施用组配固化剂对盆栽土壤重金属交换态含量及在水稻中累积分布的影响

通过盆栽试验,研究组配固化剂石灰石+海泡石在不同施用量(0、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 g·kg-1)下,盆栽土壤中重金属Pb、Cd、Zn交换态含量的变化与在水稻根、茎、壳和糙米的累积分布.结果表明:①土壤中Pb、Cd和Zn交换态含量随着组配固化剂施用量的增加呈明显降低趋势,交换态含量较对照分别降低了15.3%~99.9%、9.2%~99.9%和7.0%~99.9%,有效缓解了水稻对土壤Pb、Cd和Zn的吸收.②水稻生长状况得到改善,株高随组配固化剂施用量的增加逐渐上升.施用量在1.0 g·kg-1时,谷粒产量最大,与对照相比,增产60.4%.水稻各器官对Pb、Cd、Zn的吸收随施用量的增加逐渐下降;与对照相比,施用1.0~16.0 g·kg-1的组配固化剂后糙米中Pb、Cd和Zn含量下降幅度分别为2.2%~13.1%、29.3%~79.3%和19.5%~43.3%.     

镉胁迫对菜豆幼苗基因组DNA多态性的影响

采用随机扩增多态性DNA (RAPD)等技术,检测不同浓度镉(Cd)胁迫对菜豆幼苗叶片DNA损伤及相关生理特性的影响.结果表明,随着Cd处理浓度(0,20,40,80mg/L)的增加,菜豆幼苗中的Cd含量及叶片中丙二醛(MDA)含量升高;叶片中可溶性蛋白、脯氨酸、还原型谷胱甘肽在低浓度(20mg/L)Cd处理下含量增加,中、高浓度(40,80mg/L)Cd处理下减少.选取8条寡核苷酸引物(10bp),利用RAPD随机扩增技术,对菜豆幼苗叶片细胞基因组DNA进行扩增,8条引物均产生特异性谱带.正常叶片基因组DNA的RAPD图谱得到46条谱带.与正常组相比,Cd处理下利用不同引物扩增得到的RAPD图谱发生改变,呈现不同程度的谱带强度增强或减弱、谱带缺失或新增,与对照的RAPD图谱存在明显差异.Cd胁迫下基因组模板稳定性下降,并随Cd处理浓度的增加,稳定性下降幅度增大.利用RAPD技术获得的DNA多态性变化,可指示镉毒害生物遗传效应,并为镉污染地区蔬菜品种的选育及镉毒性的评价提供依据.     

Cd、Cu单一污染对小麦体内活性氧消除系统影响

采用溶液培养法,研究不同浓度Cd、Cu单一污染对小麦SOD、POD、CAT活性及MDA含量的影响。结果表明:(1)SOD和CAT活性对Cd胁迫反应较敏感,而POD活性变化不大,叶片中有效的活性氧自由基清除系统的平衡被打破,MDA含量增加;(2)Cu胁迫下,小麦叶片中MDA含量的变化趋势与根部的相反,在Cu处理浓度为25、50mg/L时,叶片中有效的活性氧自由基清除系统的平衡未被打破,MDA含量保持在较低的水平;而根部恰好相反,该系统出现了失衡现象,MDA含量偏高。     

Cd对我国不同类型土壤硝化活性影响的主控因子研究

硝化作用是土壤中存在的一个重要生物学过程,其对环境条件的变化表现出极高的敏感性,其中包括重金属污染.本文选取我国10种不同类型土壤,采用室内模拟方法,研究硝化活性对不同Cd污染程度的响应特征以及影响Cd毒性的主要控制因素.结果表明:除红壤和黑土外,土壤硝化活性随外源Cd的增加而降低,采用Logistic模型和完全抑制模型可很好的表征两者之间的关系;通过Logistic模型获得的不同土壤ED25和ED50值分别为2.44~363.03 mg·kg~(-1)、10.99~553.64 mg·kg~(-1),由完全抑制模型拟合结果表明Cd对硝化活性的作用机理为完全抑制作用;基于土壤性质和ED50值建立的多元回归预测模型表明,pH和阳离子交换量(CEC)共同解释了回归模型变异的95.6%.综上表明在一定范围内土壤硝化活性可表征土壤Cd污染程度,土壤CEC和p H是影响Cd毒性的主控因素,可较好地预测土壤中外源Cd对硝化活性的毒性阈值.     

湘中典型稻田系统Cd平衡分析

运用大田定位试验的方法,研究了典型稻田系统Cd污染发展趋势.于2015-11～2018-11逐月采集大气沉降及灌溉水样,同时多次采集肥料、土壤及水稻样,监测分析样品中Cd含量,研究湘中典型稻田系统Cd输入输出平衡情况.结果表明,稻田系统Cd通过灌溉水、大气沉降和肥料等途径输入,年均输入量为8. 735 g·(hm2·a)-1,其中大气沉降为主要来源,占总输入的69. 15%～82. 04%,平均为76. 61%,其次是灌溉水占12. 62%～23. 66%,平均为16. 94%,肥料占5. 34%～7. 19%,平均为6. 45%;稻田系统Cd通过地表径流、土壤下渗和水稻地上部分收获途径输出,年均输出量为7. 093g·(hm2·a)-1,水稻地上部分收获占总输出的85. 27%～95. 02%,平均为89. 69%,其次是地表径流4. 57%～13. 96%,平均为9. 41%,土壤下渗输出的Cd最少,为0. 41%～1. 51%,平均0. 90%.结果表明,研究区稻田系统Cd为净输入,土壤Cd污染形势仍在加剧.稻草还田与稻草移除将对土壤Cd平衡产生重要影响,稻草移除可以减缓土壤Cd污染发展趋势.     

