土壤灭菌和杀真菌剂对蚕豆生长与镉、铅累积的影响

【目的】研究重金属污染农田中的土壤微生物对蚕豆重金属累积的影响。【方法】以云南会泽铅锌矿周边重金属污染的农田土壤为基质,开展室内盆栽试验,在土壤灭菌和施杀真菌剂(苯菌灵)条件下,测定蚕豆的生长、矿质养分、镉、铅含量与累积量。【结果】杀真菌剂处理显著增加土壤碱解氮和蚕豆地上部氮的含量,降低蚕豆地下部磷和钾的含量,但对蚕豆株高和生物量影响不显著;导致蚕豆地上部的镉含量和植株镉累积量降低,降低蚕豆对镉的富集系数和转运系数。土壤灭菌处理显著降低土壤速效钾和蚕豆地下部钾的含量,降低蚕豆株高和生物量;导致蚕豆植株镉、铅含量、地下部铅累积量增加,而地下部镉累积量、地上部铅累积量下降;增加蚕豆对镉、铅的富集系数与镉转运系数,但减小铅的转运系数与生物转运因子。【结论】清除土壤微生物和抑制真菌均改变蚕豆植株的矿质养分、镉、铅含量与累积特征,影响蚕豆的生长,表明土壤微生物在蚕豆重金属耐性与累积中起着重要作用。     

重金属污染胁迫下接种AMF对玉米生长和镉铅含量的影响

通过盆栽试验,以会泽铅锌矿区污染土壤为供试土壤,玉米为宿主植物,接种会泽铅锌矿周边农田土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与优势种群摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae),研究AMF对玉米生长、矿质营养、镉铅含量与累积的影响,结果表明:接种土著AMF和F.mosseae均显著增加玉米的株高和生物量,提高植株磷钾含量与氮、磷、钾吸收量;增加玉米根际土壤球囊霉素相关蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)含量,降低土壤有效态镉、铅的含量与植株镉、铅的含量,但对玉米镉、铅累积量没有显著的影响。相关分析表明,土壤速效磷、钾含量与玉米磷、钾含量呈显著正相关,玉米磷、钾含量又与植株生物量呈显著正相关;玉米根际土壤GRSP含量与有效态铅含量呈极显著负相关,根际有效态镉、铅的含量与植株镉、铅含量呈显著正相关。可见,接种AMF改善宿主作物矿质营养,促进植株的生长;降低土壤镉铅有效态含量,从而减少作物体内镉铅的含量。结果可为重金属污染土壤的作物生产安全与农业安全利用提供理论和实践依据。     

AMF对铅锌矿区农田土壤部分理化性质、玉米生长和镉铅含量的影响

为研究重金属污染胁迫下丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）对土壤部分理化性质、玉米生长、光合生理、养分与镉铅含量的影响，以云南会泽、兰坪铅锌矿区周边重金属污染农田土壤为供试土壤，玉米为宿主植物，设置接种和不接种AMF处理，开展室内盆栽试验。结果表明：接种AMF显著增加土壤易提取球囊霉素相关蛋白（EE-GRSP）与总球囊霉素相关蛋白（T-GRSP）的含量；降低土壤有效态镉、铅含量，降幅为34.6%~79.5%；增加土壤中碱解氮和速效磷的含量，增幅为30.9%~206%。接种AMF显著增加玉米植株氮磷养分含量，增幅为17.6%~38.5%；增强叶片光合作用，提高植株生物量；降低植株镉铅含量，降幅达30.0%~68.7%。相关性分析发现，土壤T-GRSP与碱解氮、速效磷含量呈极显著正相关；EE-GRSP、T-GRSP与有效态铅含量呈显著负相关；玉米植株镉、铅含量与土壤有效态镉、铅含量呈显著正相关；玉米根系氮与土壤碱解氮含量、植株磷与土壤速效磷含量呈显著正相关。研究表明，接种AMF增加土壤球囊霉素相关蛋白含量，降低污染土壤镉、铅生物有效性，减少玉米植株镉、铅的含量；增加土壤速效养分含量，改善玉米矿质营养和光合生理，提高玉米植株生物量。     

