模拟酸雨条件下铁硅材料和生物炭对土壤镉砷形态及生物有效性的影响

采用温室盆栽实验,研究了模拟酸雨条件下铁硅材料、鸡粪及其高温裂解生物炭单施或复配对土壤Cd、As形态及生物有效性的影响。结果表明:酸雨导致土壤p H值显著降低,并提高土壤有效态Cd、As含量,几种钝化剂的添加能提高土壤p H值0.41~1.34个单位,铁硅材料与生物炭组合能显著降低土壤Cd、As有效态含量。酸雨对蔬菜的生长有显著抑制作用,并促进重金属在蔬菜体内积累,且显著增加铁硅材料和生物炭单一处理蔬菜对Cd、As的吸收,而铁硅材料与生物炭复合处理可以有效抵御酸雨的不良影响。土壤重金属的化学形态分析显示,酸雨处理显著提高土壤中水溶交换态Cd(1 mol·L-1Mg Cl2提取)比例,降低有机硫化物态和残渣态Cd比例。铁硅材料与生物炭复合处理(IS+BC700)土壤中水溶交换态Cd显著降低,土壤中Cd形态主要向铁-锰氧化物结合态和有机硫化物结合态转化且土壤中残渣态Cd比例升高,从而显著降低其生物有效性。IS+BC350组合处理显著降低土壤中非专性吸附态As比例。本研究表明铁硅材料与生物炭的组合可以有效缓解酸化条件下镉砷复合污染农田土壤重金属对作物的毒害作用。     

农用无机纤维对镉胁迫下黑麦草生长的影响及其机理

研究农用无机纤维(IF)对镉(Cd)胁迫下黑麦草生长的影响及其机理。采用盆栽试验，研究了IF和污染土壤体积比分别为1∶19(IF1)、1∶9(IF2)和3∶17(IF3)的IF对Cd污染土壤(ω(Cd)=50 mg/kg)上黑麦草生长、生理生化特性、土壤理化性质和Cd质量分数的影响。结果表明：Cd胁迫显著抑制了黑麦草的生长，IF1处理能有效促进黑麦草的生长，降低黑麦草根系与叶片丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O₂^·-)产生速率，提高可溶性蛋白质量分数和抗氧化酶活性，增加土壤中有效硅的质量分数，增加黑麦草根和叶的Cd质量分数和地上部Cd积累量。IF2和IF3处理对Cd胁迫下黑麦草的促生作用不明显，但也能改善黑麦草根和叶的上述生理生化指标，且与IF1处理差异不显著；IF2和IF3处理能显著增加土壤中有效硅质量分数，降低土壤有效Cd质量分数，降低黑麦草叶片与根系中Cd质量分数与Cd积累量。本研究可为开辟外源物质提高植物耐Cd性，强化植物修复Cd污染土壤的绿色新途径提供依据。     

模拟酸雨和Cd对小白菜 四季豆生理生化特性的影响

采用盆栽方法，研究了模拟酸雨和重金属Cd复合污染对小白菜、四季豆生理生化特性的影响。结果表明，随着酸雨强度的增加以及土壤cd浓度的增大，小白菜和四季豆生长受阻，叶绿素含量以及叶绿素a／b明显下降。在酸雨和cd的胁迫下，小白菜MDA(丙二醛)含量和POD(过氧化物酶)活性上升，CAT(过氧化氢酶)和SOD(超氧化物歧化酶)活性先升高后下降。同时发现，酸雨和Cd复合污染对四季豆的毒害作用比小白菜强。     

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).     

密叶绢藓抗氧化酶活性对模拟酸雨与镉复合胁迫的响应

通过实验室模拟试验,研究重金属镉（Cd）和模拟酸雨复合污染对密叶绢藓抗氧化酶活性的影响。结果表明,随着酸雨强度的增强和Cd浓度的增加,密叶绢藓叶绿素含量持续降低,在Cd浓度为50 mg·L^-1,pH值3.5时达到最小值,比对照低了47.93%;丙二醛（MDA）含量逐渐升高,在Cd浓度为20 mg·L^-1,2种强度酸雨（pH值4.5,3.5）处理下的MDA含量达到高峰,与对照组相比,分别高出了103.26%和124.37%;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性则是先升后降的趋势。说明酸性条件下重金属离子对植物细胞产生氧化胁迫作用,且复合胁迫毒性效应大于单一胁迫。     

