甲氰菊酯和辛硫磷及其混合剂在土壤中的残留

甲氰菊酯和辛硫磷及其混合剂分别在土壤中使用后 ,定期取样测定在土壤中残留量。结果表明 ,单剂及混剂甲氰菊酯在土壤中半衰期分别为 17.4和 18.6d ;单剂及混剂辛硫磷在土壤中的残留半衰期分别为 14 .8及 14 .6d。甲氰菊酯和辛硫磷单独使用或混合使用在土壤中的降解规律及降解速率常数没有显著差异。从甲氰菊酯和辛硫磷在土壤中残留角度考虑 ,两者混合使用对环境是安全的。     

联苯菊酯在土壤中残留动态以及相关降解影响因子的研究

目前国内对于联苯菊酯在土壤中降解的相关因子的研究甚少,为了进一步加强联苯菊酯自然降解机制的研究,设置不同施药浓度,研究了联苯菊酯土壤中的动态残留以及微生物的生物降解,建立了一套适用于测定联苯菊酯在土壤中的残留量的气相色谱分析方法。研究结果表明,联苯菊酯在土壤中的降解动态规律符合一级动力学模型,且联苯菊酯是在土壤中残效期比较长的一类农药,易造成环境污染。微生物参与的生物降解有利于联苯菊酯在土壤中的降解,随着施药浓度增加,生物降解作用越明显。土壤中联苯菊酯浓度与降解半衰期的数值呈明显正相关,浓度越高,降解时间越长,建议科学使用农药,减少环境污染。     

恶唑菌酮土壤降解影响因子研究

探讨了土壤环境中的主要因素:土壤微生物、温度、含水量、pH值以及施用有机肥对恶唑菌酮降解的影响。结果表明:土壤微生物对恶唑菌酮在土壤中的降解起着重要作用,相同条件下灭菌土壤的降解半衰期是非灭菌土壤的27.6倍。环境温度、土壤含水量等对恶唑菌酮降解也有影响,在15℃～40℃的试验条件下,随着温度升高,恶唑菌酮的降解速率加快,特别是15℃～25℃温度范围内降解速率上升较快;过高和过低的土壤含水量都不利于土壤中恶唑菌酮的降解,土壤含水量为50?～100?时适宜恶唑菌酮的降解;此外施用有机肥会加速恶唑菌酮的降解;而土壤pH值对降解的影响不显著。     

五氯硝基苯在土壤中的降解

研究了在控制条件下,ＰＣＮＢ在土壤中的降解规律及影响因素。结果表明,土壤中ＰＣＮＢ降解符合一级反应动力学关系。土壤中微生物对ＰＣＮＢ降解过程有强化作用,使未灭菌土壤中ＰＣＮＢ降解反应表观活化能降低,反映了生物降解的特点;在４℃－３０℃范围内,随着温度升高对微生物激活作用的增强,从而使ＰＣＮＢ降解速率加快。     

甲氰菊酯在土壤中的降解及对蚯蚓的毒性效应研究

拟除虫菊酯作为全球第三大杀虫剂品种，在农业生产中广泛使用，同时也带来了一系列不利的环境影响。然而，目前有关拟除虫菊酯在土壤环境中的残留行为和风险评估报道较少。以典型拟除虫菊酯类杀虫剂甲氰菊酯(FEN)为研究对象，重点探究其在不同性质土壤中的降解行为以及对典型土壤生物蚯蚓的毒性效应。结果表明，甲氰菊酯在碱性土壤中的降解速度快于酸性土壤，同时在非灭菌土壤中的降解速度为灭菌土壤的4倍。因此，土壤酸碱度和微生物是影响FEN在土壤中降解快慢的主要因素。此外，在降解过程中检测到甲氰菊酯主要代谢物3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)的生成。蚯蚓富集结果表明，FEN在蚯蚓体内的含量先升高后降低，最大生物富集因子为0.3。亚急性毒性结果表明，高剂量（5 mg?kg-1）甲氰菊酯暴露14 d后，蚯蚓体内蛋白质含量显著降低（P<0.05），细胞色素P450（CYP450）、羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量均显著增加（P<0.05），同时存在剂量效应，证实土壤中残留的FEN对蚯蚓具有毒性效应。本文对甲氰菊酯在土壤环境中的降解行为研究以及生态毒性风险评估具有重要的指导意义。     