猪粪降解液改性钠基膨润土对三种土壤中重金属有效态影响

通过培养试验,研究猪粪降解液改性钠基膨润土对土壤重金属有效态含量的影响,并通过植物盆栽试验对修复效果进行了验证,同时比较了包施与混施效果差异。结果表明,猪粪降解液改性钠基膨润土能够显著降低褐土、潮土中有效态铜含量,但施入后使3种土壤中有效态镉含量增加;在铜污染潮土、褐土中施加猪粪降解液改性钠基膨润土处理黑麦草地上部干重和鲜重都显著大于对照,且地上部铜含量都显著低于对照;包施与混施地上部干、鲜重及地上部铜含量没有显著性差异,但包施能够把施加的固定剂和被吸附的重金属移出土壤体系。     

污灌区镉污染菜地的植物阻隔和钝化修复研究

为了比较植物阻隔、化学钝化及其联合修复措施对污灌区镉污染菜地的修复效果,通过大田试验,研究施用黏土矿物海泡石、膨润土和鸡粪对普通油菜和镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理。结果表明,施用鸡粪可显著提高普通油菜和镉低积累油菜的地上部生物量,最大增产率分别为42.8%和127.8%,而施用黏土矿物则没有显著的增产作用。黏土矿物和鸡粪配合施用显著降低普通油菜地上部镉含量,最大降幅为50.5%,使其低于食品安全标准(GB 2762—2012)规定的叶菜类镉含量限值0.2 mg·kg-1;所有钝化处理均显著减少低积累品种地上部镉含量,使其符合食品安全标准要求。施用鸡粪显著降低土壤有效态镉含量,最大降幅为37.0%,而单独施用黏土矿物对土壤镉有效性没有显著影响;施用黏土矿物和鸡粪促进土壤镉由活性高的可交换态向活性低的残渣态或有机结合态转化,从而显著降低了镉的生物有效性。总之,种植镉低积累品种同时施用黏土矿物和鸡粪,即联合应用植物阻隔和钝化修复措施,可以更好地保障污灌区镉污染菜地的安全利用。     

钾硅肥施用对水稻吸收铅、镉的影响

为探讨钾硅肥施用对水稻铅、镉吸收及土壤中铅、镉生物有效性的影响,将施肥和重金属钝化修复良好结合在一起提供依据,采用盆栽试验,研究了钾硅肥施用对水稻生物量、钾素积累量、铅/镉含量和土壤中有效态铅/镉含量及其变化的影响。结果表明,钾硅肥施用可以显著提高水稻植株各部位生物量和钾素累积量,与不施钾处理相比,水稻生物量和钾素积累量分别增加了40.4%~47.0%和170.0%~252.0%;钾硅肥的施用显著降低了水稻茎、叶和籽粒中铅和镉的含量,与施用硫酸钾处理相比,水稻茎、叶、籽粒中铅和镉的含量分别降低了23.6%、35.6%、28.7%和15.6%、29.7%、26.8%,且随着钾硅肥用量的增加,水稻地上各部位铅和镉的含量显著降低,但水稻根部重金属含量并无显著差异。土壤中有效态铅、镉经过一季水稻种植后均有不同程度降低,钾硅肥处理和硫酸钾处理土壤有效铅、镉含量并无明显差异。钾硅肥的施用既满足了水稻对钾素的需求,又降低了水稻地上各部位对土壤重金属的吸收。     

