沼肥施用对成都平原稻麦轮作土壤及作物养分和重金属含量的影响

为研究沼肥施用对成都平原稻麦轮作土壤及作物养分、重金属含量的影响, 试验共设置6 种不同施肥处理, 包括沼肥低量(BL)、沼肥中量(BM)、沼肥高量(BH)、沼氮混施(BN)、氮磷钾肥(NPK)及不施肥(CK)处理, 分析了不同处理土壤养分和重金属含量、作物秸秆、籽粒养分和重金属含量。试验结果表明: 与不施肥相比, 沼肥显著增加了土壤、作物养分含量。其中, 土壤全氮、有机质、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾含量变幅分别为1.19-1.45 g·kg^–1、17.65 g·kg^–1-33.38 g·kg^–1、24.69-50.87 mg·kg^–1、12.35-19.78 mg·kg^–1、6.24-27.07 mg·kg^–1、62.81-90.08 mg·kg^–1; 同时, 施沼肥显著提高了作物秸秆全氮、全磷、全钾含量。尽管施用沼肥土壤重金属含量有所增加, 但未造成污染, 不同处理土壤Cd、Cr、Cu、Pb 和Zn 含量分别为0.191-0.334 mg·kg^–1、34.128-89.850 mg·kg^–1、11.071-17.148 mg·kg^–1、31.342-46.658 mg·kg^–1 和99.808-145.475mg·kg^–1, 符合《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) 二级标准值; 小麦及水稻籽粒中未检测出Cd, 其Cr、Cu、Pb 和Zn 含量变幅分别为0.151-0.392 mg·kg^–1、3.206-5.181 mg·kg^–1、0.078-0.144 mg·kg^–1、22.242-41.825 mg·kg^–1, 均低于《国家食品重金属含量》(NY861-2004)限制标准值。综上, 沼氮混施(BN)处理可增加作物产量, 提高土壤肥力, 且不会造成重金属含量超标, 是成都平原稻麦轮作区适宜的施肥方案。     

聊城市水岸带土壤重金属含量及污染评价

为了解聊城市水岸带土壤重金属的含量和污染状况, 于2015 年1 月采集了58 个水岸带土壤样品, 分析了土壤中Cr、Cu、Pb、Zn、Hg 和As 的含量以及土壤的pH 值和有机质, 采用单因子指数法、综合指数法和潜在生态危害指数法对水岸带土壤重金属污染进行了评价, 并采用相关分析和聚类分析对其来源进行了初步的解析。结果表明, 聊城市水岸带土壤的pH 值为7.21-9.98, 呈碱性; 有机质的平均含量为13.10 g·kg–1; Cr、Cu、Pb、Zn、Hg 和As 的平均含量分别为68.2 mg·kg^–1、 31.6 mg·kg^–1、44.2 mg·kg^–1、391.9 mg·kg^–1、0.162 mg·kg^–1 和10.58 mg·kg^–1, 与《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准值相比, 除Zn 外其它重金属元素均可达标, Zn 平均含量约为二级标准值的1.3 倍。以山东省土壤元素背景值为评价标准, 水岸带土壤重金属总体表现为重度污染和较高的生态危害, 其中Hg 和Zn 是主要的污染因子和生态危害因子, Hg 对潜在生态危害指数的平均贡献率为80.3%。源解析的结果表明, 水岸带土壤重金属的含量主要受到人为源的影响, 人为源主要包括交通运输、地表径流、农药肥料、垃圾和工业废气等。     