土壤镉锌复合污染的植物效应与有机肥的调控作用

 研究了土壤镉、锌及其复合污染对小麦生长与籽粒产量的影响及猪厩肥调控作用 ,采用三因素三水平完全随机设计方案 ,模拟不同污染水平与有机 (猪厩 )肥施用水平 ,利用北京浅色草甸褐土进行盆栽试验。试验结果表明 ,10mg/kgCd处理对小麦苗期生长有一定的刺激作用 ,而单一处理的 10 0mg/kgCd、5 0 0mg/kgZn和 10 0 0mg/kgZn均对小麦苗期生长产生了毒害效应 ,且随着污染浓度的提高 ,毒害加重。Cd、Zn复合污染处理对小麦苗期生长毒害效应均大于Cd、Zn同水平单元素处理。加入猪厩肥 2 0 0g/盆、4 0 0g/盆明显抑制了Cd、Zn单一及其复合污染对小麦苗期生长发育的毒害 ,使幼苗生长趋于正常 ,且后者效果优于前者。当土壤中外源Cd、Zn分别为 10、5 0 0mg/kg单一污染时 ,显著降低了小麦籽粒产量 ,并随其浓度的提高 ,籽粒产量减少。Cd Zn复合污染对小麦籽粒产量影响的交互效应主要为拮抗作用 ,在高浓度复合污染 (M0Zn10 0 0Cd10 0 )时则表现为协同效应。Cd Zn复合污染对小麦籽粒的危害效应大于同水平的单元素污染的效应 ,因此必须重视复合污染的危害。而在Cd、Zn及其复合污染土壤上施用猪厩肥能减轻污染元素对小麦的毒害 ,极显著提高小麦籽粒产量。     

接种AM真菌对黑麦草吸收和分配Cd的影响

采用盆栽实验方法模拟不同程度的Cd污染状况,研究接种丛枝菌根(AM)真菌对黑麦草生长和耐Cd毒性的影响。结果表明,土壤中Cd水平提高,明显增加了黑麦草的菌根侵染率,但对其生长无显著影响,表明黑麦草在磷营养和生长上对丛枝菌根真菌依赖性较小。Glomusmosseae和Glomusintaradices对Cd毒害均具有一定耐性,它们的存在明显促进了黑麦草对重金属Cd的吸收,强化了Cd在根系中的固持作用,进而减少了Cd向地上部的分配比例,减轻了Cd对地上部的毒害。这一特性对于Cd污染土壤的改良和牧草品质的保持具有重要意义。     

化工污染场地植物修复研究

[目的]研究植物对复合污染土壤的修复效果。[方法]采取模拟试验,进行 Pb-Cd复合污染、PAHs污染和 Pb-Cd-PAHs复合污染土壤修复植物的筛选,通过种植黑麦草,调控生物有效性影响因素对污染场地土壤进行修复。[结果]种植黑麦草70 d后污染土壤有效态 Pb的含量为375.26 mg/kg,90 d后土壤有效态 Cd含量为4.9 mg/kg,110 d后土壤有效态 B[a]P的含量为0.60 mg/kg,都低于土壤限值,能达到修复效果。[结论]黑麦草是适于复合污染土壤修复的植物。     

腐植酸钠对镉胁迫小白菜生物效应的研究

[目的]研究镉（Cd）胁迫土壤中施用不同剂量的腐植酸钠对小白菜的生物效应,探明腐植酸钠在抗Cd胁迫方面的生理作用。[方法]采用人工模拟方法制备Cd污染土壤,研究Cd胁迫土壤中施用腐植酸钠对小白菜生长发育及Cd元素吸收和累积的影响。[结果]不同程度Cd污染土壤中施用适量腐植酸钠可明显促进根系伸长生长,增加根系鲜重,增强根系吸水能力;同时增加地上部茎叶鲜重和干物质的积累,最佳施肥量为1.00～2.00g/kg。腐植酸钠可以明显降低污染土壤中Cd元素的生物有效性,减少Cd向地上部转移。[结论]腐植酸钠肥料在抗土壤重金属Cd胁迫蔬菜栽培方面具有较好的增产和抗逆效应,是一种较理想的生态肥料和土壤改良剂。     

化工污染场地植物修复研究（英文）

[目的]研究植物对复合污染土壤的修复效果。[方法]采取模拟试验,进行Pb-Cd复合污染、PAHs污染和Pb-Cd-PAHs复合污染土壤修复植物的筛选,通过种植黑麦草,调控生物有效性影响因素对污染场地土壤进行修复。[结果]种植黑麦草70 d后污染土壤有效态Pb的含量为375.26 mg/kg,90 d后土壤有效态Cd含量为4.9 mg/kg,110 d后土壤有效态B[a]P的含量为0.60 mg/kg,都低于土壤限值,能达到修复效果。[结论]黑麦草是适于复合污染土壤修复的植物。     

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。     

黑麦草对土壤中Cd不同赋存形态的吸收规律

通过在3种典型土壤中种植黑麦草的盆栽实验,研究了黑麦草吸收镉量和土壤中镉负荷及土壤镉赋存形态的相关关系。结果表明,随着镉负荷增加,黑麦草吸收镉量明显增加。在3种土壤中黑麦草吸收镉量大小顺序为:红壤>黄棕壤>潮土。黑麦草吸收镉量除受镉负荷影响外,与镉在土壤中的形态分布密切相关,黑麦草吸收的镉主要是土壤中的交换态镉和松结有机态镉。     

