枯草芽孢杆菌与巨大芽孢杆菌对土壤有效态Cd的影响研究

将枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌接种于Cd污染土壤中,研究了短期与长期恒温培养条件下枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌对土壤有效态Cd含量的影响。短期试验结果表明,枯草芽孢杆菌可降低土壤有效态Cd含量的5.07%~42.63%,在培养72h时,接种25ml枯草芽孢杆菌处理的有效态Cd含量较对照组显著降低了42.63%;巨大芽孢杆菌可活化土壤中的Cd,在培养48h时,接种5ml巨大芽孢杆菌的处理土壤有效态Cd含量较对照组显著增加了24.58%。长期培养试验结果表明,接种枯草芽孢杆菌可降低土壤中有效态Cd含量,且随着培养时间的延长,钝化效果更为显著,有效态Cd的含量与土壤pH值呈现显著负相关关系,r=-0.325(P0.05);长期培养条件下,接种巨大芽孢杆菌可降低土壤pH,且在培养30d时接种5ml巨大芽孢杆菌显著增加了土壤有效态Cd含量。综上所述,枯草芽孢杆菌可以钝化土壤Cd,而巨大芽孢杆菌对土壤Cd有一定的活化作用。     

巨大/胶冻样类芽孢杆菌对印度芥菜修复Cd污染土壤的影响

采用盆栽试验方法,研究了接种巨大芽孢杆菌和胶冻样类芽孢杆菌的混合发酵液对印度芥菜修复Cd污染土壤的影响。结果表明,接种混合菌发酵液可显著增加印度芥菜的生物量,接种20d、接种量为50ml时,总生物量较对照组增加了50.44%;在接种30d时,50ml混合菌发酵液处理的印度芥菜地上部P、K的含量显著高于对照组,分别增加了48.84%和74.90%,同时接种50ml混合菌发酵液可显著提高根际和非根际土壤中有效态Cd含量,使其较对照分别增加了39.29%和32.52%。接种混合菌发酵液可促进印度芥菜对土壤Cd的吸收,接种40d接种量为50ml时Cd吸收总量较对照组显著增加了60.36%。综上所述,接种混合菌发酵液50ml时,可促进印度芥菜的生长,增加土壤有效态Cd含量,从而提高了印度芥菜对Cd污染土壤的修复效率。     

巨大芽孢杆菌与印度芥菜对Cd污染土壤的联合修复效果研究

采用土壤培养及盆栽试验相结合的方法,研究接种巨大芽孢杆菌对土壤Cd存在形态的影响及巨大芽孢杆菌与印度芥菜联合作用对Cd污染土壤的修复效果。结果表明,接种巨大芽孢杆菌可增加印度芥菜的生物量11.4%~35.9%;巨大芽孢杆菌可显著增加植株地上部Cd含量,接种量为土重的4%时,最高增加42.1%;接种巨大芽孢杆菌可使土壤可交换态Cd比例最高增加10.7%;接种巨大芽孢杆菌增加了印度芥菜对土壤Cd的吸收量,Cd吸收总量较对照增加13.9%~96.9%,这是巨大芽孢杆菌与印度芥菜联合作用的结果。综上所述,接种巨大芽孢杆菌为土重1%~4%时可促进印度芥菜对土壤Cd的吸收,从而提高印度芥菜对Cd污染土壤的修复效率。     

四种改良剂对铜和镉复合污染土壤的田间原位修复研究

研究了石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石对冶炼厂周边Cu、Cd污染土壤的原位修复效果。以黑麦草(Lolium perenne L.)作为田间修复植物,采用植物重金属吸收性、土壤重金属化学提取性及土壤溶液重金属浓度变化等作指标来评价修复效果,并研究了黑麦草对Cu、Cd的吸收与土壤、土壤溶液中Cu、Cd含量的相关性。结果表明,石灰高添加剂量(石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%)处理黑麦草对重金属的富集效果最好,显著降低了重金属毒性,促进了黑麦草的生长及其对重金属的富集;石灰和磷灰石各添加剂量均显著降低了污染土壤交换态Cu含量;石灰、磷灰石和蒙脱石各添加剂量均显著提高了土壤溶液pH并显著降低了其Cu、Cd浓度。黑麦草地上部、根中Cu浓度与土壤交换态Cu及土壤溶液Cu浓度呈显著或极显著正相关关系。     

