不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性的研究

[目的]研究不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[方法]通过盆栽试验,研究了鸡粪、改良剂和外源Cd对体宁菜园土中重金属Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[结果]结果表明,施入鸡粪可降低土壤中可交换态Cd和铁锰氧化态Cd的含量,增加了土壤中的碳酸盐态Cd和有机物结合态Cd含量。改良剂可提高土壤中可交换态Cd和碳酸盐态Cd的含量。外源Cd进入到土壤中主要以可交换态、碳酸盐态和铁锰氧化物结合态存在。萝卜、白菜和辣椒的可食用部分对土壤Cd的富集能力为：白菜〉萝卜≈辣椒,转移系数为白菜〉萝卜〉辣椒。[结论]在农业生产上,可在土壤中添加有机肥和无机改良剂减少蔬菜时重金属Cd的吸收积累。在重金属Cd含量高的土壤中应避免种植富集能力极强的蔬菜品种。     

不同钝化剂对Cd污染土壤钝化效果及油菜中Cd含量的影响

采用盆栽试验,研究施加钝化剂海泡石、膨润土和鸡粪对Cd污染土壤的钝化效果以及对油菜中Cd含量的影响。结果表明,施加鸡粪可显著提高油菜地上生物量,施加海泡石、膨润土对油菜生物量无显著影响;施加海泡石、膨润土可显著提高土壤pH值,施加鸡粪可降低土壤pH值;施加钝化剂能显著降低土壤中有效态Cd含量及油菜地上部分Cd含量,有机无机钝化剂配施效果好于单施钝化剂处理,经处理,油菜中Cd含量符合《食品安全标准》(GB 2762—2012)规定的叶菜类0.2 g/kg的Cd浓度限值。     

农作物对污染土壤中铅赋存形态及其植物有效性的影响

采用形态分析方法研究了北方地区常见农作物对长期复合污染土壤中Pb的形态转化及其植物有效性的影响。结果表明,作物对可交换态Pb含量影响最显著,碳酸盐态、氧化物态和有机态Pb也受到了影响,但其变化幅度相对较小。多数作物根际土壤中可交换态、碳酸盐态、有机态呈减少趋势,氧化物态含量则增高。Pb在根际与非根际土壤中的总体形态分布未发生明显变化,均以氧化物态和残渣态为主,有机态次之,碳酸盐态和可交换态较少。Pb的形态与作物地上部分含量之间的相关分析结果表明,有机态Pb对作物吸收的贡献较大,其他形态无明显贡献。     

农作物对污染土壤中铅赋存形态及其植物有效性的影响

采用形态分析方法研究了北方地区常见农作物对长期复合污染土壤中Pb的形态转化及其植物有效性的影响。结果表明,作物对可交换态Pb含量影响最显著,碳酸盐态、氧化物态和有机态Pb也受到了影响,但其变化幅度相对较小。多数作物根际土壤中可交换态、碳酸盐态、有机态呈减少趋势,氧化物态含量则增高。Pb在根际与非根际土壤中的总体形态分布未发生明显变化,均以氧化物态和残渣态为主,有机态次之,碳酸盐态和可交换态较少。Pb的形态与作物地上部分含量之间的相关分析结果表明,有机态Pb对作物吸收的贡献较大,其他形态无明显贡献。     

硅藻土有机肥对Cd-Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响

通过室内土壤培养试验研究硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤重金属形态和有效性的影响。结果表明,添加硅藻土有机肥可提高Cd、Zn复合污染土壤的pH值,降低土壤有效态Cd、Zn的含量。硅藻土有机肥对Cd、Zn复合污染土壤Cd、Zn形态有明显的影响,表现为明显降低土壤交换态、松结有机态Cd、Zn含量,提高紧结有机态和残渣态Cd、Zn含量。相关分析表明,土壤交换态、松结有机态Cd、Zn的含量与土壤有效态Cd、Zn的含量均呈极显著相关,氧化锰结合态Cd与土壤有效态Cd含量显著相关。硅藻土有机肥用量(土壤重量的5%和10%)对土壤有效态Cd、Zn和不同形态Cd、Zn含量无显著差异。     