外源镉在几种典型农耕土壤中的稳定化特征

采用室内培养的方法,研究了重金属镉(Cd)在水稻土(渗育型)、黄壤、酸性紫色土、中性紫色土和石灰性紫色土5种典型农耕土壤中的稳定化过程,探讨Cd进入土壤后其有效态含量在180 d内随时间的变化特征,并利用动力学模型进行模拟,通过相关性分析,定量化描述土壤理化性质对Cd稳定化过程的影响。结果表明:有效态Cd在培养15 d内迅速下降,随后缓慢降低,外源Cd添加量≤2 mg·kg-1时,30 d后基本达到平衡,外源Cd添加量≥5 mg·kg-1时,60 d后才趋于稳定;平衡后,水稻土、黄壤及酸性紫色土中有效态Cd含量占加入总量的52.6%~66.7%,中性紫色土和石灰性紫色土中占33.6%~46.5%。5种动力学方程中,以二级动力学方程模拟外源Cd的稳定化效果最好,以该方程拟合所得的稳定化平衡含量和表观速率常数可用来表征Cd进入土壤后的稳定化过程。相关性分析表明,Cd在土壤中的稳定化过程与土壤性质密切相关,表现为p H值、CEC和有机质含量较高的土壤中有效态Cd含量较低,高p H值、高CEC和高有机质含量对平衡时的Cd含量有显著抑制作用,且以p H对Cd稳定化速率和平衡含量的影响最大。     

蚯蚓对黑麦草在土壤体系中镉迁移影响的研究

[目的]探讨蚯蚓在高浓度镉污染土壤植物修复中的作用,以便为进一步利用蚯蚓改善植物修复技术提供理论依据.[方法]以灰漠土为供试土壤,在两种Cd浓度(200和500 mg/kg)处理下,模拟高浓度Cd污染土壤,设置了接种不同数量(10、30和50条)蚯蚓和不加蚯蚓的对照处理,并种植黑麦草以研究高浓度Cd污染土壤中不同数量蚯蚓活动对黑麦草富集Cd的影响.[结果]加入蚯蚓提高了黑麦草的生物量,在2个浓度的处理中加入10条蚯蚓黑麦草生物量增长最大,分别为对照的135.8;、146.3;.在200 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部和地下部Cd浓度,30条蚯蚓对黑麦草地上部Cd的富集影响最大.在500 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部Cd浓度,但对地下部Cd浓度影响不显著.[结论]蚯蚓活动不仅能促进黑麦草生物量的增长,而且能促进黑麦草对Cd的吸收.     

土壤环境质量基准中Cd限量指标的推算

以采自福建省主要城市郊区耕地表层土壤和相应蔬菜可食用部分Cd含量的数据为依据,提出一种土壤环境质量基准中有害元素限量指标的推算方法.整个推算过程包括指标类型选择、高风险指示作物确定和限量推算3个步骤.与土壤Cd全量相比,二乙三胺五乙酸(DTPA)-CaC l2-三乙醇胺(TEA)提取的有效Cd能更好地预测土壤Cd的生物有效性,因此选择DTPA提取的土壤有效Cd作为土壤Cd的指标类型.在15种供试蔬菜中,空心菜可食用部分对土壤Cd的富集能力最强,同时又是本区域消耗量最大的蔬菜之一,因此将其定为高风险指示作物.根据空心菜含Cd量与土壤有效Cd含量之间的回归方程推算出来的土壤有效Cd的限量为0.1 mg.kg-1.通过土壤有效Cd与全Cd之间的回归方程可推算出相应的全Cd限量为0.6 mg.kg-1.     

模拟酸雨对灰潮土中铅、镉的浸出特性研究

为了研究酸雨作用下灰潮土铅、镉的释放规律。通过对采自田河村(S1)及河口大桥(S2)灰潮土样品进行模拟酸雨淋溶试验,研究了湖北省孝感地区灰潮土中铅、镉的浸出特性。720 ml的模拟酸雨淋洗后,pH值4.5的模拟酸雨使供试灰潮土镉累积浸出比正常降水增加19.5%(S1)和60.9%(S2),使铅的浸出增加87.7%(S1)和12.9%(S2);pH值3.5的模拟酸雨使灰潮土镉累积浸出比正常降水增加45.6%(S1)和80.3%(S2),使铅的浸出增加183.7%(S1)和424.7%(S2);土样S2的总镉和总铅的含量都要比S1土样高,pH值3.5下呈现出镉和铅累积浸出量也较大。镉的浸出随着淋洗液pH值降低淋出量逐渐增加,铅的浸出则在pH值3.5时出现显著增加。镉与铅都随着酸度增加和淋溶量的增加而逐渐浸出。     

