宁南山区典型植物根际与非根际土壤碳、氮形态

以宁南山区典型植物冰草、冷蒿、长芒草、百里香和铁杆蒿为对象,研究不同植物根际土壤和非根际土壤碳、氮形态的变化.结果表明:5种植物对根际土壤和非根际土壤碳、氮含量的影响不同.其中,铁杆蒿的根际土壤碳含量最高,总有机碳、轻组有机碳和重组有机碳含量分别为22.94、1.95和20.88g·kg-1,长芒草的根际土壤氮含量最高,总氮、可矿化氮和速效氮含量分别为2.05g·kg-1、23.73mg·kg-1和11.99mg·kg-1.冷蒿的根际土壤中活性有机碳/总有机碳、可矿化氮/总氮最高,有利于土壤中碳素和氮素向活性态转变.轻组有机碳、可矿化氮可作为植物生境改变的敏感指标.5种植物根际土壤各形态碳、氮含量总体上高于非根际土壤.     

红壤区不同产量籼稻品种苗期根表和根际土壤硝化特征

以不同产量籼稻品种中旱22(ZH,高产品种)和禾盛10号(HS,低产品种)为材料,采用根际培养箱(三室)--速冻切片技术研究了红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长、氮素积累和氮素利用率(NUE)、根孔隙度(POR)、根际土壤矿质态氮含量和硝化强度.结果表明,ZH苗期生长、氮素吸收及NUE均显著优于HS,且ZH单株不定根数量及根系通气组织发育程度(用POR表示)均显著高于HS.ZH根际和土体土壤中铵(NH+4)含量始终低于HS,而硝(NO-3)含量则始终高于HS,但二者根表土壤NH+4和NO-3含量均无显著差异.ZH和HS硝化强度最大发生部位均是在距根表2 mm的根际土壤,分别为:0.48 μmol kg-1h-1和0.31 μmol kg-1h-1.随着距根表越远,硝化强度就越弱,直至距根表10～20 mm处土壤硝化强度就接近于土体土壤.ZH根际土壤硝化强度始终显著高于HS,但二者根表和土体土壤硝化强度均无显著差异.与不种水稻的CK相比,根际土壤硝化强度提高了约2～3.5倍.尽管红壤水稻土硝化作用很弱,但红壤区水稻根际硝化作用与水稻苗期生长和氮素营养密切相关.     

根际环境中铅的形态转化

用根际箱试验研究了红壤植麦和植稻后根际中Pb的形态转化 ,讨论了与Cd复合处理对Pb形态的影响 .结果表明 ,Pb在红壤根际、非根际的主要形态为酸解态 +碳酸盐态、交换态和铁锰氧化物结合态 .交换态Pb都是根际 >非根际 ;不同Pb处理浓度和Pb Cd交互作用都对Pb的形态分布产生影响 ,小麦根际随加入Cd浓度增大 ,根际交换态Pb和铁锰氧化物结合态Pb下降 ;水稻根际交换态Pb与Cd复合处理浓度密切相关 ,5mgCd·kg-1复合处理 ,根际交换态Pb的活化较单元素弱 ,10mgCd·kg-1复合处理 ,根际交换态Pb的活化较单元素要强 .     

海南黎母山热带云雾林3种优势树种根际土壤微生物量季节动态及根际效应

为探讨热带云雾林主要优势树种根际土壤微生物量碳氮含量的季节动态规律, 于2019年2月—12月, 采用抖落法采集3种优势树种岭南青冈(Cyclobalanopsis championii)、罗浮锥(Castanopsis fabri)、细枝柃(Eurya loquaiana)根际和非根际土壤样品, 对土壤微生物量碳氮季节动态变化进行研究, 并分析不同优势树种土壤微生物量碳氮的根际效应以及与土壤养分及土壤水分的关系。结果表明: (1)不同优势树种根际土壤微生物量碳、氮含量动态变化规律明显, 峰值出现在雨季的8月, 根际土壤微生物量碳含量变幅为188.68—322.75 mg·kg-1, 氮含量变幅为104.02—184.44 mg·kg-1。(2)不同优势树种根际土壤微生物量碳氮比的季节动态变幅在1.60—2.01之间, 其季节动态呈“V”字型变化趋势; 而非根际土壤微生物量碳氮比的季节动态变幅在1.63—2.10之间, 且呈“N”字型变化趋势。(3)土壤微生物量碳、氮根际效应均表现为正效应, 且细枝柃根际效应大于岭南青冈和罗浮锥。土壤微生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮呈显著正相关性。综合分析表明, 热带云雾林主要优势树种根际土壤微生物碳氮含量显著高于非根际, 根际效应显著, 具有明显的季节动态变化; 细枝柃对土壤微生物量富集和截留效应更大, 有利于养分累积。     

