蚯蚓对印度芥菜修复Zn、Pb污染土壤的影响

以褐土为供试土壤,分别加入不同浓度梯度Zn2+(0,100,200,400 mg kg^-1)或Pb2+(0,200,400,800 mg kg^-1)模拟土壤污染,设置添加蚯蚓与不添加蚯蚓处理,通过盆栽实验,研究蚯蚓对印度芥菜生长量和重金属吸收量的影响,旨在探讨蚯蚓在植物-土壤系统中影响重金属迁移转化的作用机理,为蚯蚓在植物修复技术的实践与完善提供理论参考。结果表明:(1)在Zn、Pb污染土壤中,蚯蚓生长率分别降低3%～24%、6%～29%;(2)蚯蚓活动可以降低土壤的pH,显著增加土壤中Zn的有效态含量;(3)蚯蚓活动显著增加了印度芥菜地上部生物量(22.6%～88.6%鲜重,31.3%～122%干重)和印度芥菜地上部Zn的浓度及Zn和Pb的吸收量。印度芥菜地上部重金属浓度和吸收量与土壤中DTPA提取态含量呈极显著正相关(P <0.01),与土壤pH呈负相关。(4)蚯蚓对重金属的活化和对植物生长的促进是解决植物修复瓶颈问题的有效手段。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物.印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大.本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响.结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长.印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重.这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复.     

蚯蚓黏液对黑麦草幼苗生长及其对菲吸收的影响

以50 mg/kg菲人工污染黄棕壤为供试土壤,设置添加蚯蚓黏液处理和不添加蚯蚓黏液对照（(CK）),研究蚯蚓黏液对黑麦草幼苗生长及吸收菲的影响,添加蚯蚓黏液处理根据蚯蚓黏液浓度设置4个水平,分别为蚯蚓黏液原液浓度的2/8,3/8,1/2和1倍。结果显示：①蚯蚓黏液促进了黑麦草幼苗的生长,根系鲜重比对照增加了33.6% ~ 146%,地上部和整株生物量鲜重比对照增加了12.4% ~ 35.8% 和34.5% ~ 59.6%;②显著降低了根部菲的浓度,约23.0% ~ 49.0%,促进了黑麦草对菲的吸收,使吸收量比对照增加了约62.8%;③降低了黑麦草根系对菲的富集系数,与对照相比降低约33.7% ~ 52.6%,提高了菲在黑麦草体内的传输系数,约54.0% ~ 102.0%。     

蚯蚓对锌污染土壤养分状况及锌形态的影响

以长江冲积物形成的高沙土为供试土壤,分别加入4个浓度的Zn (100、200、300、400 mg/kg)以模拟Zn污染土壤,设置了接种蚯蚓(Pheretima sp.)处理与不接种蚯蚓的对照处理,以研究蚯蚓活动对Zn污染土壤的养分状况及土壤Zn形态的影响。培养试验结果表明,供试蚯蚓能存活于设定浓度的Zn污染土壤中,对Zn的富集系数为：0.21 ~ 0.29,但蚯蚓生长率随污染浓度升高而下降,表明重金属污染仍对蚯蚓生长有一定的抑制作用。蚯蚓活动降低了土壤pH,而显著提高了土壤DTPA-Zn含量,使土壤Zn形态从残渣态、有机态向铁锰氧化态和交换态转变,提高了重金属植物有效性。另外,蚯蚓活动增加了各处理土壤的速效氮、磷以及NO3--N含量,而对土壤速效钾和NH4+-N含量无显著影响。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物。印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大。本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响。结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长。印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重。这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复。     

