工业型城乡交错区农业土壤Cu、Zn、Pb和Cd的空间分布及影响因素研究

在江苏省无锡市工业型城乡交错区，选择8km2区域，采集119个土壤样品，对土壤Cu、Zn、Pb,Cd及其有效态含量的空间分布和影响因素进行探讨。结果表明：该区土壤Cu、Zn、Pb、Cd含量和变异系数都明显增加，土壤有效态重金属含量与相应的全量重金属含量具有显著相关性。土壤Cu、Zn、Cd空间变异主要受到工业影响，但由于该区工业类型的多样性和工厂分布的分散性，Cu、Zn、、Cd空间分布模式并不相同。本区土壤Pb的分布与工厂分布的相关性不大，但随与城市距离增加而降低。公路和土地利用与土壤重金属含量的关系表现不明显。该区工业污染对土壤重金属空间变异的影响可能掩盖了公路和土地利用等的影响，建议在城乡交错区合理安排工业布局以控制土壤受重金属污染的范围。     

水稻籽实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析

在分析成都平原核心区土壤重金属（Cd、Cr、Pb、Cu、Zn）全量、各形态含量及相应点位种植的水稻籽实重金属含量的基础上，通过统计分析、空间插值及线性回归方程的模拟，研究了土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn全量的空间分布状况、各形态重金属含量统计特征，以及水稻籽实对重金属各形态的累积差异及其影响因素。结果表明，成都平原水稻土重金属污染较轻，除Cd外，均低于国家土壤环境质量二级标准。土壤中重金属的可交换态含量均较低，Cd主要以铁锰氧化态存在，Cr、Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在。水稻籽实对5种重金属的累积效应顺序为：Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr。与水稻重金属累积关系密切的重金属活性形态（可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态）主要有：Cd的碳酸盐结合态、Cr的可交换态、Pb的有机物结合态和Cu的碳酸盐结合态含量；Zn各活性形态对水稻籽实含量的影响不明显。土壤理化性质对不同活性形态重金属元素的影响效应各不相同。活性态Cd主要受有机质、pH和容重的影响；活性态Cr与pH、有机质、CEC和容重密切相关；活性态Pb与有机质、容重、中细粉粒、砂粒等均有密切的关系；Cu的活性主要受粘粒、有机质含量的影响；Zn的有效性主要受pH、有机质、砂粒、容重的影响。总的看来，对土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn各活性形态含量影响效应较强的是有机质、pH、容重，而与土壤吸附性能密切相关的颗粒组成、CEC的影响不甚明显。     

冶炼企业影响的土壤-水稻系统中重金属分布特性及污染评价

以苏南某冶炼厂原址场地附近土壤、水稻为对象,研究了土壤及水稻籽粒中重金属（Cu、Pb、Cd）污染状况及其迁移、累积特征。结果表明,研究区土壤重金属综合污染指数均大于3,污染等级超过5级,属重度污染且各重金属间污染程度呈现Cd〉Cu〉Pb的特征,水稻籽粒中重金属Pb、Cd超标严重。在迁移、累积方面,表层土壤重金属呈现出由东南向西北方向扩散的趋势,且向下迁移及在水稻籽粒中累积的趋势明显,各重金属在水稻籽粒中富集能力的大小顺序为Cu〉Cd〉Pb。     

