添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（Trichoderma asperellum L.）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO3提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放; 培养30 d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3.9%~10.7%,水溶态砷以As（Ⅴ）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76.5%~90.4%;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（P<0.05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7.0%~11.1%。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（<30 d）不会构成大的影响。     

双金属氧化物和改性赤泥对潮褐土中外源砷的调控研究

选取双金属氧化物(LDO)和两种改性赤泥(RM1和RM2)为钝化剂,应用室内模拟培养和盆栽试验的方法,研究了潮褐土中外源砷(As)添加量为10 mg·kg-1和50 mg·kg-1时,培养时间和钝化剂添加量对土壤砷有效性、小油菜吸收砷的调控效果.结果表明,添加钝化剂后,随着培养时间延长,土壤有效砷的含量均呈下降趋势,其中以LDO的调控效果最佳,培养12周时土壤有效砷含量分别降至1.06 mg·kg-1(添加10 mg·kg-1时)和5.77 mg·kg-1(添加50 mg·kg-1时);随着钝化剂添加量的增加,土壤中易溶态砷(AE-As)的含量逐渐降低,钙结合态砷(Ca-As)的含量则逐渐增加.3种钝化剂比较,添加LDO时铁结合态砷(Fe-As)含量降低,而添加RM2时铝结合态砷(Al-As)含量降低、Fe-As含量增加.盆栽实验结果表明,RM2能显著降低小油菜地上部分的砷含量,且对小油菜生长没有明显影响,在外源砷添加量为50 mg·kg-1时,添加RM2后小油菜地上部分砷含量比CK降低了33.7％; LDO也可显著降低小油菜地上部分的砷含量,但同时抑制了小油菜生长,导致其产量显著低于CK.相对改性赤泥而言,采用LDO并不是调控潮褐土中砷有效性的较好选择.     

玉米套作蜈蚣草修复砷污染农田土壤的效应研究

为探明作物-超富集植物套作模式对修复砷污染土壤的效应,采用盆栽实验,探讨了玉米(Zea mays L.)与蜈蚣草(Pteris vittata L.)开放性套作、限制性套作和单作模式对植物生长及As吸收累积的影响。结果表明:和单作相比,开放性套作和限制性套作模式下蜈蚣草生物量显著提高,其地上部分别提高了55.7%和43.9%,但玉米生物量没有显著差异;三种处理间除根无显著差异外,玉米茎、叶和籽粒中As含量均呈单作限制性套作≈开放性套作。和单作相比,开放性套作和限制性套作显著降低了玉米茎、叶、籽粒中As含量,茎中分别降低了35.2%和31.9%,叶片中分别降低了21.9%和18.6%,籽粒中分别降低了24.2%和12.1%;和单作相比,限制性套作对蜈蚣草根部砷含量影响不明显,但显著提高了蜈蚣草地上部砷含量,提高幅度达11.3%;开放性套作同时显著提高了蜈蚣草根和地上部砷含量,分别提高了32.4%和17.9%。开放性套作显著降低了玉米和蜈蚣草根际土有效态As含量,分别降低了9.3%和15.4%;限制性套作显著降低了玉米根际土有效态As含量,降低了9.1%,但对蜈蚣草有效态砷含量影响不显著。玉米与蜈蚣草套作抑制了玉米体内As的累积量,同时促进了蜈蚣草的生长及对土壤中砷的吸收累积。这为中轻度砷污染农田的安全利用提供了参考依据。     