微生物对土壤Cd Pb和Zn生物有效性的影响研究

采用土壤盆栽模拟试验方法,研究了接种不同微生物对重金属富集植物——印度芥菜修复土壤中Cd、Pb、Zn的作用效果。结果表明,接入菌株JA27、JC55、JC40不仅显著促进植物的生长,提高印度芥菜的生物量,降低了土壤pH,并且对土壤Cd、Pb、Zn产生活化作用,使土壤Cd、Pb、Zn有效态含量显著增加,增强印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn吸收量,显著提高了富集植物的修复效果。以上3个处理使印度芥菜地上部Cd、Pb、Zn吸收量分别提高了117%～137%、37%～62%、9%～15.1%。接种JB37对土壤Cd、Pb、Zn产生钝化作用,并且抑制印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn的吸收。JB37处理印度芥菜地上部Pb、Zn吸收量分别降低了72.5%、27%,对Cd吸收量无显著影响。     

柠檬酸对鱼腥草吸收累积铅锌矿区土壤中重金属的影响

采用矿区实地田间试验,通过外源添加柠檬酸(1mmol/kg,3mmol/kg,6mmol/kg和9mmol/kg)处理,研究鱼腥草对重金属复合污染土壤Pb、Zn、Cd、Cr和Cu 5种重金属元素的吸收累积特性,并确定最佳的柠檬酸调控浓度。结果表明,柠檬酸添加浓度为1mmol/kg时能显著促进鱼腥草生物量的提高,比对照增产11.64%,其他处理浓度的柠檬酸对鱼腥草生物量有抑制作用,但不显著;柠檬酸处理能显著提高鱼腥草对Pb、Zn、Cd和Cr这4种重金属元素的吸收累积能力,对Pb和Zn吸收累积能力大于Cd和Cr,对Cu的吸收累积无明显促进作用。但当柠檬酸添加浓度为1mmol/kg时每667m2鱼腥草提取Pb、Zn、Cr和Cu的量分别比对照增加了35.16%,34.39%,59.00%和18.93%,对Cd无明显促进作用。鱼腥草在矿区重金属复合污染土壤上能正常生长,并对多种重金属胁迫具有一定的耐受能力和吸收累积能力,可用于矿区重金属复合污染土壤的植物修复。     

蚯蚓在植物修复菲污染土壤中的作用

采用盆栽试验法,研究了蚯蚓（Pheretima sp.）在植物修复菲污染土壤中的作用。结果显示,试验浓度（20.05-322.06 mg.kg-1）范围内,蚯蚓活动促进了菲污染土壤中修复植物黑麦草（Lolium multiforum）的生长,其根冠比明显增大。添加蚯蚓72 d后,种植黑麦草的土壤中菲的去除率高达64.35%-93.40%,其平均去除率（80.92%）比无蚯蚓活动的土壤-植物系统（71.57%）提高9.35%,比无植物对照组（22.58%）提高57.34%。各种生物、非生物修复因子中,植物-微生物交互作用对菲去除的平均贡献率（53.56%）最为突出,比无蚯蚓活动时（47.48%）提高6.08%。说明蚯蚓活动可强化土壤-植物系统对土壤菲污染的修复作用。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅲ.金属富集植物Brassica juncea对锌镉的吸收和积累

采用温室盆栽试验研究了印度芥菜对土壤中锌镉污染的忍耐、积累能力 ,以检验这种植物修复Zn、Cd污染土壤的可能性及其潜力。在加入Zn 5 0 0和 1 0 0 0mgkg- 1 的土壤中 ,印度芥菜生长 66天后 ,叶片中积累Zn的平均浓度分别达 2 80和 662mgkg- 1 ,地上部带走的Zn分别为每盆 2 1 95和 341 2 μg。在加入Cd 2 0 0mgkg- 1 的土壤中生长的印度芥菜 ,叶片中积累Cd浓度为 1 61mgkg- 1 ,地上部带走的Cd为每盆 381 μg。和普通植物相比 ,印度芥菜更能将Zn和Cd从根运输到地上部。Zn 5 0 0mgkg- 1 处理的土壤在种植印度芥菜后其NH4NO3提取的Zn显著高于不种植物的处理 ;土壤添加Cd 2 0 0mgkg- 1 的处理NH4NO3提取的Cd也显著高于不种植物的处理 ,可能的原因是植物根分泌出特殊的分泌物 ,专一性地螯合溶解根系附近的难溶态Zn和Cd,从而提高土壤溶液中的浓度。印度芥菜对Zn、Cd有较强的忍耐和富集能力 ,是Zn、Cd污染土壤修复有潜力的植物。     