铁锰改性椰壳炭对土壤镉形态及水稻吸收积累镉的影响

为研究椰壳炭（coconut shell biochar,简称"CSB"）及铁锰改性椰壳炭（Fe-Mn modified coconut shell biochar,简称"FM-CSB"）对土壤中Cd的钝化效果及对水稻吸收积累Cd的影响,采用室外水稻盆栽试验,比较了施加质量比为0.5%的CSB与质量比为0.05%、0.1%、0.2%、0.5%的FM-CSB对南方酸性污染稻田土壤pH、Cd的形态变化及水稻各部位吸收积累Cd的差异性.结果表明:与CK相比,施加CSB与FM-CSB均能提升土壤pH,当FM-CSB施加量高于0.1%时效果显著（P < 0.05）,施加0.5% FM-CSB处理效果最好,且优于添加0.5%的未改性CSB处理.相比于CK处理,施加CSB与FM-CSB处理均可使土壤中w（弱酸可溶态Cd）随着水稻的生长而逐渐降低,而w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）与w（残渣态Cd）则呈升高趋势,其中0.5% FM-CSB处理对土壤中w（弱酸可溶态Cd）的降低效果最佳.随着FM-CSB添加量的增加,水稻各部位及稻米中w（Cd）均逐渐降低,施加0.5% FM-CSB时的降Cd效果最佳,可使水稻根、茎、叶、壳与糙米中w（Cd）比CK分别下降48.66%、54.64%、45.11%、31.64%与48.94%,并增产39.33%,而施加量同为0.5%时的FM-CSB处理下的降Cd效果显著高于未改性的CSB.研究显示,施加0.5% CSB与0.05%~0.5%的FM-CSB均可钝化土壤中Cd并降低水稻对Cd的吸收,且施加相同量的FM-CSB对Cd的钝化效果优于CSB.可见,FM-CSB可钝化土壤中Cd、降低其生物有效性,并减少Cd在水稻各部位的积累.      

重金属污染土壤微波玻璃化技术研究

采用微波技术对土壤中Cd进行玻璃化固定研究,考察了微波辐照功率、助熔剂硼砂和微波敏化剂活性炭对玻璃化效果的影响。结果表明:延长辐照时间和增大微波功率,土壤外观发生明显团聚结晶的玻璃化现象,Cd的固定率显著升高。微波(539 W)辐照5 min,Cd的固定率可达95%以上。硼砂可显著降低土样的熔融温度,从而缩短微波时间,降低能耗。添加活性炭显著提高Cd的固定率而粒径对Cd的固定率影响不显著。微波作用形成的玻璃体结构致密结实,Cd的浸出浓度满足国家标准限值,使得污染土壤资源化的实现具有一定的可行性。     

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.     

孔雀草对镉胁迫的响应及其积累与分布特征

采用营养液培养法研究了不同浓度的Cd(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)对孔雀草叶片光合色素和丙二醛含量以及Cd积累量、亚细胞与化学形态分布的影响.结果表明,随着营养液Cd浓度的增加,叶片光合色素含量呈先升后降趋势,丙二醛含量则呈线性递增趋势,高浓度Cd处理(≥0.1 mmol·L-1)对孔雀草产生了显著的胁迫响应.Cd主要贮存于可溶组分中,根系中占50.91%—66.40%,叶片中占39.09%—60.52%;其次为细胞壁,细胞器中的镉比例较低.随着Cd处理浓度的增加,Cd在根系细胞壁中的贮存比例呈增加趋势.液胞区隔化和细胞壁固持是孔雀草应对Cd胁迫的重要耐性机制.根系中的Cd主要以乙醇提取态存在,占27.62%—70.46%,叶片中Cd主要以去离子水提取态和氯化钠提取态存在,两者合计占58.91%—71.09%.叶片中活性态Cd含量显著低于根系,显著降低了地上部Cd的积累,也显著降低了Cd对地上部的胁迫作用.     

镉对北京城郊土壤潜在硝化速率的影响

采集北京城郊5个区县的3种土壤褐土、潮土和山地棕壤,通过急性毒性实验,研究了外源添加镉(Cd)对土壤潜在硝化速率(PNR)的影响。结果表明,5个采样点土壤的PNR分别随土壤中总Cd和有效态Cd含量呈先增后减的趋势。所有处理土壤的有效态Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.42,p0.001)优于土壤总Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.27,p=0.001)。在土壤总Cd含量和PNR的逐步回归分析中,引入土壤有机质和阳离子交换量(CEC)2个变量可提高其相关性。基于土壤总Cd的EC50(PNR降低至对照50%时的土壤Cd浓度)和有效态Cd的EC50的最大值与最小值之间分别相差2.3倍和3.3倍,而EC10(PNR降低至对照10%的土壤Cd浓度)的最大值与最小值之间分别相差8.5倍和10.8倍。基于总Cd的EC50最低值出现在CEC最小的丰台土壤,而最高值出现在有机质含量最多的灵山土壤,但这2个EC50值未达到显著性差异,表明5个采样点的土壤有机质和CEC虽然在一定程度上影响Cd对PNR的毒性,但不足以引起EC50的显著变化。