林丹环境安全性评价研究

为了评价林丹在环境介质中的持久性,对林丹的土壤降解、水解、光解与快速生物降解性进行了试验研究。结果表明,林丹的土壤降解半衰期为36．9～68．6d,水解半衰期为8．94～2310d,对光反应稳定,难以快速生物降解。林丹对斑马鱼的96h—LC50为4．22μg·L^-1,对环境生物具有极高的毒性;林丹在金鱼体内的生物富集系数BCF〉1000,具有较高的生物富集性。根据试验结果推断,林丹在环境介质中具有极强的稳定性,很容易在食物链中发生生物积累。     

污染土壤中菲高效降解菌的筛选及其降解特性

运用恒温培养法研究了菲在不同土壤中的降解动态,结果表明未灭菌土壤中菲半衰期仅5.1d,而灭菌土壤中半衰期为前者4倍,可见土壤微生物发挥了重要作用;从试验土壤中分离到一株菲高效降解菌,经16SrDNA鉴定为产碱杆菌;优势菌最高可以耐受500mgL-1左右的菲,降解菲的最适温度25℃和pH为7,土壤接种优势菌后有助于加快菲的降解;从该优势菌中提取的粗酶液米氏常数为50.30nmolml-1,最大降解速率为171.33nmolmg-1min-1。     

土壤结合态稠环芳烃的生物降解

研究了土壤结合态稠环芳烃的生物降解过程。结果表明，微生物能够降解土壤中的稠环芳香烃化合物，稠环芳烃与土壤结合是妨碍其生物降解的主要因素，表面活性剂能够显著提高结合态的稠环芳烃被降解的比例。在30d左右时间内，土壤中稠环芳烃可以被降解至一个稳定水平。     

两种环境激素类农药及其混合剂在土壤中的降解研究

为了深入了解环境激素类农药在与其它多种农药同时存在条件下在土壤中的降解过程、阐释其机理,用室内培养的方法,研究氯氰菊酯、毒死蜱两种农药及其混合剂在灭菌和未灭菌土壤中的降解特征。结果表明,两种农药及其混合剂在土壤中的降解是微生物主导的过程;灭菌土壤中,混合剂中各农药组分与其单独存在降解过程基本一致,均符合单室模型C=C0e-kt,降解半衰期也与其单独存在相近;但在未灭菌土壤中,混合剂中各农药组分降解特点与其单独存在有所不同。两种农药单独存在时,氯氰菊酯、毒死蜱在未灭菌土壤中的降解方程均符合单室模型,降解半衰期分别为31.5 d和57.8 d;混合剂中各组分农药在未灭菌土壤中的降解过程符合双室模型C=C1e-αt+C2e-βt,不同阶段降解半衰期不同,氯氰菊酯前期和后期半衰期分别为33.0 d和53.3;而毒死蜱前期和后期的半衰期则分别为63.0 d和86.6 d。在未灭菌土壤中多种农药存在时各种农药降解均呈现先快后慢的特点。     

兽药磺胺二甲嘧啶在土壤中的生态行为

通过室内培养和土壤薄层层析等实验方法，研究了磺胺二甲嘧啶对土壤微生物的毒性及其在土壤中的降解、迁移特性。结果显示：在土壤磺胺二甲嘧啶浓度为1mg kg^-1时，土壤中细菌和真菌数量明显减少（p〈0．05），但随时间延长，该抑制作用变缓；磺胺二甲嘧啶在土壤中降解缓慢，持留时间久，在灭菌土和未灭菌土中的半衰期分别为223．9d和102．4d，并容易在土壤中迁移和渗漏，迁移系数R大于0．7，迁移和渗漏速度受介质pH的影响，在非中性环境下，移动和渗漏能力增强。表明磺胺二甲嘧啶是一种在土壤中不易被降解、容易迁移和渗漏到水体、对土壤微生物和水体产生危害的新型污染源。     

天水苹果园土壤重金属富集状况评价及来源分析

对天水果园表层（0~20 cm）219件土壤样品进行研究,测定5种重金属（Zn、Cu、Pb、Cr和Cd）及有机质含量,以天水小陇山土壤为对照,运用相关分析和主成分分析方法区分土壤中重金属的来源。结果表明,①Zn、Cu、Pb、Cr和Cd含量分别为77.39、23.03、23.62、61.49 mg.kg-1和0.07 mg.kg-1,其中Cd极显著（P〈0.01）高于小陇山土壤,其余4种重金属虽高于小陇山土壤但无显著差异性（P〉0.05）;②研究区土壤Cu、Pb、Cr三者间在0.01或0.001水平上具有显著正相关性,且这3种重金属与土壤有机质具有显著正相关性,其余重金属间不存在显著相关性;③主成分分析显示Cu、Pb和Cr来源相似,主要来自于成土母质,Cd来源于人为施肥因素,Zn的富集受多种因素影响。研究评价结果显示,天水地区果园土壤Cd受人为施肥影响较大,具有一定程度的富集。     