印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

通过盆栽试验对比研究了印度芥菜(Brassica juncea)和油菜对复合污染土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复效率.初步探讨印度芥菜品种Wild Garden Pungent Mix净化重金属污染土壤的应用潜力.结果表明:Cd,Pb复合污染条件下,与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb的抗耐性较强,地上部生物量较大,是同处理油菜的1.1～2.0倍.印度芥菜和油菜对重金属Cd,Pb的吸收富集表现出较为一致的特点,并且对土壤中重金属的吸收能力顺序均为Cd＞Pb,对土壤中Cd的吸收达到了100 mg/kg以上.表现出了超富集植物的特性.但相比之下,印度芥菜对土壤中Cd,Pb的吸收富集能力强于油菜.同时通过多元回归分析表明,两种植物对Cd,Pb的吸收不存在复合效应.本研究中,印度芥菜对Cd的净化率为0.35%～9.22%,是同处理下油菜的2.1～3.5倍;印度芥菜对Pb的净化率只有0.015%～0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4～5.5倍,但远小于对Cd的净化率.研究表明,该品种印度芥菜具备应用于修复Cd污染土壤的潜力.     

锌源和施锌方法对石灰性土壤锌组分及锌肥利用率的影响

【目的】选用合适的锌肥以及合理的施肥方式不仅可以提高小麦籽粒锌营养品质,还可以提高石灰性土壤的锌肥利用率。因此,研究不同锌源和施肥方式对石灰性土壤中锌组分含量以及锌肥利用率的影响具有重要意义。【方法】采用盆栽试验,设置两种锌源(水溶态锌肥Zn SO4·7H2O和螯合态锌肥Zn-EDTA)全层混匀均施和表面条施两种方式,调查了土壤中交换态Zn(Ex-Zn)、松结有机态Zn(LOM-Zn)、碳酸盐结合态Zn(Carb-Zn)、氧化锰结合态Zn(Ox Mn-Zn)、紧结有机态Zn(TOM-Zn)5种形态锌的含量,分析了小麦对锌肥的利用率。【结果】全层混匀均施与表面条施,两种锌肥均增加了小麦籽粒和秸秆Zn含量,全层均施Zn SO4·7H2O处理的籽粒Zn含量比对照提高43%,均施和表面条施Zn-EDTA的籽粒Zn含量分别比对照提高57%和75%;Zn-EDTA均施和条施的锌肥利用率分别为6.5%和5.3%,Zn SO4·7H2O均施和条施的锌肥利用率分别为3.6%和1.3%。小麦收获后,条施Zn SO4·7H2O和Zn-EDTA的施锌区有效锌含量分别为9.25和1.97 mg/kg,分别为均施处理的2倍和1.8倍;与对照相比,Zn SO4·7H2O和Zn-EDTA条施及均施的4个处理均增加了土壤中各形态锌的含量,并且4个处理与对照土壤中各形态Zn含量的规律一致,即:松结有机态碳酸盐结合态紧结有机态氧化锰结合态交换态。均施Zn SO4·7H2O和Zn-EDTA 2个处理的交换态Zn含量分别为0.12和0.13 mg/kg,条施分别为0.38和0.54 mg/kg;均施处理松结有机态Zn含量分别为5.26和1.56 mg/kg;不同处理碳酸盐结合态Zn含量变化趋势与松结有机态Zn含量基本一致;条施Zn SO4·7H2O施肥区氧化锰结合态Zn含量为对照的4倍,不同处理的土壤中紧结有机态Zn含量变化规律与氧化锰结合态Zn含量变化规律相似。相关分析表明,土壤交换态Zn、松结有机态Zn和碳酸盐结合态Zn含量均与有效锌含量呈显著正相关关系,与不施锌肥相比,Zn-EDTA施入土壤后,小麦收获后松结有机态Zn和碳酸盐结合态Zn含量明显增加,而紧结有机态Zn则相对减少。【结论】潜在缺锌石灰性土壤上施用螯合态锌肥Zn-EDTA能显著增加土壤中潜在有效的锌组分以及锌肥利用率,而且施用螯合态锌肥后,较高的有效锌含量可以维持至小麦收获后,有效提高了锌肥利用率。与均施处理相比,条施这种集中施用的施肥方法可以增加近根系土壤中有效性较高的锌形态含量。     