不同工业企业周围土壤-作物系统重金属Pb、Cd的空间变异及其迁移规律

对苏南不同排污方式的3个工业企业周围土壤-作物系统的重金属空间变异、迁移及影响因素进行了深入研究。研究表明:污水排放分别导致了氧化铅厂(F1)和化工厂(F2)周围农田土壤中Pb和Cd的聚集,其上作物的重金属吸收量也明显提高。而以大气排放为主的冶金企业(F3)导致土壤中重金属的轻微积累,也显著提高了作物中Pb的含量。在空间分布上,污水排放企业周围土壤和作物重金属的强烈聚集区出现在企业排污口附近约50m范围内,并随着距企业距离的增加重金属含量呈指数降低,高于土壤背景值的污染范围分别为400m(F1)和100m(F2)。进入土壤的Pb和Cd主要聚集在土壤表层0～20cm范围内。在企业污水灌溉的影响下,水稻Pb和土壤Pb、水稻Cd和土壤Cd均呈显著的指数关系;小麦Cd和土壤Cd呈显著的线性关系。当小麦和水稻Cd含量超过国家食品卫生标准(0.2mgkg-1)时,土壤中有效Cd含量分别为0.360mgkg-1和0.319mgkg-1,全Cd分别为1.50mgkg-1和1.42mgkg-1。而在大气污染的影响下,土壤-作物中的重金属无明显的相关性。     

辽北地区农田土壤-作物系统中Cd、Pb的分布及富集特征

对铁岭地区农田土壤重金属Cd、Pb全量和DTPA可提取态量及其相应的玉米、水稻、蔬菜农作物中的重金属含量进行了分析。结果表明,铁岭地区蔬菜土受Cd污染最严重,超标率为40%,水稻土中Cd的超标率为6.67%,玉米土中Cd未有超标;该区3种作物农田土壤未受到环境Pb的影响,农田土壤Pb含量均低于自然背景值35 mg kg-1。该区农田土壤Cd的有效性强于Pb,表现为3种作物农田土壤重金属Cd的DTPA可提取态系数显著(P0.05)高于Pb。Cd在该地区蔬菜中的污染较为严重,超标率为20%,玉米和大米中Cd均未有超标;Pb在玉米和大米粮食作物中的污染较为严重,超标率分别为26.7%和13.3%,蔬菜中Pb未有超标。玉米、大米、蔬菜对土壤有效态Pb的富集系数大多低于0.2,对土壤有效态Cd的富集系数高于0.2的样本分别占各样本总数的26%、46%6、0%,3类作物对Cd的富集能力要强于Pb,而蔬菜对Cd的富集能力要强于大米和玉米。     

水稻子实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析

在分析成都平原核心区土壤重金属(Cd、Cr、Pb、Cu、Zn)全量、各形态含量及相应点位种植的水稻子实重金属含量的基础上,通过统计分析、空间插值及线性回归方程的模拟,研究了土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn全量的空间分布状况、各形态重金属含量统计特征,以及水稻子实对重金属各形态的累积差异及其影响因素。结果表明,成都平原水稻土重金属污染较轻,除Cd外,均低于国家土壤环境质量二级标准。土壤中重金属的可交换态含量均较低,Cd主要以铁锰氧化态存在,Cr、Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在。水稻子实对5种重金属的累积效应顺序为:Cd>Zn>Cu>Pb>Cr。与水稻重金属累积关系密切的重金属活性形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态)主要有:Cd的碳酸盐结合态、Cr的可交换态、Pb的有机物结合态和Cu的碳酸盐结合态含量;Zn各活性形态对水稻子实含量的影响不明显。土壤理化性质对不同活性形态重金属元素的影响效应各不相同。活性态Cd主要受有机质、pH和容重的影响;活性态Cr与pH、有机质、CEC和容重密切相关;活性态Pb与有机质、容重、中细粉粒、砂粒等均有密切的关系;Cu的活性主要受粘粒、有机质含量的影响;Zn的有效性主要受pH、有机质、砂粒、容重的影响。总的看来,对土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn各活性形态含量影响效应较强的是有机质、pH、容重,而与土壤吸附性能密切相关的颗粒组成、CEC的影响不甚明显。     