土壤高砷污染对冬小麦和油菜生长影响的比较研究

采用盆栽试验研究了土壤高浓度砷污染对冬小麦和油菜生长、生物量、产量的影响及磷、砷在此2种作物各个部位的累积规律。结果表明,200 mg.kg-1土壤砷污染显著抑制了冬小麦的生长,收获时冬小麦株高较对照降低17%;冬小麦地上部分、根系的生物量和产量较对照分别降低了52.2%,60.6%和46.8%。但土壤砷污染对油菜株高、生物量影响均不显著,产量较对照降低了15.4%。砷在冬小麦、油菜各部位的含量为根系>茎叶>颖壳(角果皮)>种子。相同砷污染条件下,小麦根系砷浓度(74.86 mg.kg-1)显著高于油菜根系砷浓度(57.76 mg.kg-1),但地上部分砷含量差异不大,冬小麦籽粒中砷的含量高于油菜籽粒,但均未超过0.7 mg.kg-1。土壤砷污染对冬小麦、油菜根系、茎叶中磷含量影响不大,但显著降低了颖壳(角果皮)中磷的含量。油菜较冬小麦对砷有更高的耐性,砷污染土壤中种植越冬作物时,更适合种植油菜。     

耐砷真菌与芦苇联合对砷污染土壤修复作用的研究

通过盆栽模拟试验研究了添加耐砷真菌联合芦苇对土壤砷的吸收及对重金属污染土壤修复的影响。结果表明:施用耐砷真菌能促进芦苇植株的生长,K2处理的地上部干重、K3处理的地下部干重均明显高于对照(CK+P);施菌处理的芦苇地上茎、地下茎及根的砷含量均高于对照(CK+P),其中K3处理的地下茎砷含量达6.18 mg/kg,高出对照(CK+P) 69.3%;耐砷真菌联合芦苇处理的根际土砷含量<非根际土砷含量<对照土壤(CK+P)砷含量,其中K2处理的非根际、根际土壤砷含量和K3处理的非根际土壤砷含量分别较对照(CK+P)降低了22.5%、33.9%和22.9%; K3处理的非根际土砷去除效率为24.6%,K2处理的根际土的砷去除效率为45.3%;不同处理的砷富集系数表现为K3>K2>K1>CK+P。总之,接种耐砷真菌可有效提高芦苇累积砷的能力,且以菌株K2、K3的效果最好。     

锑污染土壤中添加蚯蚓对油菜生长及土壤特性的影响

为探究蚯蚓对锑污染土壤中油菜的生长及根际土壤特性的影响，通过盆栽培养试验，研究了赤子爱胜蚓添加后锑污染下油菜幼苗生物量、富集系数的变化，并从根际土壤养分、酶活性和细菌群落结构3个方面初探了锑污染状况下蚯蚓对油菜富集锑的影响机制。结果表明：锑污染土壤中，赤子爱胜蚓可以提高油菜的生物量以及锑的富集，南油杂1号锑的富集含量达到358.30mg··g^-1；锑显著抑制了过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性（P<0.05），蚯蚓显著提高了锑胁迫下两个油菜品种根际土壤的过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性（P<0.05），最大激活率分别为13%~31%、15%~48%和24%~44%；冗余分析表明全磷、全氮、碱解氮是影响土壤酶活性变化的重要因子；添加蚯蚓未改变油菜根际土壤中优势菌门的组成，主要增加了Bacteroidetes、Cyanobacteria和Chloroflexi的丰富度，其中Bacteroidetes与过氧化氢酶、脲酶活性呈极显著正相关（P<0.01）。研究表明，蚯蚓-油菜联合能降低农田土壤中锑的含量，起到一定的生态修复效果，南油杂1号的修复潜能大于沣油958。     

肠杆菌对蓼科植物镉砷污染土壤修复机理研究

通过盆栽试验研究了接种不同浓度肠杆菌对镉-砷复合污染土壤上蓼科植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium L.)生长、镉砷富集及抗氧化酶系统和非酶系统的影响。结果发现:接种肠杆菌显著提高水蓼和酸模叶蓼株高、株质量及叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量。当接种浓度为3.4×107CFU g-1土时,水蓼和酸模叶蓼根际土壤pH降低了0.35个和0.28个单位,根茎叶中的镉和砷含量分别为对照的1.64~2.74倍和1.21~2.51倍。接种肠杆菌还可以提高叶片中SOD、POD和CAT的活性以及GSH和PCs的含量,降低O-2和MDA的含量,缓解重金属的毒害。结果表明,接种肠杆菌能通过提高植株抗氧化酶活性来减轻镉砷富集对水蓼和酸模叶蓼的胁迫,从而提高水蓼和酸模叶蓼对镉-砷复合污染土壤的修复效率。     