不同Zn浓度对黑麦草根分泌物、根际Zn形态及植物Zn蓄集的影响

A glasshouse experiment was conducted using a root-bag technique to study the root exudates, rhizosphere Zn fractions, and Zn concentrations and accumulations of two ryegrass cultivars (Lolium perenne L. cvs. Airs and Tede) at different soil Zn levels (0, 2, 4, 8, and 16 mmol kg-1 soil). Results indicated that plant growth of the two cultivars was not adversely affected at soil Zn level≤8 mmol kg-1. Plants accumulated more Zn as soil Zn levels increased, and Zn concentrations of shoots were about 540 /μg g-1 in Aris and 583.9μg g-1 in Tede in response to 16 mmol Zn kg-1 soil. Zn ratios of shoots to roots across the soil Zn levels were higher in Tede than in Airs, corresponding with higher rhizosphere available Zn fractions (exchangeable, bound to manganese oxides, and bound to organic matter) in Airs than in Tede. Low-molecular-weight (LMW) organic acids (oxalic, tartaric, malic, and succinic acids) and amino acids (proline, threonine, glutamic acid, and aspartic acid, etc.) were detected in root exudates, and the concentrations of LMW organic acids and amino acids increased with addition of 4 mmol Zn kg-1 soil compared with zero Zn addition. Higher rhizosphere concentrations of oxalic acid, glutamic acid, alanine, phenylalanine, leucine, and proline in Tede than in Airs likely resulted in increased Zn uptake from the soil by Tede than by Airs. The results suggested that genotypic differences in Zn accumulations were mainly because of different root exudates and rhizosphere Zn fractions.     

几种土壤在单一Zn及Cd Cu共存条件下对Zn的吸附

研究了Zn2+在单一及与Cd2+、Cu2+共存条件下在塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并探讨了其吸附机制。结果表明,在20℃、30℃下,Zn2+在各供试土样中吸附等温线总体上均呈I或III型等温线形式,总体上黑垆土、塿土对Zn2+吸附最强,而砂土的吸附总是最差;塿土、黄绵土和黄褐土中Zn2+吸附的温度效应呈现升温正效应特征,砂土中则总体上表现出随温度上升呈下降趋势,黑垆土中Zn2+吸附的温度效应则与重金属处理有关。Freundlich模型是描述Zn2+吸附等温线最佳模型。Cd2+、Cu2+的共存对Zn2+的吸附均具有显著的拮抗作用,但对Zn2+吸附规律的影响不同。机理分析表明,Zn2+在土壤中的吸附主要以化学吸附为主,Cu2+由于其与Zn2+相似的化学吸附特点而竞争Zn2+化学吸附点位,但Cd2+吸附主要竞争以电性引力形式吸附的Zn2+,因而Cu2+对Zn2+吸附的影响较大,而Cd2+影响较小。     