几种矿物材料对Cd污染土壤中Cd形态分布及植物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料不同添加量对Cd污染土壤p H、有效Cd、Cd形态分布及小白菜生物量、Cd含量的影响。结果表明:几种矿物材料均可显著提高土壤p H,并显著降低土壤有效态Cd含量,且降低幅度随添加量的增加而增大。与对照相比,添加矿物材料后土壤p H提高0.1~0.7个单位,有效Cd含量降低9.19%~18.92%。几种矿物材料对土壤Cd形态的影响均以酸提取态和残渣态的变化较为明显,酸提取态Cd比例降低3.27%~8.68%,残渣态Cd比例升高1.35%~4.75%,添加海泡石和钠基膨润土处理的变化更为突出。小白菜地上部和根部Cd含量随矿物材料用量的增加而降低,分别较对照降低16.03%~42.95%和20.69%~50.34%,海泡石、钠基膨润土和石灰的降低效果更好。值得注意的是,除海泡石和钙基膨润土外,施用钠基膨润土、汉白玉和石灰在降低小白菜Cd含量的同时亦可造成其地上部生物量的显著降低。     

混种三叶草对青菜及小白菜重金属积累的影响

通过盆栽试验,研究了混种三叶草对青菜和小白菜镉、铜、铅、锌积累的影响。结果表明:混种后,三叶草根系和地上部分生物量均降低,但根冠比升高;青菜根系生物量降低,地上部分生物量升高,根冠比降低;小白菜根系生物量升高,地上部分生物量降低,根冠比升高。混种青菜与混种小白菜对三叶草根系和地上部分镉、铜、铅、锌影响均不相同。混种三叶草后,青菜和小白菜根系及地上部分镉、铜、铅、锌含量均减小,且差异显著。因此,混种三叶草可减少青菜和小白菜对镉、铜、铅、锌的积累,降低重金属对人类的危害。     

湖南省油菜主产区土壤养分含量与重金属污染风险评价

在湖南省油菜主产区采集56个耕层土壤样品,测定土壤主要养分与有效态重金属含量,研究土壤肥力现状及其空间分布特征,并对土壤重金属污染风险进行综合评价。结果表明,湖南油菜主产区土壤pH呈弱酸性和微酸性,普遍缺乏有机质和氮、磷、钾、硼、硫、钼,还有约一半的土壤缺少钙和镁,而铁、锰、铜、锌元素丰富,土壤综合肥力等级评价结果为一般。镉轻度、中度和重度污染的样品分别占16.1%、1.8%和1.8%,但未发现铜、锌、铅、镍污染样本。据此认为,湖南省油菜生产中应合理补充有机质和氮、磷、钾、硼等元素,同时,部分地区还需采取降低镉有效性的改土措施。     

污泥蚓粪改良沿海滩涂土壤对玉米生长及重金属吸收的影响

通过盆栽试验,研究不同施用量(0、30、60、90 g·kg~(-1))污泥蚓粪的沿海滩涂土壤对玉米生长及重金属积累的影响。结果表明:随污泥蚓粪施用量的增加,玉米株高及生物量呈上升趋势;施用污泥蚓粪处理(30、60、90 g·kg~(-1))玉米生物量分别比对照增加67.4%、68.5%、82.6%;施用污泥蚓粪处理显著增加滩涂土壤全量铜和锌;随污泥蚓粪用量的增加,酸溶态和可还原态等活性态镉、铜、铅、锌的比例均呈上升趋势,玉米植株各部位锌含量、茎叶部铜含量也呈上升趋势;施用污泥蚓粪对土壤及玉米植株各部位镉、铅含量无显著影响。     