长期肥料试验对土壤和水稻微量元素及重金属含量的影响

长期肥料试验会影响土壤中微量元素和重金属状况以及作物对微量元素和重金属的吸收。本文研究了长期的不同施肥处理对土壤、糙米中微量元素Cu、Zn、Fe、Mn和重金属Pb、Cd含量的影响,结果表明:经17a连续施用猪粪及秸秆还田显著增加了土壤Cu、Zn和Cd全量,而土壤Fe、Mn和Pb全量在不同施肥处理间没有显著差异;施肥增加了土壤有效态Cu、Zn和Fe含量,其中施用猪粪及秸秆还田的3个处理显著增加了土壤有效态Cu、Zn和Cd含量,而土壤有效态Pb含量在不同施肥处理间没有显著差异。不同处理糙米Cu、Zn、Fe、Mn和Pb含量变化较小或没有显著性差异,而在3个施猪粪和秸秆还田处理中,糙米Cd含量均超过国家食品卫生标准(>0.2 mg kg-1)。水稻地上部吸收积累Cu、Zn、Fe、Mn、Pb和Cd总量与其地上部生物量呈正相关,土壤Cu、Zn、Cd有效态与全量含量呈极显著相关关系,而糙米中的镉含量与土壤镉含量有较好的相关关系。长期施用畜粪导致土壤Cd污染问题应引起高度重视。     

磷灰石等改良剂对重金属铜镉污染土壤的田间修复研究

通过田间小区试验,研究了磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉5种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤的改良效果。结果表明,石灰、磷灰石、木炭、猪粪降低了土壤溶液中重金属Cu、Cd的含量,提高了土壤溶液的pH,但改良效果随着时间的推移不断降低。磷灰石、石灰、木炭的加入显著降低了有效态Cu含量,但对有效态Cd含量影响较小。与猪粪相比,磷灰石、石灰、木炭显著增加了黑麦草生物量,提高了对重金属Cu、Cd的吸收能力,对该污染土壤的修复具有实践应用价值。     

长期定位施肥对棕壤重金属全量及其有效性影响

以沈阳农业大学长期定位试验为基础,选取（0～20cm）不同年限土壤样品,分析了无肥对照（CK）、单施化肥（N4P2）、中量有机肥（M2）、高量有机肥（M4）和高量有机肥＋化肥（M4＋N2P1）5个处理下土壤重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量及其有效态含量的变化。结果表明,20多年的定位施肥增加了土壤中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量,虽然有所波动但总的趋势明显,其中以M4＋N2P1处理对Cu和Zn增加最为明显,而Pb和Cd在M4处理增长量最大,单施N4P2处理对4种重金属元素全量影响不明显。施有机肥能显著提高Cu、Zn和Cd有效态含量,与对照相比分别平均提高61.28%、169.3%和123.7%,不同施肥处理土壤中Cd含量已超标,属污染水平。有效态Pb在N4P2处理要显著高于其他各处理,而各年份M4处理有效态Pb的含量要低于CK处理。20年来有效态Pb含量相对于CK平均降低了4%。土壤中4种重金属全量与其有效态含量相关性表明：Cu、Zn和Cd全量与其有效态含量呈极显著正相关关系,全量Pb与有效态Pb呈显著负相关而与有效态Cu和Zn不显著相关。     

赤泥对重金属污染红壤修复效果及其评价

以赤泥作为原位固定剂,采用盆栽试验从土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量,菜心(Brassicaparachinensis)生长及吸收积累Cd、Pb、Cu、Zn含量3个方面探讨不同赤泥用量对重金属污染红壤的固定修复效果,并用毒性淋出试验TCLP法对其生态风险进行评价。结果表明:菜心在未加赤泥的重金属污染土壤中生长受到严重抑制,在加入赤泥的土壤下生长良好,生物产量显著提高,茎叶干重与赤泥量呈二次相关,5.0mg/kg赤泥处理下菜心产量最大。土壤pH值随赤泥用量的增加而升高,二者呈显著正相关。土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量均与赤泥用量呈显著负相关关系;与未加赤泥相比,土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量降低范围分别为0.9%～34.2%,29.8%～96.8%,59.9%～96.4%,41.1%～92.7%。加入赤泥显著降低菜心茎叶重金属含量,其重金属含量随赤泥用量的增加而降低;与未加赤泥处理相比,茎叶Cd、Pb、Cu、Zn含量降低分别为68.6%～88.6%,87.3%～96.1%,76.6%～80.3%,79.1%～93.3%。2.5mg/kg赤泥处理下土壤生态风险最小。     