磷锌肥配施对冬小麦籽粒锌生物有效性的影响

为查明磷锌肥配施对小麦籽粒锌生物有效性的影响, 本研究选用锌效率不同的4种冬小麦基因型, 从P-Zn-植酸关系出发, 进行了田间试验。结果表明, 锌肥的施用在不同程度上降低了小麦籽粒的磷含量、磷锌比、植酸含量以及[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比, 降低幅度分别为0.5%、1.85%、2.7%及6.2%, 提高了小麦籽粒的锌生物有效性。相对于锌肥, 磷肥对小麦籽粒植酸含量及[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比的影响更大: ①总体上提高了小麦籽粒中的植酸含量及[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比, 降低了小麦籽粒锌生物有效性, 以施用100 kg·hm^-2磷肥时为例, 植酸含量及[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比与不施磷肥相比分别提高13.4%和25.94%; ②植酸含量及[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比随着磷肥用量的增加呈单峰曲线变化, 并分别在100 kg·hm^-2和150 kg·hm^-2用量下达到5.02 mg·g^-1和11.56的峰值, 而过量施用磷肥会降低小麦籽粒中植酸的合成和累积; ③[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比在适量施磷(100 kg·hm^-2)条件下与少量(50 kg·hm^-2)施磷相比几乎没有变化, 但明显低于高量施磷(150 kg·hm^-2)。总之, 通过合理的磷肥调控, 辅以锌肥的施用, 相对降低小麦籽粒的[植酸]/[Zn²⁺]摩尔比可能是提高小麦籽粒锌生物有效性的关键。     

Comparison of DTPA and resin extractable soil Zn to plant Zn uptake

Abstract

Extraction of soil zinc with routine chemical extractants does not always reflect differences in Zn availability as detected by plant uptake. This study was undertaken to explore and compare the use of an ion exchange resin and diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) for extracting soil Zn as related to plant Zn uptake. Beans were grown in 1989 following differential cropping with corn and beans or fallow in 1988 on a Portneuf silt loam near Kimberly, Idaho. Two Zn fertilizer treatments were imposed across previous cropping treatments. A batch method for determining resin extractable soil Zn was established.

Both plant Zn concentration and Zn uptake by beans in 1989 were significantly higher in Zn fertilized than unfertilized treatments regardless of previous crop; and higher in plots previously cropped with corn than beans or fallow, regardless of Zn treatment. DTPA and resin extractable soil Zn were significantly higher in Zn fertilized plots compared to unfertilized plots but did not differ between previous cropping treatments. Resin and DTPA extractable soil Zn concentrations were positively correlated. Resin extracted soil Zn correlated better with plant Zn concentration and Zn uptake throughout the growing season than DTPA extracted soil Zn, particularly in plots that had been fallowed or previously cropped with corn. Resin may be extracting labile soil Zn not extracted with DTPA and, therefore, be better simulating plant uptake. Both extraction methods correlated better with Zn uptake when evaluated within cropping treatments, emphasizing the need to consider previous crop when calibrating soil tests.     

施用锌肥对蕹菜含锌量及产量的影响

在适宜用量范围内，随着施锌量的增加，蕹菜的产量和锌含量均增加，但过多锌肥对蕹菜生长有抑制作用，使产量降低；综合考虑产量与锌含量，蕹莱基施锌肥0．0570～0．1140g／盆，喷施0．10%硫酸锌溶液效果最佳；氮与锌有协同作用，施用1．5剂量的氮肥对蕹菜的含锌量有明显的增加效果。     

土施和喷施锌肥对冬小麦子粒锌含量及生物有效性的影响

为揭示潜在性缺锌土壤上不同施锌方式对小麦子粒锌含量及其生物有效性的影响,选用5个冬小麦品种进行了土施和喷施锌肥的田间裂区试验。结果表明,供试土壤条件下,不同施锌方式对小麦产量均无明显影响,但是在一定施锌方式下小麦子粒锌含量大幅度提高。与对照相比,土施、喷施及土施+喷施锌肥提高小麦子粒锌含量幅度分别为-6.1%、64%和83%,提高小麦子粒锌携出量幅度分别为-3.6%、69%和83%。3个施锌处理降低子粒中植酸含量的幅度分别为-2.4%、7.2%和1.5%,降低植酸与锌摩尔比的幅度分别为-25%、41%和44%,且不同品种之间也存在一定差异;虽然植酸与锌的摩尔比有所下降,但仍高于20。此外,单独土施锌肥虽可大幅度提高耕层土壤有效锌含量,但对子粒锌含量及生物有效性的影响很小。总之,在小麦生长后期喷施锌肥是提高潜在性缺锌土壤上小麦子粒锌含量和生物有效性较为经济的方式,对改善小麦锌营养品质有较好作用。