不同土壤镉提取方法预测稻米富集镉性能评估

为筛选土壤镉(Cd)有效态提取方法并建立其与稻米Cd污染之间的累积模型,采用大田协同采样方式收集了土壤-水稻140对样品,分别研究了土壤Cd总量及土壤溶液Cd含量和化学浸提(醋酸HAc、复合有机酸、乙二胺四乙酸EDTA、CaCl2)、梯度扩散薄膜(DGT)技术提取的Cd含量与水稻糙米Cd含量的相关性,以评估不同提取方法预测稻米Cd累积模型的可行性。结果表明,研究区所在的长株潭地区存在较为明显的土壤及稻米Cd污染风险,EDTA提取Cd含量与土壤Cd总量显著正相关,模型拟合决定系数R2达到0.908 4,以总量预测稻米Cd污染存在37.2%~39.8%的误判率,0.01 mol·L^-1CaCl2提取的土壤Cd有效态含量存在明显的适用范围限制,在0.04~0.13 mg·kg^-1范围内,效果明显差于其他数据区域,模型决定系数R2仅为0.006。DGT技术能较好地预测稻米对Cd的吸收富集性能,且能区分土壤库供给能力差异对稻米富集Cd的影响,与传统化学浸提方法比较,DGT技术提取的土壤Cd有效态含量与稻米Cd含量具有更好的相关性(R^2=0.585 4,0.900 9),是预测稻米富集Cd较为理想的土壤有效态提取方法。     

施用锰肥对根际土壤锰有效性及小麦镉吸收转运的影响

为探究施用锰肥对重度污染土壤中小麦Cd吸收的影响，采用盆栽试验，研究了施加不同浓度（13、26、66 mg·kg^-1）和不同种类（常规锰肥、缓释锰肥）锰肥对根际土壤Cd、Mn有效性和小麦Cd、Mn吸收转运的影响。结果表明：施用锰肥可显著增加土壤有效态Mn含量，且缓释锰肥在小麦生长后期对土壤Mn的供给显著高于常规锰肥。与对照（不施锰肥）相比，常规锰肥在小麦生长前期使土壤有效态Mn含量增加了8%~61%；缓释锰肥在小麦生长后期使土壤中有效态Mn含量增加了6%~105%。施用常规锰肥显著增加了小麦拔节期根部Mn含量，而施用缓释锰肥在小麦灌浆期和成熟期显著增加了小麦根部Mn含量。施用锰肥处理显著降低了小麦拔节期和孕穗期根部Cd含量和成熟期地上部Cd含量。所有处理中，仅施用中、高浓度常规锰肥和中浓度缓释锰肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量，降幅分别为14%、27%和17%。相关性分析显示，在小麦全生育期，小麦根部Mn含量与地上部Cd含量、小麦根部向地上部Cd转移系数均呈负相关关系。研究表明，施用锰肥可通过增加土壤有效态Mn含量，促进小麦根部Mn吸收，从而抑制小麦根部Cd吸收，减少小麦根部Cd向地上部的转运。在中、重度Cd污染土壤中，单施锰肥不能保证小麦的安全生产，需要同时采取更多有效措施或综合农艺技术，进一步降低Cd在小麦籽粒中的积累。     

耐镉细菌与土壤胶体作用对镉形态的影响

【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态〉可还原态〉弱酸可溶态〉可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态〉残渣态〉弱酸可溶态〉可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。     

秸秆还田配施无机改良剂对稻田土壤镉赋存形态及生物有效性的影响

以成都平原德阳市旌阳区Cd污染稻田土为研究对象,通过大田试验研究了秸秆还田下配施无机改良剂对污染稻田土壤Cd形态分布特征及水稻生物有效性的影响。结果表明,秸秆(油菜秆、小麦秆)配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用均显著降低水稻糙米Cd含量,其中油菜秸秆配合海泡石效果较优,降低幅度为36.75%;油菜秸秆配合改良剂(海泡石、石灰、钙镁磷肥)施用提升了茎秆Cd含量(31.46%~140.73%),可能会影响秸秆还田利用。对土壤可交换态Cd含量影响表现为:水稻分蘖期,小麦秸秆配合石灰处理降低50.47%,效果较佳;水稻成熟期,小麦秸秆配合钙镁磷肥处理降低58%,效果较优。回归分析结果表明,土壤Cd形态由有效性较高的形态(可交换态)向有效性较低的形态(铁锰氧化物结合态、有机结合态等)转化,有助于减少水稻根系对Cd的吸收,降低糙米Cd的累积。综上,在抑制土壤活性态Cd,降低水稻Cd积累方面,油菜秸秆还田配合海泡石和小麦秸秆还田配合石灰效果均较优。