油菜对Pb污染土壤的修复效应研究

采用盆栽试验研究了甘蓝型油菜'秦油8号'(Brassica napus L.'Qinyou 8')对不同水平Pb污染的耐性及富集效应,并施加不同水平螯合剂对油菜的修复效果进行强化研究.结果表明:(1)油菜的株高、干重、叶绿素含量等在低水平Pb处理时得到轻微的促进,而在高水平Pb处理中受到抑制,在土壤Pb添加量为2 000 mg·kg-1时, 它们分别比对照降低了8.O%、21.1%和51.7%.(2)植株中脯氨酸含量与Pb添加量呈显著正相关关系(r=0.990 8**),当土壤Pb含量为2 000 rng·kg-1时油菜体内脯氨酸含量达到最高,为1 227.8 μg·g-1,比对照升高了18倍.(3)油菜体内Pb积累分布大小为:根部>地上部>籽实,各部位Pb含量以及每盆油菜吸收Pb总量都随土壤Pb添加量的增加而递增,并在土壤Pb添加量为l 500 mg·kg-1达到最大值,此后则下降.(4)在土壤Pb添加量为1 000 mg·kg-1时,施加4种水平螯合剂均提高了油菜对Pb的吸收量,并以10 mmol·kg-1螫合剂处理油菜对Pb的吸收效率最高,过高水平(15 mmol·kg-1)的螯合剂处理则导致油菜死亡.研究发现,甘蓝型油菜'秦油8号,对Pb表现出一定的耐性和吸收能力,添加螯合剂能明显提高油菜对Pb的转运效率,具有修复Pb污染土壤的潜力.     

茶树根际土壤磷的解吸特性

为了探明茶树根际土壤磷的释放过程与供应机制,采用外源磷吸附培养方法,研究了不同母质、不同种植年限茶树根际土壤磷的解吸过程与特性,并用最小二乘法进行最优函数拟合.结果表明:茶树根际土壤与非根际土壤磷的解吸过程有明显的差异.茶树根际土壤的磷解吸能力极显著高于非根际土壤;与非根际土壤相比,根际土壤的平均有效磷含量、平均解吸率和平均β值(单位吸附量中的解吸量)分别高出5.49 mg.kg-1、1.7%和24.4%.不同成土母质发育的茶树根际土壤磷解吸能力为花岗岩风化物>第四纪红色粘土>板页岩风化物.随着种植年限的延长,3种母质茶树根际土壤的有效磷与磷解吸能力均有不同程度地提高.     

土壤和叶面Pb污染对小麦生长及体内Pb分布和积累的影响

通过土壤添加Pb和叶面喷施Pb溶液的方式研究了Pb污染对小麦(Triticum aestivum L. )地上部分和籽粒干质量的影响,并对Pb污染条件下小麦体内Pb的分布和积累规律以及Pb污染浓度与籽粒Pb含量的相关性、叶片Pb含量与籽粒Pb含量的相关性进行了分析.结果表明:土壤中Pb添加量为2 000 mg·kg-1时,小麦地上部分和籽粒的干质量分别较对照下降了15.5%和13.3%,差异显著(P<0.05);叶面喷施100 mg·L-1Pb溶液,小麦地上部分和籽粒干质量分别较对照下降了10.3%和15.5%,差异显著(P<0.05).在土壤和叶面Pb污染条件下,小麦各器官的Pb含量均随Pb污染浓度的提高而增大;在土壤Pb污染条件下,小麦根中的Pb含量远高于其他器官,籽粒中的Pb含量最低;在叶面Pb污染条件下,小麦叶片中的Pb含量远高于其他器官,籽粒和根中的Pb含量较低.回归分析结果表明,小麦籽粒中的Pb含量与Pb污染浓度呈极显著正相关(P<0.001),籽粒中的Pb含量与土壤Pb总含量和叶面Pb污染浓度的曲线方程分别为: y＝0.269+0.001 05x+2.736×10-7x2-1.707×10-10x3和y＝0.465+0.013x-1.1×10-5x2+3.96×10-9x3;土壤中总的Pb毒性临界值为209.3 mg·kg-1,叶面Pb的毒性临界值为2.6 mg·L-1;在土壤和叶面Pb污染条件下,小麦籽粒中的Pb含量与叶片Pb含量间呈极显著的正相关(P<0.01),回归方程分别为:y=0.120 1x+0.076和y=0.001 6x+ 0.601 1,据此,在土壤和大气Pb污染条件下,可通过测定小麦叶片的Pb含量预测小麦籽粒中的Pb含量.     