伴矿景天-水稻轮作及磷修复剂对水稻锌镉吸收的影响

采用盆栽试验,将锌镉超积累植物伴矿景天与镉低积累水稻中香1号轮作种植于重金属污染土壤,并向土壤添加钙镁磷肥和磷矿粉,研究两种磷修复剂对伴矿景天和镉低积累水稻生长及地上部重金属积累性的影响.盆栽试验结果表明,在轻污染土壤上施用50 g·kg^-1磷矿粉时伴矿景天地上部的Zn、Cd吸收量分别达到每盆11.5 和0.79 mg,效果好于施用4 g·kg^-1钙镁磷肥处理.在重金属污染土壤上种植伴矿景天使后茬水稻地上部Zn、Cd浓度上升,但钙镁磷肥的施用显著降低了水稻体内的Zn、Cd积累量.种植伴矿景天后添加钙镁磷肥稳定调控剂对土壤中水溶态及NH₄OAc提取态Zn、Cd的稳定效果明显优于磷矿粉,且在高污染土壤上效果更佳.田间试验结果显示,施用钙镁磷肥不仅可增加水稻产量,且可一定程度上降低水稻地上部的Zn、Cd吸收量.     

五种十字花科植物对土壤高浓度铀胁迫响应及富集特性研究

研究植物对的铀耐受性及其富集特性对修复铀污染土壤具有重要意义。研究在外源施加铀浓度150 mg·kg^–1 土壤环境中, 研究5 种十字花科(芥菜、小白菜、红油菜、花菜、白萝卜)植物在高浓度铀胁迫下的耐受性, 对铀的富集及提取特性, 并采用赋值法比较各植物的综合富集能力。结果表明: 高浓度铀条件对不同植物的影响有明显的差异, 其中白萝卜的耐受性最好;红油菜的地上部、地下部和单株铀含量最高分别为126.65 mg·kg^–1(干重)、770.84 mg·kg^–1(干重)、241.9 mg·kg^–1(干重)。红油菜的单株富集系数最大为1.61, 白萝卜的铀积累量最大为0.24 mg, 且转运系数都小于0.5, 最大的白萝卜也只有0.42。通过综合评价分析, 红油菜的综合评价值最高, 在修复土壤铀污染方面具有潜在利用价值。     

盐肤木对重金属铬胁迫的生理生化反应研究

通过土培试验研究了不同质量浓度的重金属铬(0、30、50、80 mg·kg^–1) 胁迫对盐肤木根长、茎长、地上及地下部分干重,叶绿素、丙二醛、脯氨酸含量,超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT) 活性的影响,探究了铬胁迫下盐肤木对铬的生理生化响应和耐受能力,为应用盐肤木修复重金属铬污染土壤提供依据。研究结果表明,在重金属铬胁迫下,盐肤木叶片的叶绿素含量略有降低,丙二醛含量升高。当铬浓度低于50 mg·kg^–1 时,随浓度升高,盐肤木叶片的脯氨酸含量、SOD 和CAT 活性均升高。当铬浓度为80 mg·kg^–1 时,其含量和活性相对下降,但对其正常生长均无显著影响,说明盐肤木耐受铬的能力较强,作为重金属污染地恢复的先锋植物具有很好的应用前景。     

外源有机酸对镉胁迫下秋华柳镉积累特征的影响

为探究外源有机酸在加强秋华柳(Salix variegata Franch.)镉积累效率中的应用潜力,采用营养液培养方法,研究了5种100μmol/L外源有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸)对50μmol/L Cd胁迫下秋华柳生长适应性及Cd积累特征的影响,并通过化学平衡程序VISUAL MINTEQ v3.0计算溶液中不同化学形态Cd(游离态和螯合态Cd)的含量。结果表明:柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸的添加有效缓解了Cd对秋华柳的毒害,明显促进了秋华柳的生长。除草酸处理组外,其余4个有机酸处理组培养液中游离Cd~(2+)含量均得到较大提升,显著促进了秋华柳对Cd的吸收。柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸的添加显著提高了秋华柳植株的Cd积累量,分别是未加入有机酸Cd处理组的210%、190%、190%和178%。外源有机酸的施加提高了介质中游离Cd~(2+)的含量,并通过与重金属的络合等作用提升了植株对Cd的吸收和积累能力。但不同有机酸对秋华柳Cd积累特征的影响差异明显,柠檬酸加入后通过提高秋华柳根生物量和根中Cd含量,显著增加了根系Cd积累量;酒石酸、苹果酸和琥珀酸的应用则明显提高了秋华柳地上部分Cd积累量。因此,外源酒石酸、琥珀酸和苹果酸的应用可提高秋华柳地上部分的Cd积累效率,更有利于对Cd污染土壤的修复。     