2种含铁材料对水稻土中砷和重金属生物有效性的影响

通过盆栽试验研究添加2种含铁材料(Fe(OH)3、FeCl3)对污染水稻土壤中As、Pb、Cd、Cu、Zn生物有效性的影响。结果表明,添加Fe(OH)3对土壤As交换态含量没有显著的影响,添加FeCl3显著降低了土壤As交换态含量,添加量为0.50g/kg时,土壤As交换态含量比对照下降46%。添加Fe(OH)3使土壤Pb、Cu交换态含量显著降低,2.00g/kg的添加量使Pb、Cu交换态含量分别下降63%,74%。添加FeCl3使土壤Pb、Cd、Zn交换态含量显著升高,2.00g/kg的添加量使Pb、Cd、Zn交换态含量分别升高3 834%,247%,1 744%。添加Fe(OH)3对糙米中无机As和重金属Pb、Cd、Cu、Zn含量没有显著的影响,添加FeCl3显著降低了糙米中无机As含量,但显著提高了糙米中Pb、Cu含量,1.00g/kg的添加量使糙米中无机As含量降低33%,Pb、Cu含量分别升高147%,50%。表明添加FeCl3能有效降低土壤As的生物有效性,但提高了土壤重金属的生物有效性。添加Fe(OH)3对土壤pH无显著影响,而添加FeCl3能显著降低土壤pH值,这是FeCl3能有效固定土壤As,提高土壤重金属交换态含量的重要原因之一。     

不同农艺措施对黑麦草修复土壤中Cd的影响

以黑麦草为研究对象,通过盆栽试验模拟施用有机肥、秸秆还田、间作3种农艺措施对黑麦草修复Cd污染土壤的修复效果。结果表明,在土壤中加入一定比例牛粪可提高黑麦草对Cd的吸收效率,非根际土中Cd含量由14.56 mg.kg-1降低至14.11 mg.kg-1,同时根际土中Cd含量由6.75 mg.kg-1提高至13.33 mg.kg-1,黑麦草体内吸附Cd的含量也有一定程度的增加;在土壤中加入一定比例秸秆可促进Cd向根际土壤的迁移,非根际土中Cd含量由14.56 mg.kg-1降低至13.27 mg.kg-1,根际土中Cd含量由6.75 mg.kg-1增加至13.46 mg.kg-1,且土壤与秸秆以5∶2的比例混合时效果更明显;黑麦草与小麦间作处理根际土中Cd含量显著增加,由6.75 mg.kg-1提高至14.77 mg.kg-1,同时黑麦草体内Cd含量有大幅度降低。说明土壤中加入一定比例的牛粪、秸秆均可提高黑麦草吸收土壤中Cd的能力,提高黑麦草对Cd污染土壤的修复效率;小麦间作能抑制黑麦草对土壤中Cd的吸收。     

黑麦草-耳葡萄球菌对水体中Cu的联合修复效应研究

采用水培实验方法模拟不同程度的Cu污染状况,研究了黑麦草与耳葡萄球菌联合修复作用对Cu的去除效果。结果表明,联合修复作用对Cu的去除效果明显优于单一的黑麦草修复,Cu初始浓度在5-30mg.L-1时,联合修复对Cu的去除率均达85%以上。耳葡萄球菌对Cu表现出较强的耐受性和吸附性,Cu浓度为100mg.L-1时其干重积累量达到40.6mg.g-1。耳葡萄球菌的存在降低了黑麦草根系及茎叶中Cu的积累量,联合修复组的黑麦草的生物量和叶绿素含量明显高于单一黑麦草修复组。该菌在一定程度上减轻了黑麦草所受Cu的毒害性,提高了水中Cu的联合修复效果。     

矿山废弃地植物种植模式对土壤改良效果

为探讨不同植物种植模式对矿山废弃地土壤肥力快速改良的效果,选取8种典型的植物种植模式(黑麦草、草木樨、沙打旺、小冠花、紫穗槐、紫穗槐+小冠花、紫穗槐+黑麦草和草木樨+黑麦草)。通过野外土壤采样与室内养分测定并结合主成分分析方法,对不同植物及种植模式下的土壤肥力进行了相关分析。结果表明:不同种植模式均能较好的改善土壤水分状况,土壤含水率平均值比对照高8.7%;不同种植模式下土壤含水率随着土层深度的增加,总体呈增加—减少—增加—稳定的变化趋势;植物对土壤蓄水保水效果的改良主要体现在0—40cm的土层;土壤中的各养分指标质量分数总体表现为0—10cm土层大于10—20cm土层,呈现出一定的表聚效应;植物生长初期,不同种植模式对矿山废弃地土壤的改良效果依次为沙打旺草木樨黑麦草草木樨+黑麦草紫穗槐+小冠花紫穗槐+黑麦草紫穗槐小冠花,单播种植模式相对优于混播种植模式。研究结果可为今后矿山废弃地重构土壤的水分变化研究、优良种植模式选择及土壤肥力的快速改良提供参考。     

