生物炭施用对棕壤重金属镉赋存形态及油菜吸收镉的影响

以受镉(Cd)单一污染的棕壤为供试土壤,分别添加不同用量(0、1%、3%和5%)的稻壳生物炭进行土壤培养试验,通过测定不同形态重金属Cd含量及土壤pH的变化,研究生物炭施用对棕壤中Cd赋存形态的影响;将培养后的土壤继续进行盆栽油菜的种植,测定不同时期油菜地上部及地下部的Cd含量,并计算其根富集系数及地上部转运系数,旨在探明生物炭的施用对油菜吸收Cd的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加,活性较强的交换态Cd的含量显著降低,而活性较弱的有机结合态和残渣态Cd的含量显著增加(P0.05);3%、5%的生物炭施用量提高了土壤pH,可交换态Cd与土壤pH存在极显著负相关关系(P0.01),有机结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd与土壤pH存在显著正相关关系(P0.05)。与对照相比,不同生物炭施用量(1%、3%和5%)处理的油菜地上部Cd含量分别降低了18.86%、64.22%、68.40%,地下部Cd含量分别降低了11.03%、57.93%、60.62%;油菜全生育期根富集系数减小值在0.01~1.26范围内,地上部转运系数减小值在0.22~0.32范围内,其中以生物炭施加量为5%的处理效果最佳。     

两种基因型龙葵对镉胁迫的生理响应及镉吸收差异

采用盆栽试验,通过研究不同浓度镉(0、5、25、50、100μg·g-1)胁迫下红果龙葵和少花龙葵幼苗根、茎和叶的生物量变化、镉吸收量、镉转移率、镉富集系数和叶片抗氧化酶(SOD、POD)活性、叶片可溶性蛋白和游离脯氨酸含量等指标的变化,比较2种基因型龙葵富集镉的差异。结果表明,2种基因型龙葵富集重金属镉存在明显差异。与对照相比,在Cd胁迫浓度≥25μg·g-1时,2种龙葵的生物量显著下降(P<0.05),而少花龙葵的下降趋势较红果龙葵小;随着Cd胁迫浓度的增加,2种龙葵根、茎和叶的Cd吸收量显著上升(P<0.05),且根部Cd含量高于茎和叶,而少花龙葵的根、茎和叶中的Cd含量均高于红果龙葵,2种龙葵的镉转移率和富集系数除5μg·g-1Cd胁迫外,均小于1,且少花龙葵对镉转移率和镉富集系数均大于红果龙葵。2种龙葵叶片可溶性蛋白、游离脯氨酸含量以及抗氧化酶(SOD、POD)活性均表现为先上升后下降,均表现为少花龙葵上升幅度大而下降幅度较小。综合各项指标表明,2种龙葵均不是Cd的超积累植物,少花龙葵的耐Cd胁迫能力较红果龙葵强。     

大田与盆栽条件下重金属镉赋存形态差异

为探究大田和盆栽2种种植条件下重金属镉赋存形态的差异性,选取成都平原具有代表性的3种水稻种植区(青白江、邛崃和崇州),结合野外定点与盆栽培育试验,比较2种种植条件下土壤重金属镉的赋存形态及其含量变化。结果显示,水稻成熟期大田土壤中镉各形态比例为:水溶态、交换态及碳酸盐结合态(F1)16.86%、铁锰氧化物结合态(F2)22.04%、有机物及硫化物结合态(F3)3.12%、残渣态(F4)57.98%,盆栽土壤中镉各形态比例为:F1 17.25%、F2 19.78%、F3 3.40%、F4 59.57%,均表现为F4F2F1F3,且盆栽试验土壤中残渣态Cd所占比例在3个试验土壤中均有所增加;盆栽种植水稻各部位对镉的富集量和富集系数均高于大田水稻。该研究结果验证了盆栽试验的可行性,并且揭示了水稻根部的生长发育情况是盆栽试验和大田试验结果差异的关键性因素。     