外源铁对铅污染土壤中宽叶香蒲铅积累的影响

采用温室盆栽方法,研究添加外源铁对不同铅浓度(0、100、500和1000 mg·kg^-1)污染土壤中宽叶香蒲铅积累的影响.结果表明： 各铅浓度条件下,与添加100 mg Fe·kg^-1相比,添加500 mg Fe·kg^-1处理的宽叶香蒲地上部和根的铅含量均增高.土壤铅浓度为1000 mg·kg^-1时,添加500 mg Fe·kg^-1处理根的铅含量比100 mg Fe·kg^-1处理增加33.7%,地上部铅含量增加50.5%.添加500 mg Fe·kg^-1处理的根际土壤中可交换态铅比100 mg Fe·kg^-1处理增加77.0%～114.6%.除500 mg·kg^-1铅浓度外,各铅浓度条件下添加500 mg Fe·kg^-1理根干质量均显著低于100 mg Fe·kg^-1处理.在铅污染的湿地环境中添加适量铁可以提高铅的有效性,促进铅积累.     

Cd胁迫下苎麻的生长响应与富集、转运特征研究

通过盆栽试验,分析了苎麻湘苎三号在Cd胁迫下生长响应及其富集、耐性和迁移特征.结果表明,低浓度Cd处理(≤100mgmg·kg^-1)能促进苎麻生长发育,株高、茎粗、有效分蘖数和生物量都有所增加,以50mg·kg^-1胁迫处理最佳;此后则随处理浓度增加抑制效应越明显,到500mg·kg^-1时,各营养生长指标较对照显著减少,但仍生长较好,表明苎麻对重金属Cd胁迫具有很强的耐性.地下部与地上部Cd含量随处理浓度提高而增加,至500 mg.k g-1浓度时达最高值,分别为221.95mg.kg-1和390.61mg·kg^-1.苎麻Cd富集系数和转运系数分别为0.47～1.10和0.57～0.94.因此,苎麻不属于Cd超富集植物,而只是Cd富集植物,鉴于其具有根系发达、保水固土能力强和地上部生物量大等特点,苎麻是目前重金属Cd污染修复较理想的植物.     

产碱菌Alcaligenes sp. qz-1 对铬污染土壤中玉米生长和铬累积的影响研究

通过盆栽试验研究了铬(Cr₂O₇^2-)污染土壤中接种铬耐受细菌Alcaligenes sp. qz-1 对玉米株高、茎粗、叶绿素含量、地上部分和地下部分干重以及铬含量的影响。结果表明, 在重金属铬(Cr₂O₇^2-) 胁迫(50 mg·kg^–1, 100 mg·kg^–1)下,玉米生长显著受到抑制(P<0.05)。与对照相比, 株高分别减少9.92%和18.97%, 茎粗分别降低了13.36%和14.24%, 叶绿素含量分别降低了10.46%和13.25%。接种Alcaligenes sp. qz-1, 可以显著缓解重金属胁迫对玉米生长的不利影响(P<0.05)。铬(Cr₂O₇^2-) 胁迫(50 mg·kg^–1, 100 mg·kg^–1)下, 接种Alcaligenes sp. qz-1 的植株与未接种的玉米植株相比, 株高分别增加了6.36%和10.91%, 茎粗分别增加了10.17%和8.01%, 叶绿素含量分别提高了9.16%和2.64%。同时, 接种Alcaligenes sp. qz-1, 可显著提高玉米(尤其是根系部分)对土壤铬的吸收量, 吸收总量较未接种的增加13.9%-36.9%。综上所述, 接种Alcaligenes sp. qz-1 改善了铬(Cr₂O₇^2-)胁迫下玉米生长特性, 增加了玉米根部对铬(Cr₂O₇^2-)的吸收, 降低了铬(Cr₂O₇^2-)对玉米的毒害, 为该菌株进一步应用农田重金属污染进行治理提供一定理论依据和实践指导。     