人工生态系统修复砷污染土壤的应用研究

通过在某雄黄矿区的野外调查,并结合实验室分析,证实蜈蚣草和五节芒不仅能很好地生长在较高浓度砷污染土壤上,而且还能大量地积累砷到其体内,表现出较强的富集能力,尤其是蜈蚣草。砷在蜈蚣草体内的分布表现为羽片>茎秆;而砷在五节芒体内的分布表现为茎秆>羽片。盆栽试验表明,两个品种的油菜(湘杂油1号和湘杂油15号)对砷也有一定的耐性和富集能力。当土壤砷含量小于108.59 mg/kg时,油菜能正常生长,且生物量很大,而当土壤砷含量达到208.83 mg/kg时,砷会对油菜产生毒害作用,其生长速度较慢,对砷的富集能力也减小。因此,在砷污染区可以利用蜈蚣草、五节芒和油菜等具有较高抗砷能力和能大量累积砷的植物构建一个可修复砷污染的人工生态系统,从而更有效地修复砷污染的土壤。     

砷胁迫下纳米硫对油菜幼苗生长、砷积累及土壤砷形态的影响

为探究砷(As)胁迫下SNPs对油菜幼苗生长、砷(As)积累及土壤As形态的影响，以油菜为材料，通过培养基中添加SNPs和As,研究了As胁迫下SNPs对油菜幼苗生长和As积累的影响，并通过As污染土壤中添加SNPs研究了SNPs对As污染土壤中As化学形态的影响。结果表明，As胁迫显著抑制了油菜的生长，而SNPs添加不仅不同程度地缓解了As(Ⅴ)和As(Ⅲ)对油菜的毒害效应，还增加了根系和地上部As积累，100～300 mg/L SNPs处理下油菜株高、根长、干质量、地上部和根系As含量分别较单一As(Ⅴ)处理增加30.0%～42.9%、20.0%～28.9%、1.0%～9.3%、55.4%～173.0%、7.6%～31.0%,较单一As(Ⅲ)处理增加22.3%～40.0%、14.0%～31.5%、13.3%～29.8%、21.8%～30.0%、4.4%～14.0%。同时，油菜中As的转运系数(TF)和耐受指数(TI)也显著提高。另外，SNPs暴露1个月内As污染土壤中有效态As含量较原始As污染土壤有明显提高，15 d时提高18.1%,SNPs的添加增加了As污染土壤中松散结合态砷...     

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pH值，在低铜污染水平下，商陆炭处理土壤pH值升高了0.4～1.66个单位，较玉米炭处理土壤pH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pH值升高了0.33～1.52个单位，较玉米炭土壤pH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。     

影响小白菜铅吸收的土壤因素和预测模型研究

铅(Pb)的生物有效性、移动性和转移特征对环境和食品安全至关重要。本研究采集我国15个省份理化性质差异很大的土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加Pb,研究Pb从土壤向植物的运移,探索影响Pb生物有效性的主要土壤因素,并建立预测模型。结果表明,土壤总Pb含量、有机碳(OC)含量、pH对植物吸收Pb有显著影响。植物Pb含量和土壤Pb含量呈正相关,而土壤pH和OC含量则与植物Pb含量呈负相关。相比于单因素回归分析,逐步多元线性回归在评价Pb生物有效性时,相关性更高,决定系数R~2由0.83提高到0.94。Pb在酸性土壤中生物富集系数(BCF)较碱性土壤中更大。利用合并CK、Pb1和Pb2处理(n=45)得到的Freundlich预测方程(lg Cplant Pb=1.14 lg Csoil Pb-0.19pH-0.63lg COC+1.92,R~2=0.94,RMSE=0.11)能更准确地评估Pb在土壤中的生物有效性,试验结果可用于预测Pb从土壤到植物的转移。     