Factors Affecting Microbial Biomass and Dehydrogenasc Activity in Apple Orchard Soils with Heavy Metal Accumulation

The size of the microbial biomass and dehydrogenase activity were measured in air-dried and rewetted apple orchard surface soils with accumulation of Cu, Pb, and As due to the application of Bordeaux mixtures and lead arsenate. The largest amounts of total Cu, Pb, and As found in the soils used were 1,108, 1,271, and 209 mg kg^-1 soil, respectively. The amounts of 0.1 M HCl-extractable heavy metals were strongly correlated with the total amounts, while those of 0.1 M CaCl₂-extractable heavy metals, except for As, increased significantly with decreasing soil pH. The amounts of microbial biomass C and N, expressed on a soil organic C and total N basis, respectively, were each negatively correlated with the amounts of total and 0.1 M HCl-extractable Cu. On the other hand, the dehydrogenase activity was not affected by the amounts of total and 0.1 M HCl-extractable heavy metals, and was negatively correlated with the amount of 0.1 M CaCl₂-extractable Cu and positively with the soil pH. Higher significant correlations were observed when the dehydrogenase activity was calculated per unit of soil organic C. Thus the microbial biomass was adversely affected by the slightly soluble fractions of Cu accumulated in apple orchard soils, whereas the dehydrogenase activity was affected by the water-soluble and exchangeable Cu of which amount depended on the soil pH. It is suggested that the microbial biomass and dehydrogenase activity expressed on a soil organic matter basis could become useful indicators for assessing the effects of heavy metals on the size and activity of the microbial biomass in soils differing in organic matter contents.     

外加生物质炭对不同利用方式紫色土反硝化过程的影响

在有机碳添加下,研究同一区域不同利用方式紫色土反硝化过程差异,可为紫色土氮素管理及N2O减排提供科学依据。本研究以成土环境一致,土地利用方式分别为茶园、果园、林地、耕地的4种紫色土为研究对象,采用厌氧培养-15N标记法,研究了生物质炭添加下4种土壤的气态产物N2O、N2的排放速率和反硝化速率特征及其与土壤pH、有机质含量的关系。结果表明,N2O、N2排放速率和反硝化速率均为茶园＞耕地>果园＞林地；相关性分析发现N2O、N2排放速率和反硝化速率均随土壤pH的增加而减少(P < 0.01),而和土壤有机质含量显著正相关(P < 0.05),添加生物炭后,土壤N2排放速率和反硝化速率有所提高,但不显著；N2O排放速率的改变因土地利用方式不同而有所差异,其中,茶园N2O排放速率变化不显著,而果园和耕地显著降低(P < 0.05),林地显著增加(P < 0.05)。上述研究结果揭示了不同利用方式紫色土反硝化过程与土壤pH和有机质含量显著相关且受生物炭添加的影响。     

黄土高原苹果园土壤和叶片养分状况分析——以陕西省黄陵县为例

为了解黄土高原苹果园肥力状况,在大量调查研究的基础上,结合GIS采集苹果主产区黄陵县的304个苹果园的土壤和叶片样品,测定分析土壤有机质、全氮、速效氮、p H、速效磷、速效钾、CEC及有效铁、锰、铜、锌的含量和叶片全氮、全磷、全钾及微量元素的含量,并根据土壤和叶片相应的评价标准对其进行丰缺评价。结果表明:该地区土壤有机质含量很低,72%的果园未达到绿色食品土壤肥力指标的正常值含量;土壤和叶片氮含量较低,磷和钾含量较高,其需肥顺序为氮钾磷;该地区微量元素含量较低,在以后的生产中需多施微肥。通过对土壤养分进行相关性分析,得知土壤有机质含量的提升有利于土壤中大量元素的有效养分增加。从土壤和叶片养分间的相关性分析得知,仅土壤钾和叶片钾呈负相关,而其余元素全部呈正相关,由此得出通过提升土壤中某元素的含量可以使得叶片中相应元素含量相应增加,而元素钾无此效应。     