锌肥对不同基因型大麦吸收积累镉的影响

对土壤添加不同Zn、Cd条件下两种基因型(Sahara和Clipper)大麦对Zn、Cd的吸收积累研究表明,在本实验条件下土壤添加Zn、Cd对植物地上部生物量没有显著影响,但土壤添加Zn抑制植物根系生长,在土壤不缺Zn情况下添加Zn<20mg·kg^-1时并没有对大麦体内Cd浓度产生显著影响;当土壤Zn添加量达到40mg·kg^-1时,植物体内Cd浓度明显降低,植物吸收Cd的总量随着土壤添加Zn的增加而显著下降,这主要是由于根系生物量的下降所致,两个基因型大麦品种Zn效率存在显著差异,但这一差异对植物吸收Cd的总量没有影响,Zn高效品种Sahara根部Cd浓度显著低于Clipper。     

贵州牛角塘铅锌矿区优势植物的重金属富集特征

为筛选适合贵州喀斯特地区重金属污染土壤修复治理以及矿区生态复垦的植物材料,该研究在贵州牛角塘铅锌矿区采集30种优势植物及其根系土壤,测定其地上部、地下部和根系土壤的Cd、Cu、Ni、Pb、Zn含量,计算植物对重金属的富集和转运系数,并通过聚类分析综合评估植物的应用潜力.结果表明:(1)千里光、鬼针草地上部Cd含量高达4...     

鬼针草(Bidens pilosa L.)对镉污染农田的修复潜力

为探究富集植物鬼针草对镉(Cd)污染农田土壤的修复潜力,通过野外调查,原土盆栽试验和田间试验,测定鬼针草及其根系土壤Cd含量,计算鬼针草的富集系数和去除率。结果表明,野外调查中不同铅锌矿区生长的鬼针草叶片中Cd含量最大值为53.3 mg/kg。盆栽试验中,低浓度Cd土壤处理(T1),鬼针草地上部Cd的富集系数为4.70,转运系数1.59,大于1。高浓度Cd土壤处理(T2 13.4 mg/kg),其地上部Cd积累量达到43.1 mg/kg,其地上部Cd富集系数为3.51。鬼针草对Cd表现出稳定的积累特性。田间试验小区中,土壤Cd含量均值为2.66 mg/kg,鬼针草中地上部Cd含量均值为10.9 mg/kg,富集系数为4.16,使用鬼针草修复Cd污染土壤每公顷地种植一茬鬼针草的去除率为4.3%—6.2%。使用富集植物鬼针草修复农田Cd污染具有较好的工程应用前景。     

伴矿景天-水稻轮作及磷修复剂对水稻锌镐吸收的影响

采用盆栽试验,将锌镉超积累植物伴矿景天与镉低积累水稻中香1号轮作种植于重金属污染土壤,并向土壤添加钙镁磷肥和磷矿粉,研究两种磷修复剂对伴矿景天和锡低积累水稻生长及地上部重金属积累性的影响.盆栽试验结果表明,在轻污染土壤上施用50g"kg-'磷矿粉时伴矿景天地上部的Zn,Cd吸收量分别达到每盆11.5和0.79 mg,效果好于施用4g·kg(-1)钙镁磷肥处理.在重金属污染土壤上种植伴矿景天使后茬水稻地上部Zn、Cd浓度上升,但钙镁磷肥的施用显著降低了水稻体内的Zn,Cd积累量.种植伴矿景天后添加钙镁磷肥稳定调控剂对土壤中水溶态及NH4 OAc提取态Zn、Cd的稳定效果明显优于磷矿粉,且在高污染土壤上效果更佳.田间试验结果显示,施用钙镁磷肥不仅可增加水稻产量,且可一定程度上降低水稻地上部的Zn、Cd吸收量.     