石灰配施猪粪对Cd、Pb和Zn污染土壤中重金属形态和植物有效性的影响

通过盆栽试验,研究在镉、铅和锌污染土壤上,石灰和猪粪配施对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在蔬菜中累积的影响.结果表明:施入石灰(L)、石灰加低量猪粪(LP1)、石灰加高量猪粪(LP2)后,土壤中碳酸盐结合态Cd、Pb和Zn含量明显降低,土壤中铁、锰氧化物结合态和有机物结合态Cd、Pb和Zn含量明显增加;对大白菜吸收Pb、Cd和Zn均起到较好的抑制作用.单施石灰处理,石灰用量为5 g·kg-1土时,对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好;石灰配施猪粪处理,其中石灰5 g·kg-1土配施猪粪7.5 g·kg-1土以及石灰5 g·kg-1土配施猪粪15 g·kg-1土对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好.研究同时发现,低量猪粪配施石灰的效果强于高量猪粪配施石灰的效果.     

土壤和大气铅对玉米植株内铅积累的影响和贡献率

采用土壤添加Pb和叶面喷施Pb溶液的方式,分别研究了土壤Pb和大气Pb在玉米植株各器官中的积累规律和Pb污染浓度与籽粒Pb含量、叶片Pb含量与籽粒Pb含量的相关性,以及土壤Pb和大气Pb对玉米籽粒Pb的贡献率.结果表明:土壤添加Pb后,玉米各器官中Pb含量表现为根＞茎＞叶＞籽粒,且主要富集在根系中;叶面喷施Pb后,玉米各器官Pb含量大小顺序是叶片＞茎、根＞籽粒,且主要富集在叶片中;随着土壤和大气Pb浓度的增加,玉米各器官Pb含量均呈现不同程度的增加;玉米籽粒中的Pb含量与土壤和叶片Pb浓度呈显著正相关(P＜0.01);土壤施加Pb的毒性临界值为118.95 mg·kg-1;大气Pb对玉米籽粒的贡献率为53.7％,土壤Pb对玉米籽粒的贡献率为46.3％,说明大气Pb通过叶面传输是玉米籽粒吸收Pb的重要途径.     

氮素添加和CO2浓度升高对白羊草根际和非根际土壤水溶性有机碳、氮的影响

采用盆栽控制试验对黄土丘陵区白羊草在不同CO₂浓度(400和800 μmol·mol^-1)和施氮水平(0、2.5、5.0 g N·m^-2·a^-1)条件下根际和非根际土壤水溶性有机碳(DOC)和水溶性有机氮(DON)的变化特征进行研究.结果表明: CO₂浓度升高对白羊草根际和非根际土壤DOC、水溶性总氮(DTN)、DON、水溶性铵态氮(NH₄⁺-N)、水溶性硝态氮(NO₃^--N)含量均无显著影响.施氮显著提高了根际和非根际土壤DTN、NO₃^--N含量和根际土壤DON含量,显著降低了根际土壤DOC/DON.在各处理条件下,根际土壤DTN、NO₃^--N和DON含量均显著低于非根际土壤,根际土壤DOC/DON显著高于非根际土壤.短期CO₂浓度升高对黄土丘陵区土壤水溶性有机碳、氮含量无显著影响,而氮沉降的增加在一定程度上改善了土壤中水溶性氮素缺乏的状况,但并不足以满足植被对水溶性氮素的需求.     