间作对莎草与蚕豆体内铅镉锌化学形态分布的影响

通过室内盆栽实验,研究了莎草(Cyperus glomeratus L.)和蚕豆(Vicia faba L.)间作条件下两种植物体内Pb、Cd、Zn化学形态分布的变化,并进一步探讨了间作体系影响莎草与蚕豆对重金属Cd、Pb、Zn吸收累积的主要机制。结果表明:与单作相比,间作使莎草地上部生物量减少了54.55%,根部生物量减少了41.67%,叶绿素与可溶性糖含量分别减少了33.33%与36.39%;间作后蚕豆地上部的生物量提高了11.71%。蚕豆根际土壤有效态Pb、Cd和Zn含量显著降低。Pb在两种植物体内的化学形态以氯化钠提取态(FNa Cl)为主,间作使莎草地上部乙醇提取态(FE)Pb含量显著增加了23.43%,根部各化学形态Pb含量增加6.92%~17.80%;间作后蚕豆地上部活性较强的FE-Pb和FW-Pb含量显著降低了16.00%和42.60%,根部各化学形态Pb含量降低了1.32%~44.76%。Cd在两种植物体内的化学形态以FNa Cl和FHCl为主,间作使莎草地上部残渣态(FR)含量显著增加了43.45%,根部FHCl和FR含量显著增加了6.26%和30.01%;间作后蚕豆地上部FHCl-Cd含量显著降低了26.37%,根部各化学形态Cd含量降低了6.09%~68.33%;在两种植物体内的化学形态以FHAc、FW和FNa Cl占优,间作使莎草地上部FE-Zn含量显著增加了12.5%,根部各化学形态Zn含量增加5.32%~23.54%;间作后蚕豆地上部和根部各化学形态Zn含量均降低。蚕豆地上部和根部Pb、Cd、Zn均与土壤有效态Pb、Cd、Zn含量呈显著正相关,表明间作降低蚕豆Pb、Cd、Zn的含量与体系植物根际土壤有效态Pb、Cd、Zn含量下降密切相关。     

土壤灭菌和杀真菌剂对紫花苜蓿生长和重金属累积的影响

以云南会泽铅锌矿周边重金属污染的农田土壤为基质,开展室内盆栽试验,研究土壤灭菌和杀真菌剂(苯菌灵)对紫花苜蓿的生长、光合色素含量、部分抗氧化生理、重金属含量与累积量的影响。结果表明:土壤灭菌显著影响苜蓿的抗氧化生理,导致巯基含量减少54%,丙二醛含量增加44%;显著降低光合色素含量和植株的生长,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别下降27%、23%和30%,株高降低45%,地上部和地下部生物量分别减少74%和85%;土壤灭菌和施用苯菌灵均显著增加土壤有效Pb含量和苜蓿地下部Pb的含量,减少苜蓿地下部Zn的含量;土壤灭菌还显著增加苜蓿地上部Cd的含量;土壤灭菌极显著减少苜蓿对重金属的累积,植株Pb、Zn、Cd和Cu的累积量分别下降74%、78%、68%和76%;施用苯菌灵对苜蓿生长、抗氧化生理及重金属累积的影响均不显著。总之,完全消除土壤微生物明显降低了苜蓿对重金属的耐性与累积能力,土壤微生物对植物耐受重金属有重要作用。     

接种丛枝菌根对复垦矿区玉米中重金属含量的影响

采用盆栽试验方法,研究了不同培养基质条件(10cm土5cm尾矿、8cm土7cm尾矿、5cm土10cm尾矿)下,接种丛枝菌根真菌和不接种菌根(对照)两种处理对玉米的生物量及植株对重金属元素吸收的影响。结果表明,无论接种与否,植株的生物量都随覆土厚度增大而增大;接种菌根处理中,植株地上部Cr、Cd、Pb等重金属元素的含量比对照处理均有明显降低。植株地上部Pb、Zn、Cu等元素的带走量,接种菌根处理的植株均比其相应的对照处理明显增多,而植株没有表现出受害症状,表明接种菌根可以显著提高玉米植株地上部对重金属的抵抗作用。接种菌根处理的植株中Cd、Cr、Pb、Zn的带走总量均高于对照处理,但因它们绝大部分结合在根部,向植株地上部分的转运受到抑制,而减轻了对人畜的危害。     