褪黑素对水稻镉积累及其化学结合形态的影响

研究了添加外源褪黑素对水稻幼苗中Cd积累以及水稻体内Cd化学形态分布的影响.结果表明: Cd胁迫显著降低水稻幼苗地上部和根部的生物量,并且显著降低水稻叶片的叶绿素含量.适宜的外源褪黑素添加能明显提高Cd胁迫下水稻的地上部和根部生物量,降低水稻地上部和根部Cd含量.当Cd胁迫浓度为5 μmol·L^-1时,添加20 μmol·L^-1褪黑素使水稻地上部和根部Cd含量分别比对照处理降低48.4%和16.9%,添加100 μmol·L^-1褪黑素水稻地上部和根部Cd含量分别降低67.5%和47.9%.添加外源褪黑素也显著降低了水稻体内Cd的转运效率.当Cd胁迫浓度为20 μmol·L^-1时,添加20 和100 μmol·L^-1褪黑素使水稻Cd的转运效率分别比对照降低24.4%和46.8%.通过逐步提取法对水稻幼苗Cd的化学结合形态进行分析发现,添加外源褪黑素使水稻体内氯化钠提取态Cd的比例提高,而水溶态Cd、乙醇提取态Cd的比例明显降低,说明添加褪黑素可促进水稻体内移动性较强的Cd形态向移动性较弱的Cd形态转移,从而降低水稻对Cd的吸收和转运.     

应用稀土调控藏红花胚性愈伤组织的生长与分化

为提高藏红花(Crocus sativus)胚性愈伤组织的繁殖系数与出芽率, 以建立藏红花离体快繁体系, 解决其资源短缺问题, 采用两步法, 用稀土调控其胚性愈伤组织的生长与分化。结果表明, 在添加了0.25 mg·L^–1 NAA、3 mg·L^–1 6-BA和400 mg·L^–1 CH的B₅固体培养基中, 0.04 mmol·L^–1 La³⁺促进胚性愈伤组织生长的效果最佳, 繁殖系数为12, 是不添加稀土处理组的1.48倍; 在添加了0.25 mg·L^–1 NAA、3 mg·L^–1 6-BA和400 mg·L^–1 CH的1/2 B₅固体培养基中, 0.06 mmol·L^–1 Ce³⁺促进胚性愈伤组织分化出芽的效果最佳, 出芽率高达84.5%, 是不添加稀土处理组的1.81倍, 且高于国外报道的出芽率(40%)。初步解决了藏红花胚性愈伤组织生长慢和出芽率低等问题, 为建立高效稳定的藏红花离体快繁体系奠定了基础。     

紫色土Zn、Cd复合污染生态效应研究

通过盆栽生物试验结合野外典型污染调查,研究紫色土Zn、Cd复合污染对莴笋、蕃茄、甘兰、小麦等的作物效应.结果表明,Zn、Cd复合污染对Zn表现为加和作用,低浓度Cd促进Zn吸收,加重Zn对养分吸收的抑制,加剧Zn的毒害作用;复合效应对Cd表现为竞争作用,高浓度Zn抑制Cd吸收,减轻Cd对养分吸收的抑制,缓解Cd毒性,向土壤添加Zn 500mg·kg^-1为供试盆栽条件下拮抗效应的临界值.     

东洞庭湖莲藕种植区土壤重金属污染及其对莲藕重金属含量的影响

通过对东洞庭湖莲藕种植区的野外调查, 揭示了土壤重金属污染的潜在生态风险及其对莲藕重金属含量的影响。土壤重金属镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)含量均高于洞庭湖背景值, 以Cd 污染最为严重, 潜在生态风险指数高, 属极重度生态风险级。莲藕干物质中重金属含量较高, 其中Cd、Pb 含量分别达到3.43 mg·kg^-1 和6.84 mg·kg^-1。不同种植区域之间, 莲藕重金属含量差异显著, 以君山区挂口镇的莲藕重金属含量最高。莲藕重金属含量的高低与土壤重金属含量呈显著正相关关系(P<0.01)。可见, 东洞庭湖莲藕种植区土壤重金属污染是导致莲藕重金属含量过高的直接原因, 建议在污染较重的区域, 减少莲藕种植, 开展土壤重金属污染治理, 引导莲藕产业健康发展。     