铅对山西省路域优势草本植物生长的影响及铅累积特征

采用温室盆栽试验,研究了不同浓度铅(0、500、1000、1500mg.kg-1)对14种山西省路域优势草本植物生长的影响及其铅吸收积累特征.结果表明:在14种草本植物中,随着铅浓度的增大,反枝苋和高丹草表现出明显的中毒症状,其他12种植物的株高和生物量与对照相比均无显著降低,表现出对铅污染具有一定的耐受性;藜和新麦草植株的地上部铅含量最低,各浓度铅处理下平均值分别为12.70和11.33mg.kg-1,地上部与根的铅含量比(S/R)最低,分别为0.12和0.10,表明二者为低积累植物,可用于铅污染土壤的植被恢复;红叶苋和绿叶苋植株地上部的铅迁移量最高,1500mg.kg-1铅处理下每百株铅迁移总量分别为53.37和45.29mg,可作为修复铅污染土壤的先锋植物.     

Effects of soil amendments and EDTA on lead uptake by Chromolaena odorata: greenhouse and field trial experiments

Greenhouse and field trial experiments were performed to evaluate the use of Chromolaena odorata with various soil amendments for phytoextraction of Pb contaminated soil Pb mine soils contain low amount of nutrients, so the additions of organic (cow manure) and inorganic (Osmocote and NH4NO3 and KCl) fertilizers with EDTA were used to enhance plant growth and Pb accumulation. Greenhouse study showed that cow manure decreased available Pb concentrations and resulted in the highest Pb concentration in roots (4660 mg kg(-1)) and shoots (389.2 mg kg(-1)). EDTA increased Pb accumulation in shoots (17-fold) and roots (11-fold) in plants grown in soil with Osmocote with Pb uptake up to 203.5 mg plant(-1). Application of all fertilizers had no significant effects on relative growth rates of C. odorata. Field trial study showed that C. odorata grown in soil with 99545 mg kg(-1) total Pb accumulated up to 3730.2 and 6698.2 mg kg(-1) in shoots and roots, respectively, with the highest phytoextraction coefficient (1.25) and translocation factor (1.18). These results indicated that C. odorata could be used for phytoextraction of Pb contaminated soil. In addition, more effective Pb accumulation could be enhanced by Osmocote fertilizer. However, the use of EDTA in the field should be concerned with their leaching problems.     

氮肥对玉米生长季土壤呼吸的影响

在玉米生长季,采用温室盆栽试验,利用分根箱法和根去除法,研究了氮肥对土壤呼吸、土壤基础呼吸、根系呼吸和根际微生物呼吸的影响.试验设4个处理:不种植玉米不施氮肥(CKO)、不种植玉米施氮肥(CKN)、种植玉米不施氮肥(MO)和种植玉米施氮肥(MN).结果表明:不种植玉米处理(CKN和CKO)土壤呼吸速率(土壤基础呼吸)为13.41～77.27 mg C·m-2·h-1,施用氮肥对土壤基础呼吸没有显著影响;种植玉米条件下,施氮处理(MN)的平均土壤呼吸速率为138.54 mg C·m-2·h-1,显著高于不施氮处理(MO),增幅达17.7%,尤其在玉米的抽穗期和开花期增幅明显.施氮肥处理土壤基础呼吸、根系呼吸和根际微生物呼吸对土壤呼吸的贡献率分别为36.2%、45.9%和17.9%,而不施氮肥处理分别为35.5%、36.9%和37.6%.     

Comparison of organic and inorganic amendments for enhancing soil lead phytoextraction by wheat (Triticum aestivum L.)