不同钝化剂及其组合对玉米（Zea mays）生长和吸收Pb Cd As Zn影响研究

选取硅藻土、生物炭、沸石粉、石灰及其组合开展田间试验,研究它们对玉米(Zea mays)生长、玉米籽粒吸收Pb、Cd、As、Zn与土壤有效态Pb、Cd、As、Zn的影响。结果表明,除石灰粉外,施用其他3种钝化剂及其组合均能促进玉米生长,增加玉米株高、叶面积和生物量,显著提高玉米产量。4种钝化剂及其组合可升高土壤的p H值和降低土壤中的有效态Pb、Cd、As、Zn含量,与CK处理相比,施用不同改良剂导致土壤有效态Pb降低6.82%~20.46%,有效态Cd降低12.76%~28.28%,有效态As降低26.89%~48.74%,和有效态Zn降低13.88%~28.95%,其中BZD(生物炭+沸石粉+硅藻土)处理降低效果最明显,BLD(生物炭+石灰粉+硅藻土)处理次之;4种钝化剂及其组合都能降低玉米籽粒对Pb、Cd、As、Zn的吸收,其中BZD处理能明显降低玉米籽粒中Pb、Cd、As、Zn含量,较对照分别降低47.71%、95.00%、90.90%、31.41%。在原位钝化修复镉-砷-锌复合污染农田土壤时,BDZ组合的施用效果最佳。     

续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征与Cd形态分布状况研究

通过田间试验,研究间作和单作两种种植模式下植物根际土壤p H、有机质、碱解氮、速效钾、速效磷和不同形态Cd分布状况变化,考察综合因素对土壤重金属Cd形态分布状况与续断菊(Sonchus asper L.Hill)和蚕豆(Vicia faba L.)两种植物吸收Cd的影响。结果表明:随着植物的生长,单作蚕豆与单作续断菊土壤p H值没有显著变化,间作土壤p H值下降0.11个单位;间作土壤有机质比单作蚕豆和单作续断菊分别增加12.64%和20.13%;随着植物的生长,间作与单作蚕豆碱解氮含量分别显著增加139.87%、155.15%;间作与单作续断菊土壤速效钾含量接近,变幅在5%左右,单作蚕豆下降10.60%;不同种植模式土壤速效磷含量均呈现下降趋势,间作显著下降7%左右,单作蚕豆与续断菊下降量接近;各时期Cd各形态含量分布为可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机物结合态;成熟期间作Cd可交换态含量比单作蚕豆与单作续断菊分别下降21.98%、22.13%,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态含量没有差异性;间作蚕豆生物量相比单作降低了24.77%,间作续断菊生物量相比单作增加15.29%;单作蚕豆根、叶、豆荚与籽粒Cd质量分数显著大于间作蚕豆,间作续断菊地上部Cd质量分数显著大于单作,根部无差异。总之,间作增强了续断菊对Cd的吸收,降低了蚕豆对Cd的吸收。     

Zn对水稻吸收转运Cd的影响

通过探究锌(Zn)对水稻吸收、积累镉(Cd)的影响,为揭示水稻体内Zn、Cd互作机制提供理论依据。通过水培实验,研究Cd胁迫下施加Zn对水稻生物量、Cd含量、Cd积累量、根表铁膜成分、细胞壁组分及吸附解析动力学特征的影响。结果表明:与单Cd处理相比,Cd+Zn处理地上部生物量显著下降;根及地上部Cd含量、积累量显著提高;根表铁膜中Fe含量及Cd含量分别提高18.70%和29.99%;比较单Cd与Cd+Zn的细胞壁组分发现,Zn显著降低了水稻根细胞壁中的果胶及半纤维素1(HCl)成分,导致Cd+Zn处理细胞壁吸附能力下降而解吸能力增强。研究表明,Zn促进Cd在根表铁膜中Cd积累量,降低细胞壁的阻隔作用,进而促进水稻对Cd的吸收及转运。     