水稻对天然富硒土壤硒的吸收及转运

以杂交晚稻“皖稻205”为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同硒含量（0.5、1.0、1.5 mg·kg^-1）土壤对水稻产量、硒的吸收、转运和分配的影响.结果表明： 土壤硒含量≤1.5 mg·kg^-1对水稻产量无明显影响;水稻根系、茎叶和籽粒中的硒含量均随着土壤硒含量增加而增加,并呈现根系＞茎叶＞籽粒的特点,籽粒各组成部分的硒含量呈现米糠＞精米＞稻壳的特点;水稻根系能从富硒土壤中富集硒,根系硒的吸收系数达1.86,而硒向籽粒的转运和积累则相对恒定,转运系数为0.53～0.59;土壤硒含量为0.5～1.0 mg·kg^-1所产的富硒大米（0.15～0.20 mg Se·kg^-1）,可满足人体60～80 μg·d^-1硒的需要量,而土壤硒含量≥1.5 mg·kg^-1所产大米硒含量达到0.319 mg·kg^-1,超出粮食硒含量安全标准.综合产量和籽粒硒含量的表现,在富硒土壤（0.5～1.0 mg·kg^-1）上直接生产富硒大米,而不需要添加外源硒,既降低了生产成本,又避免了可能造成的水土污染.     

微生物对植物修复重金属污染土壤的促进效果

以印度芥菜作为超富集植物,通过盆栽试验研究了巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的混合微生物制剂、黑曲霉30177发酵液对植物修复Cd、Pb、Zn污染土壤的作用.结果表明：巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的混合微生物制剂不仅可以促进超富集植物的生长,增强超富集植物对土壤Cd、Pb、Zn的吸收,而且大幅度提高了植物的修复效率,在添加外源可溶性Cd、Pb、Zn的污染土壤上,可分别使印度芥菜提取量(以植物干质量计)提高1.18、1.54和0.85倍,在添加底泥Cd、Pb、Zn污染的土壤上,可分别使印度芥菜提取量提高4.00、0.64和0.65倍,在底泥污染的土壤上的促进效果明显强于外源添加污染的土壤.黑曲霉30177发酵液能显著促进印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn的吸收,在添加外源可溶性Cd、Pb、Zn的污染土壤上,印度芥菜地上部Cd、Pb、Zn的吸收量分别比对照提高了88.82%、129.04%和16.80%;在添加底泥Cd、Pb、Zn污染的土壤上,可分别比对照提高78.95%、113.63%和33.85%;但它可导致印度芥菜生物量的大幅度降低,起不到提高植物修复提取量的效果.经反相高效液相色谱初步分析发现,胶质芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌发酵液中含有草酸、柠檬酸等有机酸,有机酸对重金属有一定的溶解作用,从而提高了重金属的生物有效性.     

有机酸对苗期水稻吸收和运输镉的影响

采用营养液培养法,研究了水(对照)、柠檬酸、苹果酸和乙二胺四乙酸(EDTA)4个处理对不同品种水稻幼苗吸收和转运Cd的影响及其对根中Cd的解析作用。结果表明:与对照相比,EDTA的添加明显抑制了水稻根部对Cd的吸收,使水稻幼苗地上部和根中Cd的含量分别降低了90%和96%;但促进了Cd向地上部的运输,地上部Cd量占总吸收量的43.0%~55.9%(对照组为20.0%~32.2%)。而柠檬酸和苹果酸的添加对水稻根系吸收和运输Cd的影响较弱。3种有机酸对不同水稻品种Cd吸收的影响趋势一致。解析试验的结果表明,EDTA对根中的Cd具有较强的解吸能力,而柠檬酸和苹果酸相对较弱。