Phytoextraction has received increasing attention as a promising, cost-effective alternative to conventional engineering-based remediation methods for metal contaminated soils. In order to enhance the phytoremediative ability of green plants chelating agents are commonly used. Our study aims to evaluate whether, citric acid (CA) or elemental sulfur (S) should be used as an alternative to the ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA)for chemically enhanced phytoextraction. Results showed that EDTA was more efficient than CA and S in solubilizing lead (Pb) from the soil. The application of EDTA and S increased the shoot biomass of wheat. However, application of CA at higher rates (30 mmol kg(-1)) resulted in significantly lower wheat biomass. Photosynthesis and transpiration rates increased with EDTA and S application, whereas these parameters were decreased with the application of CA. Elemental sulfur was ineffective for enhancing the concentration of Pb in wheat shoots. Although CA did not increase the Pb solubility measured at the end of experiment, however, it was more effective than EDTA in enhancing the concentration of Pb in the shoots of Triticum aestivum L. It was assumed that increase in Mn concentration to toxic levels in soil with CA addition might have resulted in unusual Pb concentration in wheat plants. The results of the present study suggest that under the conditions used in this experiment, CA at the highest dose was the best amendment for enhanced phytoextraction of Pb using wheat compared to either EDTA or S.     

马蹄金叶片中铜、铅含量及其对生理指标的影响

研究了草坪草马蹄金对不同污染土壤的Cu、Pb含量．结果表明,马蹄金体内Cu含量(44．8mg．kg^-1)高于Pb含量(25．59mg·kg^-1)．两种元素在体内的分布特征是根、茎>叶(P<0．05),并随着土壤内重金属含量增加而增加,但富集系数呈下降趋势;马蹄金对Cu的富集系数(0．784)高于Pb的富集系数(0．465)．自然状态下不同程度Cu、Pb复合污染对马蹄金叶片细胞膜及细胞保护系统的影响结果表明,随着Cu、Pb浓度增加,叶片内叶绿素a、叶绿素a／b分别由1．610mg·g^-1 FW和4．100．下降到1．017mg·g^-1 FW和2．299;SOD活性先升高至106．494U·g^-1 FW,随后下降至86．258U·g^-1 FW;POD活性则逐渐增加;而细胞膜透性变化不明显。     

Chemically enhanced phytoextraction of lead-contaminated soils

The effects of the combined application of soil fungicide (benomyl) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) on lead (Pb) phytoextraction by ryegrass (Lolium perenne) were examined. Twenty-five pots of Pb-contaminated soil (200 mg Pb kg(-1)) were seeded with ryegrass and randomly arranged into the following treatments: (1) Control, (2) benomyl, (3) EDTA, (4) benomyl and EDTA (B+E), and (5) benomyl followed by an application of EDTA 14 days later (B .. . E). Chemicals were applied when plants had reached maximum growth. Plants were analyzed for foliage Pb concentration using inductively coupled argon plasma (ICAP) spectrometry. The synergistic effects of the combined benomyl and EDTA application (treatments 4 and 5) were made evident by the significantly (p < 0.05) highest foliage Pb concentrations. However, the foliage dry biomass was significantly lowest for plants in treatments 4 and 5. The bioaccumulation factor (BF) and phytoextraction ratio (PR) were highest for plants in treatment 5 followed by plants in treatment 4.     

模拟氮沉降对鼎湖山森林土壤酸性磷酸单酯酶活性和有效磷含量的影响

采用野外原位试验模拟氮(N)沉降,研究了其对鼎湖山马尾松林、混交林和季风林3种森林类型土壤酸性磷酸单酯酶活性(APA)和有效磷(AP)含量的影响.在季风林中设置对照(0 kg N·hm-2·a-1)、低N(50 kg N·hm-2·a-1)、中N(100 kg N·hm-2·a-1)和高N(150 kg N·hm-2·a-1)处理,在马尾松林和混交林中只设置对照、低N和中N处理.结果表明:随着土层加深,土壤APA和AP含量降低.土壤APA在季风林中最高,而AP含量在3种林型中没有显著差异.N沉降增加对土壤APA的作用与林型有关.季风林中适度N沉降可使APA升高,且低N处理的APA(19.52 μmol·g-1·h-1)最高;马尾松林和混交林中,中N处理的APA最高,分别为12.74和11.02 μmol·g-1·h-1.3种林型的AP含量均在低N处理下最高,但各N处理之间的差异并不显著.土壤APA与AP含量之间呈显著正相关关系.     