黑麦草幼苗对镉耐性能力及吸收积累和细胞分布特点研究

通过盆栽试验研究了镉（Cd）胁迫下黑麦草（LoliumperenneL.）幼苗的耐性能力（包括生长反应和生理生化特性）以及对Cd的吸收、积累、分布特征。结果表明,当Cd浓度为10mg.kg-1时,黑麦草的生长和发育没有受到明显抑制（P〉0.05）,当Cd浓度为20、60、100mg.kg-1时,黑麦草生物量、叶绿素含量、根系活性都显著降低（P〈0.05）;超氧阴离子（O2-.）、MDA含量显著增加（P〈0.05）;SOD、POD活性先增加后降低。黑麦草体内Cd积累量随着Cd浓度增加而显著增加（P〈0.05）;Cd在亚细胞内积累量：F1（细胞壁）〉F3（可溶部分）〉F2（细胞器）。黑麦草在Cd浓度为10、20mg.kg-1时,富集系数〉1.0,对Cd有较强的富集能力,转移系数〈1,富集的Cd主要累积在根部,表明黑麦草能够有效富集土壤中的Cd,且富集的Cd主要积累在根部。     

两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例(0,1%,2%,4%)玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤p H值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.4~1.66个单位,较玉米炭处理土壤p H值多升高了0.25~1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.33~1.52个单位,较玉米炭土壤p H值多升高了0.3~1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。     

添加凹凸棒土和钠基蒙脱石对铜锌镉污染红壤的改良效应研究

通过温室盆栽试验.开展了凹凸棒土和钠基蒙脱石处理对铜锌镉污染红壤的改良效应研究.结果表明:添加凹凸棒土和钠基蒙脱石处理能显著增加黑麦草(Lolium multiflorum Lam)两茬的地上部生物量(鲜重).未施入改良剂时,两茬黑麦草地上部的生物量分别为是7.60 g/盆和5.67 g/盆,添加80 g/kg 凹凸棒土处理的两茬地上部生物量分别增加了184%和15%添加80 g/kg钠基蒙脱石处理的两茬地上部生物量分别增加了113%和99.3%.黏土矿物的加入使土壤的pH提高了0.26～1.02个单位.从而降低了植株对Cu、Zn、Cd的生物有效性.随着添加量从20 g/kg增加到80 g/kg,黑麦草地上部Cu、Zn、Cd的含量降低,钠基蒙脱石钝化Cu、Cd的效果好于凹凸棒土,但两者钝化Zn的效果没有显著差异性.添加40 g/kg和80 g/kg的凹凸棒土或钠基蒙脱石处理都显著降低了污染上壤TCLP提取液中Cu、Zn的浓度,对于TCLP提取液中Cd浓度的显著降低只有添加80 g/kg的凹凸棒上这一种处理达到.     

Cu Immobilization and Lolium perenne Development in an Acid Vineyard Soil Amended with Crushed Mussel Shell

Cu pollution and erosion pose an important risk of degradation in vineyard devoted soils. Therefore, minimizing harmful effects of Cu in the soil and avoiding erosion are important challenges in vineyard soil management. The addition of low cost bio‐adsorbents to the soil which decreased Cu bioavailability in soil and/or increased cover crops development may be an important management practice for soil stabilization in vineyards. This study investigated the effect on Lolium perenne performance because of crushed mussel shell (CMS) amendment in an acid Cu‐polluted vineyard soil. Quadruplicate samples of a Cu polluted soil were amended with 4 doses (0, 6, 24 and 48 g kg⁻¹) of CMS by in lab pots, where L. perenne was sowed and incubated for 51 days. The soil pH, as well as Cu bioavailability and exchangeable Cu, was analysed. The effect of CMS on L. perenne response was measured using plant germination, plant growth and Cu uptake. The plant growth was assessed in both roots and shoots by measuring length and biomass. Cu uptake by roots and shoots was also determined. The CMS amendment on the acid vineyard soil increased the pH and reduced the bioavailable Cu concentration. Moreover, shoot and root growth increased for low and intermediate CMS doses, and decreased for higher doses. The increase in plant growth corresponded with increases in soil pH up to 7 · 0, whereas the highest mussel shell dose caused a pH increase over the neutrality (7 · 8). The CMS amendment decreased Cu uptake by both, roots and shoots, and it was highly correlated with changes in Cu bioavailability in the soil. The CMS amendment on a Cu‐polluted acid soil presented positive effects on Cu immobilization and L. perenne growth. However, mussel shell application must be performed carefully, taking into account that high doses can lead to decreases on plant growth. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