再生水灌溉下紫色水稻土颗粒态有机质中重金属的富集特征

颗粒态有机质(POM)属于活性较高的有机碳库,为了解在长期再生水灌溉条件下,灌区土壤POM是否会富集更多的重金属而对作物生长造成不利影响,研究比较6个不同灌溉年限(2,3,5,8,10,12年)的再生水灌溉区紫色水稻土中POM分布规律及重金属铜(Cu)、铅(Pb)和镉(Cd)的富集特征,以探明再生水灌溉条件下POM中重金属的动态变化过程及影响因素。结果表明,灌区紫色水稻土中1～0.05mm是POM的主要分布粒级,该粒级POM所占比例超过78%,>1mm的POM所占比例较低。灌区紫色水稻土中POM对重金属有较明显的富集作用,对Cu、Pb和Cd的平均富集系数分别为6.58,5.78和4.03,富集的Cu、Pb和Cd分别占土壤重金属总量的8.22%,7.27%和7.65%。随着再生水灌溉年限的增长,灌区紫色水稻土的重金属含量未超出土壤重金属环境质量二级标准,土壤有机质含量显著提高,而POM中重金属的富集系数呈下降趋势。POM中重金属的富集系数与灌溉时间的关系可用Elovich方程表示。     

河北清苑县及周边农田土壤及农作物中重金属污染状况与分析评价

在河北省地质调查院1：250000多目标区域地球化学调查的研究基础上,对河北省清苑县及周边的农田土壤及玉米子实进行了采样分析,分析该地区农田土壤重金属的富集程度,并采用富集因子法和单因子土壤污染指数法进行污染状况评价。结果表明,该研究区土壤以重金属Zn、Cu、Cr、Pb、Cd污染最为严重,其中Cd污染已达显著富集程度;通过对子实重金属含量的描述统计显示,其农产品也受到一定程度的重金属污染,其中玉米子实中的重金属Ni和Pb存在超标现象。通过地统计学方法分析揭示了清苑县土壤重金属中污染严重的Zn、Cu、Cr、Pb的空间分布特征,并探索其主要成因。     

右江河谷地区土壤重金属Cd、Pb含量的空间分布特征

按照10 km×3 km的网格,用5点取样法在广西百色右江河谷地区地表浅层采集71个土壤样品,测定重金属元素Cd和Pb的含量,分析土壤样品Cd和Pb含量间、Cd和Pb含量与样品采集地高程之间的相关性,并用Surfer16软件做出它们的空间分布图,研究了土壤Cd和Pb含量在该地区的空间分布规律。结果表明:右江河谷地区地表浅层土壤Cd和Pb平均含量分别为0.55、49.4 mg kg~(-1),和百色地区全区土壤Cd和Pb含量平均值相比,表现出明显的富集趋势;Cd和Pb含量的变异系数分别为45%和52%,属于高度变异范围;Cd和Pb两元素含量之间的相关系数为0.760(n=69),达极显著水平,Pb含量与样品采集地高程之间也有一定的相关性,显示出相对高的地形对Pb的空间分布具有阻隔作用;土壤Cd和Pb含量的空间分布具有较强的相似性,河谷地区东部铝土矿区附近含量最高,西部的百色城区次之,说明当地的矿山开采和城市居民活动对土壤Cd、Pb元素空间分布均有影响;河谷北缘土壤Cd和Pb含量略高于河谷南缘,可能是风的搬运作用结果;两元素比较,土壤Cd含量受河谷内工业企业的影响大于土壤Pb含量受到的影响。     

煤矿塌陷区复垦地土壤-作物系统中的重金属污染风险评价

以山西省太原市西峪煤矿的采煤塌陷区为试验地,进行了荞麦的施肥试验,并对采煤塌陷区土壤及植物中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属的含量进行了测定,探讨了不同施肥条件下荞麦对重金属的吸收作用,用单因子指数法评价了荞麦收获期土壤重金属含量水平,富集系数法讨论了植物对重金属的富集程度,最后用Hakanson生态风险指数法对土壤潜在的生态风险进行了评价。研究结果表明:试验区的土壤Cd含量和Pb含量高于山西省土壤背景值,Cu和Zn低于背景值;成对T检验结果表明荞麦花期和收获期的4种重金属含量均有显著差异(P<0.05),说明植物在后期对重金属的富集效果明显,尤其对Pb、Cd;单因子指数法表明塌陷区土壤中除Cd超标外,其他元素均达标,土壤潜在风险指数RI为95.73～441.72,主要的污染贡献因子为Cd,即土壤Cd污染是造成西峪煤矿采煤塌陷区土壤重金属污染潜在风险的主要影响因素。     