不同类型土壤-小白菜中Hg转移的主控因素和预测模型

为研究Hg的生物有效性、移动性和转移特征对环境和食品安全的重要性,采集全国18种不同理化性质的土壤,利用温室实验,以小白菜为研究对象,通过添加外源Hg,研究Hg从土壤到小白菜的转移特征,探索影响Hg生物有效性的主要影响因子并建立预测模型。结果表明:不同土壤理化性质、不同浓度Hg处理对小白菜生长表现出多样性,或促进(黄棕壤、黑土、垆土、潮土)、或抑制(灰漠土、湖南水稻土)、或没有显著影响(红壤、砖红壤)。采用逐步多元回归分析并建立了预测模型用于测定小白菜地上可食部分的Hg生物富集因子(BCF)和土壤性质如pH、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、总氮(TN)、总钾(TK)、铁铝氧化物之间的相关性。预测模型表明:pH和OM是影响Hg从土壤转移到小白菜中两个最关键的因素。     

三聚磷酸钠与柠檬酸复合强化蜈蚣草修复砷污染土壤

为研究化学活化剂三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用对蜈蚣草萃取砷效率的影响，通过模拟实验，在含砷57.7 mg·kg^-1的水稻土中，探究了单一活化剂（三聚磷酸钠0.75 g·kg^-1土，柠檬酸0.75 g·kg^-1土）和三聚磷酸钠与柠檬酸配合施用（三聚磷酸钠：柠檬酸=0.375 g·kg^-1土：0.375 g·kg^-1土）对土壤有效态砷含量变化的影响；采用盆栽实验，探究了三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用（三聚磷酸钠：柠檬酸=0.187 5 g·kg^-1土：0.187 5 g·kg^-1土）对蜈蚣草地上部萃取土壤砷的影响。模拟实验结果表明，与单一活化剂相比，三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用对土壤砷的活化效果更显著。盆栽实验结果表明：与对照组相比，三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用可使蜈蚣草羽叶干质量提高21.8%以上，砷萃取总量提高40.4%以上；根际土总砷含量下降，土壤脲酶和脱氢酶活性显著增加。研究表明在砷污染土壤施加三聚磷酸钠和柠檬酸，由于其提高了蜈蚣草植物干质量和土壤有效态砷含量，羽叶萃取砷效率明显提高。     

不同水分和双网无梗囊霉对黄芩生长和养分含量的影响

利用土培试验,研究不同水分条件下接种双网无梗囊霉(Acaulospora bireticulata)对黄芩(Scutellaria baicalensis)生长和养分含量的影响。结果表明,接种双网无梗囊霉能缓解水分胁迫对黄芩生长的抑制效应,显著提高黄芩干质量、株高、根冠比和菌根侵染率。接种双网无梗囊霉对植株黄芩苷含量和P、N、Mg、K、Ca、Fe、Zn、茎叶Cu含量有促进作用,明显降低了植株Mn和根部Cu含量。说明接种双网无梗囊霉,能够促进黄芩生长和矿质元素吸收,提高植株养分含量和抗旱性。     