不同生育期苹果园土壤氨氧化微生物丰度研究

【目的】大量施氮引起的土壤酸化问题已严重制约苹果的安全生产。氨氧化微生物驱动的土壤硝化作用是土壤氮素循环的重要环节,探析苹果园土壤中氨氧化微生物氨单加氧酶基因(amoA)丰度与土壤硝化强度(Potential Nitrification,PN)和土壤理化性质的相关性,有助于评价土壤氨氧化微生物类群在苹果园土壤生态系统中的作用。【方法】本研究以辽宁省丹东东港地区‘寒富’苹果园土壤为研究对象,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术,检测苹果树不同生育时期, 4月28日(萌芽期)、 7月24日(新梢停长期)、 10月23日(落叶期)的两个苹果园(分别编号为D1和D2)的土壤理化性质、 土壤硝化强度、 氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)的amoA基因丰度,并分析了氨氧化微生物丰度与土壤理化性质和土壤硝化强度之间的关系。【结果】不同生育时期‘寒富’苹果园土壤理化因子差异较大。所有供试土壤的硝态氮(NO-3-N)、 速效磷(AP)和速效钾(AK)含量在4月份最高,铵态氮(NH+4-N)含量在7月最高,NO-3-N、 NH+4-N、 AP和AK含量在10月多为最低。且所有供试土壤pH值均在4.25~6.09之间。同一生育时期内,D2土壤pH均显著高于D1土壤,但其NO-3-N和NH+4-N含量则不同程度地低于D1土壤。不同采样时期的果园土壤硝化强度随季节变化表现出先降后增的趋势,除7月D2土壤硝化强度显著高于D1土壤外,4月与10月D2土壤硝化强度均显著低于D1土壤。尽管不同采样时期的土壤AOA与AOB丰度随生育期而各异,所有供试土壤中AOA丰度均显著高于AOB丰度。同一时期内,D2土壤AOA和AOB丰度均显著高于D1土壤。尽管土壤pH、 NO-3-N与AOA、 AOB均表现出显著相关性,土壤PN仅与AOA丰度明显正相关。【结论】长期施肥导致苹果园土壤pH值降低,pH值的改变是影响AOA与AOB丰度的重要因子,果园土壤的硝化过程主要由AOA来完成,土壤硝化强度与季节变化引起的温度和土壤环境因子等的改变密切相关。苹果园无机氮肥混合有机肥的施入,同时结合自然生草、 人工刈割等管理制度,在一定程度上可改变土壤氮素的含量与种类,减缓土壤酸化。     

Impact of Animal Manure on Soil Chemistry,Mineral Nutrients,Yield, and Fruit Quality in ‘Golden Delicious’ Apple

ABSTRACT

Incorporating deep litter cow and deep litter poultry manures with the top 30-cm soil improved orchard soil chemistry, including nutrient availability, soil organic matter, electrical conductivity (EC), pH, cation exchange capacity (CEC) and biological activity in a ‘Golden Delicious’ apple (Malus domestica Bork) orchard in Zanjan, Iran. Application of deep litter cow manure at 30 t ha^?1 or deep litter poultry manure at 10 t ha^?1 resulted in a higher rate of nitrogen (N) release, and thus increased yield and fruit size, but decreased fruit color. The least leaf minerals were found in the untreated control trees. The control trees showed minor symptoms of N, iron (Fe), and magnesium (Mg) deficiencies during the following season. Positive correlation existed between the rate of manure applied and the content of soil organic matter (OM). The deep litter poultry manure at 10 t ha^?1 increased the soil K, Mg, calcium (Ca), ammonium-N, and EC levels.     

黄土塬面果园土壤养分特征及演变

为了探明黄土高原沟壑区长期种植果树对果园土壤肥力的影响,应用空间代时间的方法,对不同种植年限果园的土壤肥力状况进行多元统计分析。结果表明,果园土壤全磷、速效磷和速效钾含量丰富,有机质、全氮、碱解氮含量属中等偏下水平。不同果园中各养分变异较大的是土壤速效磷、速效钾,土壤有机质和全氮的变异系数最小。与当地农田土壤养分相比,果园土壤养分除有机质含量差异不显著,全氮含量显著低于农田外,其余养分含量均显著高于农田。总体上看,不同种植年限间果园土壤养分含量差异显著。果园土壤肥力综合指数与种植年限二者之间有显著的相关性,其变化趋势符合y=-0.0011x2+0.0419x+0.2078模型。在黄土高原沟壑区种植果树能够提高土壤肥力,但当果树种植年限超过19年时果园土壤肥力开始衰退,果园生态系统质量下降。     