植被恢复对重金属污染土壤有机质及团聚体特征的影响

采用田间原位试验,研究了不同植被恢复3年对重金属污染土壤有机碳及团聚体结构和稳定性的影响,评价了不同植物修复效果的差异,为农田重金属污染土壤修复中,合理选择植被类型,以及建立评价标准提供理论依据。在某Cu,Cd重度污染农田建立田间小区,施加钝化材料石灰(对照除外)后种植海州香薷(ME),伴矿景天(MS)和巨菌草(MP)3种植物,3年的田间原位修复试验后,分析各处理下土壤有机质含,0.25 mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,团聚体平均质量直径(MWD),几何平均直径(GMD),团聚体稳定率(AR,%)和分形维数(D)等团聚体稳定性指标。结果表明,3年植被恢复后,3种植被处理均提高了土壤有机质含量,提高幅度为2.89%~5.39%,并提高了0.25mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,提高幅度分别为2.89%~5.39%,6.64%~10.40%和13.34%~17.48%。3种植物处理均可以显著提高土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),其中以巨菌草处理提高幅度最大。在团聚体稳定性方面,3种植物处理均可以提高团聚体的稳定率(AR,%),以海州香薷处理提高幅度最大;植物处理可以显著降低土壤机械稳定性团聚体的分形维数(D),但对水稳定性团聚体的分形维数没有明显的影响。综上所述,采用钝化加原位植物修复可以提高重金属重度污染农田的有机质含量和土壤团聚体的稳定性,改善土壤结构,可以在重金属重度污染土壤修复中推广应用。     

丛枝菌根真菌对蚕豆秸秆降解及玉米养分和镉铅吸收的影响

  【目的】   丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 有利于作物对养分的吸收。在镉、铅污染的土壤中,作物常将镉、铅积累在秸秆中,随着秸秆的还田而释放回土壤。探究前茬蚕豆秸秆还田和丛枝菌根真菌 单施或联合施用对土壤肥力、后茬玉米的矿质养分与镉、铅吸收的影响,为AMF 在调控污染农田轮作体系矿质养分与镉铅累积的生态功能提供新认识。   【方法】   采用四室隔板分室系统进行蚕豆秸秆降解试验,供试土壤和蚕豆秸秆均来源于云南省会泽铅锌矿区污染区,土壤全镉和铅含量分别为4.5和269.0 mg/kg,蚕豆秸秆镉和铅含量分别为1.9和10.9 mg/kg。将蚕豆秸秆粉碎至粒径0.5～2.0 mm装入尼龙袋中,埋于土壤内进行腐解培养试验。玉米盆栽试验设4个处理:污染土壤对照 (CK)、接种AMF菌根 (AMF)、添加蚕豆秸秆 (SI)、接种AMF菌根同时添加蚕豆秸秆 (SI+AMF)。分析AMF对蚕豆秸秆降解、矿质养分 (N、P、K) 与镉铅释放、土壤速效养分含量、玉米生长、矿质营养和镉铅吸收的影响。   【结果】   接种AMF显著提高蚕豆秸秆的降解量、矿质养分和镉铅释放量,促进蚕豆秸秆降解。与AMF处理相比,AMF+SI处理玉米根系的AMF侵染率提高了12%。SI处理显著增加土壤速效养分含量和玉米植株钾含量,降低玉米根部的镉含量,但对玉米株高和生物量没有显著影响。接种AMF、SI+AMF处理显著提高土壤速效氮、磷、钾含量,增加玉米氮、磷、钾含量与吸收量,显著提高玉米株高和生物量,同时显著降低土壤有效态镉、铅含量和玉米植株镉、铅含量。双因素分析表明,接种AMF和添加秸秆对土壤速效氮、磷、钾含量影响显著,但接种AMF对植株矿质元素吸收量、土壤有效态镉、铅含量和植株镉、铅含量作用显著,接种AMF与添加秸秆对各测定指标没有显著的交互作用。   【结论】   AMF能促进前茬秸秆降解、养分和镉铅的释放。接种AMF在提高土壤氮、磷、钾养分含量,降低有效态镉、铅含量,提高玉米对氮、磷、钾的吸收,降低镉和铅在玉米植株内的积累量等方面,均显示出良好的应用前景。虽然接种AMF与秸秆还田没有表现出显著的交互作用,但秸秆还田可增加AMF在玉米根部的侵染率,因此,在使用AMF菌剂时应考虑秸秆还田。