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。     

绿洲土Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性

通过模拟基于干旱区绿洲土壤Cd-Pb-Zn-Ni复合污染下的油菜盆栽试验,采用Tessier五步连续浸提法探究了重金属复合污染对油菜生长的影响及其各形态的转化归趋和生物有效性.结果显示,随着Cd-Pb-Zn-Ni复合胁迫水平的升高,油菜的干重先增加后减小,根系的生长由促进作用转变为抑制作用;对照土壤中4种重金属元素均以残渣态为主要赋存形态,可交换态的含量均很小;随着外源重金属的添加,油菜种植土壤中4种重金属元素的各形态含量随之增加,Cd、Pb、Zn的可交换态和Ni的碳酸盐结合态对外界胁迫响应强度最大,Cd、Pb、Zn、Ni的活性增加,且Cd、Pb的主要赋存形态迅速转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Zn的主要赋存形态由残渣态和碳酸盐结合态过渡到碳酸盐结合态和铁锰氧化态,Ni的主要赋存形态为碳酸盐结合态;Cd、Zn在茎叶中的含量大于根系,Pb、Ni反之,油菜能将Cd、Zn更多的运输至茎叶,Pb、Ni则主要积累在根系;油菜茎叶吸收Cd和油菜各部位吸收Zn的主要贡献形态为可交换态,根吸收Cd的主要贡献形态由可交换态转变为有机结合态,根吸收Pb和油菜各部位吸收Ni的主要贡献形态为碳酸盐结合态.     

黑麦草与丛枝菌根对番茄Cd质量分数及根际Cd形态的影响

采用大田试验研究在重金属Cd(5.943mg/kg)污染下,黑麦草和丛枝菌根对2个品种番茄("德福mm-8"和"洛贝琪")产量,Cd质量分数以及对根际Cd形态的影响.结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2个品种番茄果实、叶、茎、根及植株总干质量不同程度增加,增幅达2.67%~38.42%;同时显著降低2个番茄品种的果实、叶、茎及根部的Cd质量分数,降幅达4.59%~42.45%.番茄叶、根和茎为Cd主要积累部位,果实中Cd积累较少."洛贝琪"表现出Cd低积累特性,其果实Cd质量分数、积累量及植株Cd总积累量均低于"德福mm-8".在Cd污染土壤上,种植番茄的同时套种黑麦草或接种丛枝菌根,可减少土壤中可交换态(EXC-Cd),碳酸盐态(CABCd),铁锰氧化态(Fe-Mn-Cd)及Cd全量,其中土壤Cd全量降幅达8.65%~23.21%("德福mm-8")和15.89%~27.52%("洛贝琪").番茄果实Cd质量分数与土壤可交换态Cd,铁锰氧化态Cd质量分数之间呈显著正相关性关系(p0.05).接种丛枝菌根能促进黑麦草的生长及其对Cd的吸收,黑麦草地上部及总生物量、黑麦草Cd质量分数及Cd积累量均显著增加,分析番茄Cd质量分数与黑麦草Cd质量分数,二者呈显著负相关性(p0.05).     

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.     

不同改良剂对污染土壤中Cd形态影响的研究

采用室内培养试验,研究了4种改良剂对污染土壤中Cd形态的影响。外源添加Cd的土壤中,重金属Cd主要以可交换态Cd的形式存在,所占比例为全量的35.2%~44.0%。施加改良剂可在一定程度上增加土壤pH值,从而影响土壤中Cd的形态分布,其影响效果为改良剂1>改良剂4>改良剂3>改良剂2。施加改良剂并在室温下培养35 d后,土壤中Cd形态分布发生了明显的变化。在1 mg·kg-1和10 mg·kg-1的Cd污染土壤中,可交换态Cd含量降低,残渣态Cd含量增加,而在5 mg·kg-1的Cd污染土壤中,残渣态Cd含量降低,可交换态Cd含量增加;培养过程中碳酸盐结合态Cd和铁锰氧化物结合态Cd含量并未产生较大变化,土壤中有机质结合态Cd所占比例非常小,改良剂施用对其含量的影响也不明显。总体上来讲,改良剂的施用可使土壤Cd由可交换态向残渣态转化,Cd的生物有效性降低。     

Cd Pb单一与复合污染对辣椒生物量及重金属残留的影响

通过盆栽试验和化学分析，研究了重金属Cd、Pb单一与复合污染对辣椒生物量及重金属残留的影响。结果表明：（1）重金属处理显著降低辣椒果实产量，复合污染处理大于Cd／Pb单独处理对辣椒果实重的影响。（2）单一重金属处理在一定程度上可促进辣椒根、茎、叶的生长，增加根冠比；重金属复合作用时，毒害作用逐渐增强。（3）辣椒对Cd的富集能力大于对Ph的富集能力，各部位对Cd、Pb的平均富集能力以根最高，果实最低；Pb一般集中在根部，难于向果实转移且根是受重金属影响最严重的器官。（4）Cd处理增加果实中Cd、Ph、Zn、K、Ca、Mg含量，显著降低Cu、Mn、Mo含量；Pb处理增加果实中Ph、Zn、Mg含量，降低K、Cu、Fe、Mn、Mo含量；复合污染处理对各元素的吸收作用有增有减．作用较为复杂。     