黄土高原苹果过量施氮因素分析

【目的】 黄土高原苹果氮过量施用现象普遍,了解其主要影响因素有利于指导果园科学施肥,提高氮肥利用效率,保障苹果产业可持续发展,推进化肥用量零增长目标实现。 【方法】 通过对黄土高原苹果优势区进行调研和取土,收集了 2012～2013 年苹果产量、收购价格、氮肥用量、生产管理技术和 2013～2014 年的果园土壤有机质含量等指标数据,分别从苹果市场、土壤质量和配套技术采用三个方面对影响黄土高原苹果过量施氮的因素进行了论述,分析了氮肥用量对苹果产量和果实大小 (收购价格) 的影响,果园土壤有机质含量对氮肥用量的影响,不同生产管理技术下的果农采用率和氮肥偏生产力 (PFP_N) 差异。 【结果】 当前黄土高原苹果氮肥用量大,中位数和算术平均值分别为 921 kg/hm2 和 (1032 ± 32) kg/hm2,氮肥过量施用的果农比例高达 90% 以上。果园土壤有机质含量低,中位数和算术平均值分别为 9.8 g/kg 和 (10.2 ± 0.3) g/kg,远低于我国丰产优质果园有机质含量标准 (> 15 g/kg)。随着氮肥用量的增加,苹果产量没有受到显著影响,而果实大小 (收购价格) 却与其显著正相关。随着果园土壤有机质含量的不断降低,果农氮肥用量呈上升趋势,但未达到显著水平 (原因是果园有机质普遍较低,区组间差异较小)。不同生产管理技术间的果农采用率差异较大,其中减氮增效配套技术的采用率普遍低于其他技术。果农间减氮增效配套技术应用效果差异大、技术到位率 (正确的应用方式) 低。 【结论】 苹果市场偏爱大果、果园土壤质量低、减氮增效配套技术普及不足是影响黄土高原苹果过量施氮的重要因素。因此,建立苹果品质评价体系并引导农户,加快果园提质工作的开展,加强减氮增效配套技术的推广力度,是今后我国苹果减氮增效工作的重点方向。      

Effects of heavy metal accumulation in apple orchard soils on microbial biomass and microbial activities

Abstract

The effects of heavy metals (Cu, Pb, and As) accumulated in apple orchard surface soils on the microbial biomass, dehydrogenase activity, and soil respiration were investigated. The largest concentrations of total Cu, Pb, and As found in the soils used were 1,010, 926, and 166 mg kg^?1 soil, respectively. The amounts of microbial biomass C and N, expressed on a soil organic C and soil total N basis, respectively, were each negatively correlated with the amounts of total, 0.1 M HCI-extractable, and 0.1 M CaCl₂-extractable Cu as logarithmic functions, the correlation coefficient being lowest for the 0.1 M CaCl₂extractable Cu. Nevertheless, they were not correlated with the soil pH which was controlling the solubility of Cu in 0.1 M CaCl₂. The dehydrogenase activity expressed per unit of soil organic C was also negatively correlated with the amounts of total, 0.1 M HCI-extractable Cu, and 0.1 M CaCl₂-extractable Cu as logarithmic functions. However, the correlation coefficient was highest for the 0.1 M CaCl₂-extractable Cu. Although the soil respiration per unit of soil total organic C did not show any significant correlations with the total concentrations of heavy metals, it showed negative significant correlations with the amount of 0.1 M HCI-extractable Cu, and to a greater extent, with the amount of 0.1 M CaCl₂-extractable Cu. Both the dehydrogenase activity and respiration per unit of soil total organic C increased significantly with increasing soil pH. These results suggested that in apple orchard soils with heavy metal accumulation the microbial biomass was adversely affected by the slightly soluble Cu, whereas the microbial activities by the readily soluble Cu whose amount depended on the soil pH. The respiration per unit of microbial biomass C showed a positive significant correlation with the logarithmic concentration of total Cu. Furthermore, the contribution of fungi to substrate-induced respiration increased with increasing total Cu content in the soils.     

氰戊菊酯在土壤中的降解及其影响因子研究

研究了氰戊菊酯在青紫泥、乌栅土以及黄泥土3种不同类型土壤中的降解,并探讨了土壤理化性质、外界环境条件等对其降解的影响。结果表明:氰戊菊酯在3种土壤中的降解半衰期分别为25.3、19.4、17.7d,降解速率常数分别为0.0274、0.0357、0.0392,即在青紫泥中降解最慢,黄泥土中降解最快。而经过灭菌后的土壤,其降解明显减缓,半衰期延长。由此可见,土壤中降解过程主要是微生物的作用。影响降解的最主要因素是有机质含量,其次为土壤酸碱度,即有机质含量越高,土壤碱性越强,则其半衰期越短,降解速度越快。除此之外,外界环境条件对氰戊菊酯的降解影响也较大,温度越高,湿度越大,降解越快;另外,药剂的添加浓度对降解也有重要的影响,添加浓度越高,降解速率越慢。