in China.     

机物料中溶解性有机质对土壤吸附除草剂的抑制作用

溶解性有机质(DOM)是陆地及水生生态系统中十分活跃的组分,对有机污染物质的环境行为 (如毒性、迁移转化及生物可降解性等)有着重要的影响,而施用有机物料会释放大量的DOM.采用批量平衡法研究了水稻秸秆腐解产生的溶解性有机质对苄嘧磺隆(BSM)在土壤中吸附行为的抑制作用.结果表明,线性方程能很好地描述BSM在土壤中的吸附行为;添加DOM降低了BSM在土壤中的分配系数即logKd值,其logKd值与对照(不加DOM)间存在极显著差异(P<0.01),秸秆腐解时间越长,logKd值越小;亲水组分和疏水组分在DOM抑制土壤吸附BSM中起着不同的作用;BSM在土壤上的吸附自由能小于40 kJ·mol-1,推测BSM在土壤上主要以物理吸附为主,吸附机理可能有范德华力、疏水键、氢键和偶极键力,不存在化学键吸附作用.     

珠三角城市群典型城市土壤邻苯二甲酸酯污染特征

选择了经济相对发达的珠江三角洲城市群中的典型中小城市的菜园和果园表层土壤(0～20 cm)进行调查取样,采用气相色谱法,对土壤样品中的16种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行了测定,分析了其分布特征,并初步探讨了本区域的PAEs的污染控制问题.结果表明:在珠三角城市中,东莞土壤的PAEs含量最高,各地土壤中的PAEs均值高低顺序依次为东莞＞深圳(珠海)＞中山(惠州);菜园土壤中的平均PAEs含量比果园高37%左右;从珠三角城市菜地和果园的平均PAEs分布来看,东莞和深圳的菜地PAEs明显高于果园;珠海、中山和惠州菜地的平均PAEs与果园基本持平.16种PAEs类化合物在珠江三角洲不同城市的分布的差异非常大,不同城市所受到的主要PAEs化合物污染的种类不同;与美国土壤PAEs控制标准相比,珠三角城市果园和菜地土壤的PAEs主要为DEP和DnBP超标,这两类PAEs化合物应该成为重点的污染控制对象.