辣椒对黄壤和石灰土中Cd抗性研究

以贵州典型土壤(黄壤和石灰土)为盆栽供试土壤,以朝天椒8024为材料,通过模拟制备不同浓度Cd污染黄壤和石灰土,将辣椒幼苗分别种植于Cd污染的土壤中,测试不同土壤中辣椒的株高、生物量及相关生理特性。结果显示,随着土壤中Cd浓度增加,辣椒株高、根生物量、茎生物量、叶生物量均呈下降趋势,且黄壤中辣椒株高及其生物量均高于石灰土中的辣椒;MDA含量均表现出上升趋势,且同一浓度处理下,种植于黄壤中辣椒MDA含量高于石灰土中辣椒MDA含量;SOD活性均表现出先升后降的趋势,黄壤中Cd浓度在2.5 mg/kg时SOD活性达到最高值,石灰土中Cd浓度在0.5 mg/kg时SOD活性达到最高;POD活性在黄壤土中表现出上升趋势,但在石灰土中表现出下降趋势。利用隶属函数法综合评价,种植于黄壤中的辣椒对Cd抗性的评价D值大于石灰土。表明高浓度Cd抑制辣椒幼苗的生长,且种植于黄壤土中辣椒的Cd抗性高于石灰土中的辣椒。研究结果为辣椒种植和土壤改良提供了理论依据。     

辣椒对灰潮土重金属 Cd Pb污染的反应与矿质元素吸收

通过盆栽试验和化学分析研究了辣椒对灰潮土重金属C d、Pb污染的反应与矿质元素吸收。结果表明:(1)重金属C d、Pb污染降低辣椒果实产量和果实中维生素C及糖含量,供试浓度下复合污染、C d处理和Pb处理的影响依次减弱;(2)重金属污染影响辣椒根茎叶鲜重,复合污染减少根茎叶鲜重的影响大于C d处理的影响,Pb处理的可增加根茎叶鲜重;(3)C d在辣椒体内的迁移性强于Pb的迁移性;复合污染中C d、Pb相互促进,增加植株各部C d、Pb吸收率;单一污染时,Pb对C d的吸收无促进作用,而C d可以增加辣椒各部对Pb的吸收;(4)各处理中辣椒各部Zn、K、C a含量变化趋势与C d含量变化趋势基本一致;(5)辣椒种植后,污染土壤残留的D TPA可提取态重金属量仍显著高于对照。     

施用城市污泥堆肥对土壤和青椒重金属积累的影响

采用盆栽试验方式,将污泥堆肥与农田土按不同质量比进行混合(0:100、1:99、5:95、10:90、20:80、40:60、80:20、100:0),研究施用不同量的城市污泥堆肥对土壤以及青椒器官重金属积累的影响,为城市污泥堆肥农田利用提供参考。试验结果表明:在污泥堆肥施用量为1%~5%的条件下,青椒的总干重随堆肥施用量的增加而增加,5%的污泥堆肥施用量使青椒的总干重达2.67 g·株^-1,果实重量达0.84 g·株^-1;施用量大于5%时,青椒植株总干重与果实产量均出现下降趋势。施用不同量污泥肥后青椒果实产量(干重)的大小顺序为5%> 10%> 20%> 40%> 1%> CK(无果实);随污泥堆肥施用量的增加,基质土中重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd呈显著增加趋势。在5%的施用量下,土壤及青椒果实中的重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni含量均未超过国家相关标准,表明5%的污泥堆肥是青椒的适宜施用量。     

铁冬青幼苗对污染土壤中铅、镉的耐受、吸收和累积

【目的】研究铁冬青Ilex rotunda在铅（Pb）、镉（Cd）污染土壤上生长的耐受性及其对Pb、Cd的吸收累积能力,为Pb、Cd污染土壤的植物修复提供理论依据。【方法】通过盆栽试验探究单一Pb污染(500、1 000和1 500 mg·kg^-1)和单一Cd污染(10、25和50 mg·kg^-1)对铁冬青幼苗生长、根系形态、养分及Pb或Cd吸收累积的影响。【结果】与对照（无污染土壤）相比,500 mg·kg^-1的Pb处理显著增加铁冬青根生物量和根表面积,500和1 000 mg·kg^-1的Pb处理均显著增加地径和质量指数;1 500 mg·kg^-1的Pb处理显著降低铁冬青生物量、质量指数和全株N累积量,抑制根系生长,但显著提高根、地上部P含量和地上部K含量;Pb污染处理均显著增加铁冬青全株Pb含量以及根、全株Pb累积量,1 500 mg·kg^-1的Pb处理的铁冬青各部位及全株的Pb含量和累积量最大。与对照相比,单一Cd污染对铁冬青生长、根系形态、养分累积...     