营养液铁源及铁素浓度对白菜型油菜育苗效果的影响

为筛选植物工厂环境下白菜型油菜育苗适用铁源并探究铁素浓度对油菜幼苗生长的影响，在铁素浓度2.8 mg/L下比较了EDDHA-Fe与EDTA-Fe这2种螯合铁的育苗效果；在优选铁源的基础上，设置3个铁素水平(0、2.8和5.6 mg/L)进行油菜育苗，重点调查油菜幼苗根系形态指标、根系活力、茎叶的形态指标以及活性铁含量等。结果表明：1)相同铁素浓度下，利用铁源EDTA-Fe培育的油菜茎叶中活性铁含量较EDDHA-Fe提升了12.6%,具有更高的根系活力；油菜对价格较为低廉的铁源EDTA-Fe的吸收利用效率较高；2)采用优选出的铁源EDTA-Fe进行油菜育苗，相较于2.8 mg/L铁素，铁素浓度为5.6 mg/L时培育的油菜幼苗根系表面积、根系分枝数和根系总长度均得到显著提高，幼苗叶面积提高29.1%,干物质积累量提高18.4%。油菜幼苗在无铁处理组中不能正常生长，侧根发育受阻，未发现二级侧根的形成。综上可知，油菜育苗工厂中铁肥选用EDTA-Fe效益高于EDDHA-Fe,在本试验所设置的环境温湿度及光照条件下，提高铁素浓度至5.6 mg/L更有利于油菜的生长。     

硒与丛枝菌根真菌对镉胁迫下人参菜生长及品质的影响

采用盆栽试验,通过土壤中添加硒(Se)和接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF),研究镉(Cd)胁迫下人参菜生长、品质、矿质元素及Cd、Se积累的变化规律。结果表明:Cd胁迫抑制了人参菜生长,降低了其品质,Cd在人参菜内大量积累。单独施Se、单独接菌和Se菌交互处理提高了人参菜的株高、茎粗、根长、植株分支数及生物量。维生素C、总黄酮、总酚含量显著增加,人参菜品质得到改善。人参菜中钙(Ca)、铜(Cu)和锌(Zn)含量增加,但镁(Mg)、铁(Fe)未受影响。单独施Se、单独接菌和Se菌交互处理降低了人参菜根系对Cd的吸收,抑制了Cd向地上部的转运,叶片中Cd含量较Cd处理分别降低了41.94%、70.50%和72.28%。综合来看,土壤施Se和接菌均能促进Cd胁迫下人参菜的生长,提高其品质,降低其可食用部位中Cd含量,尤以Se菌交互处理效果最佳。     

不同品种硫肥对苋菜镉累积的影响

为选择适宜种类的硫肥来辅助苋菜修复土壤Cd污染,采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L.)为供试作物,在两种酸性土壤(黄棕壤、赤红壤)上施用硫磺、硫酸钙、硫酸铵三种不同硫肥,探究不同特性硫肥对酸性土壤上苋菜生长及其对硫和Cd的吸收以及累积的影响。结果显示,两种酸性土壤中施用硫肥均促进了苋菜植株对硫的吸收,且减轻了Cd对植株的毒害作用,苋菜的生物量显著提高。此外,三种不同特性硫肥施入两种Cd污染的土壤,苋菜地上和地下部Cd含量均显著增加。两种酸性土壤施用不同硫肥后,苋菜硫和Cd累积量增加,其中以施加硫酸铵效果最佳;黄棕壤和赤红壤中苋菜地上部Cd累积量分别比对照高1.45倍和2.39倍;施加硫磺后苋菜根部Cd累积量最少。硫酸铵作为含氮硫肥在黄棕壤和赤红壤上施用,可有效辅助苋菜修复土壤Cd污染。     

气化渣和花生壳添加对小白菜生长的影响

为明确气化渣与花生壳添加对作物生长的影响,实现气化渣与花生壳的资源化利用,本研究以气化粗渣和腐熟的花生壳为添加材料进行小白菜风沙土盆栽试验,研究了气化渣、花生壳和风沙土不同配比条件下小白菜的生长特征(出苗率、建值率、生物量)。结果表明：(1)与未添加气化渣处理相比,气化渣添加量占比为5%处理下,小白菜建植率显著提高,且生物量最大。(2)花生壳添加对小白菜出苗率和建植率无显著影响,但5%的花生壳添加量可有效提高小白菜的生物量。(3)隶属函数法分析表明,当气化渣与花生壳的添加总量与沙土量的比值为5%,气化渣占气化渣和花生壳添加总量的33%时,小白菜的综合生长状况最佳。该研究结果可为气化渣的资源化利用提供一定参考。