蚯蚓活动对红壤磷素主要形态及有效磷含量的影响

通过盆钵生物试验和采用Hedley磷素分级方法研究了秉氏环毛蚓(Pheretima pingi)对红壤磷素主要形态和红壤有效磷含量的影晌.结果表明,在蚯蚓和有机物料(稻草、花生秸、油菜秸)的共同作用下,经过100d培养后土壤有效磷含量显著提高.统计分析结果表明,花生秸接种蚯蚓处理与不接种蚯蚓处理和油莱秸接种蚯蚓处理与不接种蚯蚓处理之间的土壤有效磷含量差异均达显著水平.采用Hedley磷素分级法测得的树脂磷由原土的痕量增加到10.5～17.8 mg·kg^-1,NaHCO₃溶解态磷由原土的14.5 mg·kg^-1增加到23.5～53.6 mg·kg^-1,微生物细胞磷由原土的1.0 mg·kg^-1增加到6.8～9.7 mg·kg^-1,土壤有机磷含量由原土的37.9 mg·kg^-1增加到50.7～59.3 mg·kg^-1,而土壤中活性最低的残留磷含量则有所降低.蚯蚓活动对红壤磷素具有较强的活化作用.     

Bioavailability assessment and accumulation by five garden flower species grown in artificially cadmium-contaminated soils

Many studies have been conducted on phytoextraction; however, non-native hyperaccumulator species are not suitable for the natural environment of Taiwan in many cases. Drawing upon previous results, the growth and heavy metal accumulation in artificially cadmium-contaminated soils were compared for five local garden flower species. The treatments included a control (CK), 9.73 +/- 0.05 mg kg(-1) (Cd-10), and 17.6 +/- 0.8 mg kg(-1) (Cd-20). All plants were harvested at 35 days after transplanting and analyzed for Cd content. Cd accumulation in the shoot of French marigold (Tagetes patula L.) and Impatiens (Impatiens walleriana Hook. f.) grown in Cd-20 treatment were 66.3 +/- 6.5 and 100 +/- 11 mg kg(-1), which equated to a removal of 0.80 +/- 0.11 and 0.60 +/- 0.37 mg Cd plant(-1), respectively. The maximum Cd accumulation of Impatiens reached the threshold value (100 mg kg(-1)) characteristic of a Cd hyperaccumulator and its bioconcentration factor (BCF) and translocation factor (TF) were greater than one. Impatiens therefore has the potential to hyperaccumulate Cd from Cd-contaminated soils. With the exception of Garden verbena, significant relationships were found between Cd concentrations in soil extracted by 0.05 M EDTA, 0.005 M DTPA, and 0.01 M CaCl2 and the concentration of Cd in the shoots of the tested garden flowers.     

杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局

通过研究杭州湾自然潮滩湿地和围垦湿地土壤有机碳含量及其分布格局,揭示湿地植被演替、外来物种入侵和围垦活动对土壤有机碳分布的影响.结果表明:潮滩湿地土壤表层有机碳含量在4.41～8.58 g·kg-1,平均值6.45 g·kg-1.不同植被类型下表层土壤有机碳表现为:芦苇(8.56±0.04 g·kg-1)＞互花米草(7.31±0.08 g·kg-1)＞海三棱蔗草(5.48±0.29 g·kg-1)＞光滩(4.47±0.09 g·kg-1);围垦湿地表层土壤有机碳表现为:20世纪60年代(7.46±0.25 g·kg-1)＞2003年(5.12±0.16 g·kg-1)＞20世纪80年代(1.96±0.46 g·kg-1),即土壤有机碳含量随围垦时间延长表现为先降低后升高的趋势;土壤有机碳在垂直剖面上均表现为由表向下逐渐降低的趋势.潮滩湿地和围垦湿地的土壤有机碳与pH呈显著负相关,与总氮呈显著正相关,表明在土壤中氮主要以有机氮的形态存在.潮滩湿地有机碳与碳氮比相关性不明显,而围垦湿地具有显著正相关性,说明围垦利用对湿地土壤碳氮比产生了一定影响.研究表明,潮滩湿地土壤固碳能力随着植物群落演替逐步增强,而外来入侵种互花米草的大量入侵和扩散将有可能降低潮滩湿地生态系统土壤的储碳功能.围垦引起的土壤水分、颗粒组成的变化以及耕作、土地利用和利用历史是影响围垦湿地土壤有机碳分布的主要原因.