镉胁迫对黑杨派无性系生物量及镉离子含量的影响

  目的  研究重金属镉（Cd）对黑杨派无性系生物量及镉离子含量的影响,探讨无性系对Cd胁迫的响应机制,为治理日渐严重的土壤重金属污染治理提供依据。  方法  对黑杨派的5个无性系进行沙培试验,分别测定其生长量、不同器官生物量及Cd2+ 含量,评价不同无性系抗Cd胁迫的能力。  结果  随着Cd2+ 质量浓度增加,胁迫后苗高与地径均呈下降趋势,各无性系苗高性状较地径对Cd胁迫更为敏感;胁迫后叶片数量整体呈下降趋势。通过对不同无性系叶片生物量均值分析发现,无性系I-107、L-35、中菏1号排在前3位,除15 mg/L Cd2+ 质量浓度外,在其他质量浓度胁迫下差异均达显著水平。随着Cd2+ 质量浓度增加,不同无性系茎生物量与根生物量变化趋势一致,整体先降低,后升高再降低。对不同质量浓度Cd2+ 胁迫下茎与根生物量的均值进行分析,发现无性系I-107、鲁林9号、L-35的茎生物量排在前3位,I-107、鲁林16号、L-35的根生物量排在前3位。各无性系茎中Cd2+ 含量随Cd2+ 质量浓度的增加均有不同程度升高,其中无性系I-107较对照增长率最大,其次为鲁林9号。在最高质量浓度胁迫下,鲁林9号的茎中Cd2+ 含量较其他无性系差异达显著水平。不同无性系叶片和根中Cd2+ 含量随质量浓度增加均有不同程度升高,在最高质量浓度胁迫下,无性系I-107、中菏1号、鲁林9号中叶片Cd2+ 含量较对照增长率排在前3位。无性系中菏1号、I-107、L-35中根Cd2+ 含量较对照增长率排在前3位。总生物量呈先升高再降低的趋势,总Cd2+ 含量呈先升高再降低再升高的趋势。  结论  利用主成分分析对5个无性系生长量、生物量及Cd2+ 含量进行综合评价,发现无性系I-107、鲁林9号和L-35的抗重金属Cd能力较强,可为重金属Cd污染土壤的治理与修复提供试验材料。      

磷灰石、石灰对Cd胁迫下黑麦草根形态及Cd吸收影响研究

为考察磷灰石、石灰和黑麦草对Cd污染土壤的修复效果,通过盆栽试验研究了不同剂量磷灰石(0、6、12、24 g·kg^-1风干土,编号为CK、L1、L2、L3)和石灰(1、2、4 g·kg^-1风干土,编号为S1、S2、S3)对Cd胁迫下黑麦草生物量、根形态、黑麦草Cd含量、Cd富集量、富集系数、土壤pH、土壤有效态Cd含量等的影响。结果表明,磷灰石、石灰处理(L1,S1除外)显著增加了黑麦草生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、Cd富集量和土壤pH,显著降低了黑麦草Cd含量、Cd富集系数、根平均直径和土壤有效态Cd含量。相关性分析结果表明:除根平均直径为正相关关系外,黑麦草根长、根表面积、根体积、根尖数与土壤有效态Cd含量、黑麦草地上部分及根系Cd含量、Cd富集系数呈显著或极显著负相关关系;除根平均直径为负相关关系外,其他根指标与黑麦草地上部分及根系生物量、Cd富集量呈极显著正相关关系。其中,L3处理黑麦草地上部分及根系生物量达到CK处理(不添加改良剂)的176.0倍和174.4倍;根平均直径相比CK降低了29.4%,根长、根表面积、根体积和根尖数分别为CK处理的20.2、21.0、21.3倍和24.5倍;黑麦草地上部分及根系Cd富集量达到CK处理的89.6倍和100.9倍。研究表明,根形态受土壤有效态Cd含量的影响显著,并可通过影响黑麦草生物量及Cd吸收决定其Cd富集量,施用24 g·kg^-1的磷灰石并种植黑麦草能很好地修复Cd污染土壤。     

镉污染对紫茉莉根际土壤生物学特性的影响

采用室内盆栽模拟试验,研究不同浓度镉污染对紫茉莉根际土壤理化性质、土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明,随着镉处理浓度的升高,紫茉莉根际土壤有机碳、全氮、全磷含量逐渐上升,其中全氮和全磷上升趋势显著;土壤微生物生物量碳、氮和磷则呈现出下降趋势,其中生物量氮下降趋势显著。酶活性研究结果表明,随着镉处理浓度的升高,除了多酚氧化酶活性上升外,其余5种酶活性均呈现出下降趋势,其中精氨酸脱氨酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、天冬酰胺酶下降趋势显著。由此可知,镉污染对紫茉莉根际土壤微生物生物量和酶活性均产生一定的抑制作用。     

不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根茎叶米粒,而Cr则为米粒/茎叶根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。