成都平原典型稻作土壤重金属镉有效性及主要驱动机制

通过对不同污染源稻作土壤理化性质、水稻镉(Cd)富集系数及其相互关系的比较研究,探明成都平原典型土壤-水稻系统Cd的有效性及主要驱动因子。结果表明,工业源产区土壤平均Cd含量为1.21%,达国家标准(GB 15618—2009《国家环境土壤质量标准》)中0.3%的4倍,且显著高于农业磷肥源(APS)和有机肥源(AOS)产区;水稻分蘖期、成熟期各部位Cd富集量均表现为ISAPSAOS,且IS与AOS差异显著;Cd富集系数与土壤有机质含量、电导率和沙粒含量正相关,而与土壤pH值、粉粒含量和黏粒含量负相关,低pH值、轻质地土壤Cd吸附能力低,总体生物有效性较高;Cd富集系数与土壤水溶态、交换态及碳酸盐结合态Cd总体表现显著正相关;主成分分析结果显示,土壤pH值、电导率、有机质含量、土壤质地和土壤中水溶态、交换态及碳酸盐结合态是影响研究区Cd有效性的主要驱动因子。     

虉草用于干旱地区土壤镉和铜污染修复的潜力

利用三因素三水平正交设计,采用盆栽土培法研究了重金属镉(Cd)和铜(Cu)以及水分胁迫对虉草(Phalaris arundinacea L.)生物量、生理指标及积累特性的影响,评估虉草用于干旱地区土壤Cd和Cu污染修复的潜力。结果表明:20%田间持水量胁迫下,虉草失绿、皱缩和萎蔫,生物量最低,MDA和脯氨酸含量显著增加,其余处理组与对照组差异不显著,显示虉草对Cd、Cu和水分胁迫有一定耐性;对虉草生物量和MDA含量影响程度依次为土壤水分含量Cd浓度Cu浓度,对脯氨酸含量的影响程度依次为土壤水分含量Cu浓度Cd浓度。Cd和Cu在虉草组织中的积累表现为地下部地上部;虉草Cd富集系数大于1,Cu富集系数基本大于1,Cd富集系数Cu富集系数,Cd和Cu转移系数均小于1。这表明虉草可用于适度干旱地区Cd和Cu污染土壤的植物固定,通过Cd和Cu富集系数的比较,其更宜用于Cd污染土壤。     

接种丛枝菌根真菌对辣椒积累转运镉的影响

【目的】明确丛枝菌根真菌对辣椒植株积累转运镉（Cd）的影响,为阻控Cd向辣椒植株地上部转移和植物修复的应用提供参考依据。【方法】采用盆栽试验,以辣研201为试材,对其接种根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）和摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）,比较接种与未接种的土壤、辣椒根系与地上部Cd含量变化,从而探究接种根内根生囊霉和摩西管柄囊霉对辣椒植株积累转运Cd的影响。【结果】与来接种处理相比,接种根内根生囊霉和摩西管柄囊霉后土壤中Cd总量显著提高10.80%和9.98%（P< 0.05,下同）,土壤中Cd各形态含量占比发生变化,残渣态Cd含量提高79.82%和95.44%,而酸溶态Cd含量占比的迁移风险降低32.19%和29.45%。接种Ri和Fm后辣椒根系Cd含量分别显著增加39.57%和53.13%,根系富集系数显著分别提高33.15%和40.68%;而地上部Cd含量分别降低15.02%和9.30%,地上部富集系数分别显著降低24.35%和18.91%;辣椒体内Cd转运系数分别显著下降30.15%和33.72%。基于典型相关分析可知,典型权重较大的残渣态Cd含量对土壤Cd含量变化起正向作用,辣椒根系Cd富集系数与体内Cd转运系数对辣椒Cd含量变化起反向作用;基于典型载荷与交叉载荷分析可知,土壤中酸溶态Cd低则移除程度弱、残渣态Cd高则滞留程度强,因而辣椒积累转运Cd能力差。【结论】接种从枝菌根真菌可调控辣椒地上部与根系间Cd的分配,一定程度上可控制土壤中的Cd由根部向地上部转移。     