Role of selenium in mitigation of cadmium toxicity in pepper grown in hydroponic condition

Selenium (Se) is an essential element for humans but is not considered as essential for plants. However, its beneficial role in improving plant growth and stress tolerances is well established. In order to study the role of Se in cadmium (Cd) toxicity in pepper (Capsicum frutescens cv. Suryankhi Cluster), this experiment was carried out in greenhouse conditions. Treatments comprised Cd [0, 0.25, and 0.5 mM cadmium chloride (CdCl₂)] and Se [0, 3, and 7 µM sodium selenite (Na₂SeO₃)] with three replications. The result showed that Cd decreased chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids, whereas Se supplementation diminished Cd toxicity on photosynthetic pigment. Selenium at 7 µM significantly increased the leaf area in the plants grown at 0.25 mM Cd. The application of Se at 3 µM with 0.25 mM Cd and Se at 3 µM and Se at 7 µM with 0.5 mM Cd increased the activity of catalase (CAT). Selenium at 7 µM decreased the proline content of pepper leaves exposed to Cd at 0.5 mM (30%). Selenium significantly enhanced the antioxidant activity of leaves, which was diminished by Cd toxicity. In general, Se has a beneficial effect on plant growth and is an antioxidant enzyme of pepper cv. Suryankhi Cluster under Cd stress and non-stress conditions.     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Meta-analysis in the Selection of Groups in Varieties of Citrus

Brazil is the largest producer of oranges (Citrus sinensis) in the world. The nutrient management of tree orchards is designed from experiments with a limited number of varieties. This knowledge is transferred to other varieties by diagnosing tissue nutrient composition and tree demand. Compositional data analysis has been first applied to tissue analysis of agricultural crops using centered log ratios with compositional nutrient diagnosis (CND-clr). The isometric log ratio (ilr) transformation is a new approach based on binary nutrient ratios and the principle of orthogonality (CND-ilr). We analyzed eleven nutrients: nitrogen (N), sulfur (S), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), boron (B), copper (Cu), zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe) in leaf tissue samples across 108 commercial plots (thirty-one grow Valencia, twenty-two Hamlim, twenty Pera, and thirty-five Natal). Nutrients were partitioned between macro- and micronutrients as well as anionic and cationic species. The effect size of varieties over Valencia was quantified by the mean and standard deviation of ilr values across ilr coordinates. Specific varietal nutrient profiles and ilr norms were defined. The nutrient profile of orange varieties could be classified into homogeneous groups to take advantage of fertilizer trials conducted on varieties of the same group. The Aitchison distance and a perturbation vector could be instrumental for diagnostic purposes and nutrient management.     

旱地果园水肥管理模式研究进展

分析了旱地果园水肥管理模式的研究进展和存在问题,指出水肥胁迫尤其是水钾已成为旱区果树高产稳产优质化的主要限制因子。在系统探讨旱地果园水分管理、养分管理、综合管理以及果树叶营养综合诊断施肥标准的基础上,提出了旱地果园的高效水肥管理模式。     