污灌区土壤-蔬菜系统中镉的生物有效性及迁移特征

以北方城市污灌区——长春市季家和四间房为例,采用“五步提取法”分析了受污染土壤Cd的赋存形态与生物有效性的关系,通过计算Cd在土壤和蔬菜中的富集系数和迁移系数,探讨Cd在北方污灌区土壤-蔬菜系统中的污染和迁移特征.研究表明:污灌区土壤耕作层中Cd的形态特征为可交换态＞铁锰氧化态＞碳酸盐结合态或有机结合态＞残渣态,季家和四间房污灌区土壤Cd的迁移系数为0.367、0.651;污灌区土壤镉含量超标,蔬菜各部位镉含量分布特征呈现根＞叶＞茎＞果实的规律;季家和四间房白菜都是土壤-根富集系数＞茎-叶迁移系数,Cd主要在根部富集;季家西红柿茎-叶迁移系数最高,而四间房西红柿的土壤-根富集系数最高;四间房白菜、西红柿土壤-根的富集系数均高于季家蔬菜,这与四间房土壤活性态Cd含量较高有关,且含量越高,蔬菜吸收量越大.     

广西某铅锌矿区土壤镉、铅、砷形态分布对水稻重金属的影响

【目的】探讨铅锌矿区周边土壤镉、铅和砷形态分布对水稻重金属影响,为当地土壤重金属修复治理提供参考。【方法】采集广西某铅锌矿区周边农田土壤和水稻根、茎、叶、籽粒等样品,分析土壤镉、铅和砷的全量和形态分布水稻重金属含量,通过单因素污染指数方法评价土壤重金属污染状况,通过富集系数评价水稻根、茎、叶、糙米对土壤重金属富集能力。【结果】水稻田土壤镉、铅和砷污染严重,土壤镉含量变化为0.42~2.68 mg/kg,平均值为1.52 mg/kg;铅含量变化为118~1180 mg/kg,平均值为472.59 mg/kg;砷含量为11.6~351.0 mg/kg,平均值为109.81 mg/kg。其中土壤镉主要以交换态和碳酸盐结合态为主;土壤铅以铁锰氧化结合态和有机物结合态为主;土壤砷以残余晶格态为主。土壤重金属的主要富集水稻根部位,其中水稻根富集土壤镉系数均大于1、富集铅系数介于0.38~3.53、富集砷系数均小于1,糙米镉和铅含量超标,砷未超标。【结论】铅锌矿区的周边土壤镉、铅、砷含量严重超标;水稻田土壤镉对农作物有一定风险;铅对农作物铅超标存在潜在危害;土壤砷主要残余晶格态为主;水稻籽粒镉全部超标、铅部分超标、砷不超标。     

湖北省几种土壤的重金属镉、铜形态

研究了湖北省棕红壤、黄棕壤和和黄褐土中重金属镉、铜的形态差异，分析了重金属负荷水平对土壤重金属形态的影响，结果表明：未污染土壤中重金属镉、铜主要为氧化铁结合态和残渣态，占土壤重金属全量的75％以上；交换态镉含量与土壤pH呈负相关，从未污染土、污染土到镉质土，随土壤Cd负荷提高，土壤中交换态、碳酸盐结合态镉的比例增大，有效地提高，残渣态、氧化铁结合态镉的比例降低，土壤中铜有相似的变化趋势。     

不同镉浓度下绿穗苋根际环境特征与镉形态分布

为了解镉(Cd)富集植物根际环境对镉的活化和耐受作用,通过土壤盆栽试验,研究了Cd胁迫下绿穗苋根际环境特征变化和镉形态分布。研究表明:绿穗苋根际pH低于非根际,并随Cd浓度升高总体呈下降趋势;根据DOC含量高于非根际,且随着Cd浓度的增加呈逐渐上升趋势。随着Cd浓度的升高,绿穗苋根际土壤交换态Cd所占比例上升,铁锰氧化物结合态Cd所占比例先升高后降低,碳酸盐结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd所占比例均逐渐降低。各处理根际土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性均高于非根际,根际土壤脲酶和磷酸酶活性均随处理浓度升高呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶活性随处理浓度升高持续下降。结果表明,Cd胁迫下绿穗苋根际pH和DOC的变化对Cd活化具有重要作用,根际土壤酶活性特征表明其对Cd毒性有一定的缓解作用。