Possible role of ectomycorrhizal fungi in cycling of aluminium in podzols

Budget studies in boreal podzols indicate a considerable upward transport of aluminium (Al) from the mineral soil into the organic horizon. In this paper we studied if ectomycorrhizal (EcM) fungi can be involved in this upward transport via their extramatrical hyphae. We tested the use of gallium (Ga) as proxy for Al. Transport of Al through EcM hyphae was studied in vitro in a two-compartment Petri dish system. Two of the five fungal isolates tested transported Al. Using Ga instead of Al revealed the same trend in these systems, confirming the use of Ga as proxy for Al. Upward transport of Ga was studied in an artificial podzol. Pinus sylvestris seedlings were colonised by a natural community of EcM fungi from fresh forest soil. Gallium addition to the mineral soil led to increased Ga content in roots in the organic horizon and in the shoot. Upward Ga allocation was significantly higher when roots were excluded from the mineral soil by a mesh, only allowing fungal mycelium to grow through. We conclude that at least some EcM fungi transport Al and that Ga, and probably also Al, can be transported upwards by EcM fungal hyphae in a podzol system. These findings support the hypothesis that EcM fungi play a role in upward transport of Al in podzols.     

响应面设计法在温室番茄栽培中的应用

为优化温室番茄的栽培条件,试验研究了不同栽培密度、施氮量和施钾量对日光温室番茄产量的影响。通过中心复合试验设计,构建三因素（栽培密度,氮肥,钾肥）五水平的响应面设计方法并建立番茄产量与三因子的二次回归数学模型。结果表明:三因素对温室番茄产量均有显著的影响（p0.01）,影响的大小顺序为栽培密度施钾量施氮量;栽培密度与施氮量、施钾量之间存在显著的交互作用（p0.01）,施氮量与施钾量之间的相互作用对番茄产量影响不显著（p0.05）;多元二次回归分析结果显示,栽培密度、施氮量、施钾量与番茄产量之间的回归模型高度显著（p0.01）。统计分析确定温室番茄的最佳栽培条件为:栽培密度4.83万株/hm2,施氮量262 kg/hm2,施钾量513kg/hm2;在此条件下,温室番茄产量的预测值为119381kg/hm2,验证试验所得产量为121005kg/hm2。本研究为日光温室番茄高产、稳产和优质提供了理论依据。     

DMPP农业应用研究进展

本文对新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)的特性作了介绍,对DMPP提高作物产量,改善品质,提高氮肥利用率。降低氮温室气体的释放,减少NO3-淋失,促进环境保护方面的作用及其影响因素作了评述。     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

重庆三峡库区农业气候变化的研究

对重庆三峡库区 1961～ 2 0 0 0年气候周期性和非周期性变化研究分析发现 ,各种气温、日照均具有 2 0年的主要周期 ,库区东部气温非周期性变化平均增加 2 .0℃ ,东部降水量平均减少 181.5mm ,较中、西部变化显著。建立了GM (1,1)灰色系统模型 ,对未来 10年库区各段农业气候生态变化进行预测 ,库区东部和西部生长季气温将升高 0 .5～ 1.0℃ ,中部则略有下降 ,东部日照将增加 2 0 0h左右 ,中、西部将减少 0～ 2 0 0h ,降水量中部将减少2 0 0mm左右 ,东、西部将增加 10 0～ 50 0mm。并提出适应策略     

东北黑土土壤磷的纬向分异

以中国东北的中纬度黑土区为样带，研究了有机磷浓度与有机质、全氮浓度的关系；全磷、有机磷、无机磷及有机磷和无机磷的比率与纬度分布的关系。结果表明，有机磷和有机质、全氮浓度具有良好的相关性，它们之间的相关系数分别为0.90和0.92，呈极显著正相关(P<0.01)。全磷、有机磷、无机磷、P_o/P_i在纬度上都存在不同程度的分异规律，即随着纬度的升高，其浓度或比率均有逐渐升高的趋势；其相关系数分别为0.68、0.77、0.26和0.60，相关分析表明，这些纬向分异规律都达极显著水平(P<0.01)。除了无机磷的纬向分异原因尚不明确之外，其他纬向分异的原因可能是由于黑土南北样带气候热量上的差异和人类活动的影响所致，从而造成南北样带之间有机质的矿化程度和速率产生差异。