纳米羟基磷灰石钝化修复重金属污染土壤的稳定性研究

为评估纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite,NAP)钝化修复重金属污染土壤的稳定性,采用一次性添加不同用量(0.5%、1%、2%,W/W)的NAP进行水稻盆栽试验,研究了一年和三年后土壤性质、有效态重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)含量和水稻体内重金属含量的变化。结果表明:不同NAP施用量下土壤p H值在第一年和第三年分别显著提高了0.71~1.24和0.60~1.16,年际间p H提高幅度的差异较小,表现出较好的稳定性;第三年土壤中有效态Cd、Cu和Zn含量与对照相比降幅(62.7%~96.5%)要显著低于第一年(66.6%~98.4%),而有效态Pb含量的降幅(百分比)则略有提高,表明随着时间的延长,NAP固定土壤Cd、Cu和Zn含量的能力有所减弱,而对Pb的固定能力有所增强。添加NAP显著降低了水稻根中的重金属含量和糙米中Cd含量,糙米中的Pb、Cu和Zn含量也有所降低。糙米中重金属含量与土壤中有效态重金属含量呈正相关关系,表明NAP通过降低土壤有效态重金属来降低重金属在水稻籽粒中的累积。     

山西省典型土壤对重金属Cu、Zn和Pb等温吸附特征及应用

寻求高效廉价重金属吸附材料在污水重金属去除领域具有重要意义.本研究采用摇瓶试验,研究了山西省石灰性黏壤土、石灰性砂壤土及碱性膨润土对Cu、Zn和Pb的等温吸附效果,并利用土柱吸附试验进一步研究了3类吸附材料对污水处理厂入厂污水中重金属的实际吸附去除能力.研究结果表明,石灰性黏壤土、石灰性砂壤土及碱性膨润土对污水中Cu、Zn和Pb的等温吸附行为均可用Freundlich吸附等温线显著拟合.吸附材料对Cu、Zn和Pb的吸附作用力与吸附容量呈现石灰性黏壤土＞碱性膨润土＞石灰性砂壤土的变化趋势.石灰性黏壤土、石灰性砂壤土及碱性膨润土对3类重金属的吸附作用力表现为Zn＞Cu＞Pb、Cu＞Zn＞Pb与Cu＞Zn＞Pb,而吸附容量顺序却为Cu＞Zn＞Pb、Pb＞ Cu ＞Zn及Cu＞Pb＞Zn.石灰性黏壤土对污水处理厂接纳污水中Cu、Zn和Pb的吸附去除率为79.9％、97.7％和73.4％,碱性膨润土对相应污水重金属指标的去除率也高达70.3％、90.6％和90.6％.该研究结果可为湿地污水处理土壤的选择以及污水重金属吸附材料的选择提供一定的理论依据.     

长沙市郊蔬菜土壤重金属含量及其与土壤肥力的关系

为了解蔬菜土壤重金属含量与土壤肥力的关系,通过田间采样方法,对长沙市郊红菜园土和冲积菜园土O～20cm表土共计290个样品中Cu、Cd、Pb、Zn、CT、As、Hg7种重金属元素含量以及土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾8个肥力指标的含量进行了分析。结果表明：Cd、Pb、Zn、As4种元素含量红菜园土高于冲积菜园土,Cr和Hg则是冲积菜园土高于红菜园土,Cu在两种菜园土中含量相当;7种重金属元素含量的变异系数两种菜园土壤均以Cd元素的最大。两种菜园土中cu与cd、Ph、zn,cd与Pb、cr,Ph与zn之间均表现为显著以上正相关关系;而Hg与cu、cd之间不表现相关关系;重金属元素之间的显著相关性冲积菜园土多于红菜园土。重金属元素含量与肥力指标之间均能建立一定回归方程,且达显著以上水平;土壤有机质是影响重金属积累的主要因素。     

皇竹草(Pennisetum hydridum)对施用重金属污染的鸡粪和污泥的响应及其污染修复效应

采用土壤盆栽试验的方法,以重金属Zn、Cu、Pb 和Cd污染的鸡粪和污泥为肥料,分别与赤红壤土按1∶9的比例混合后作为栽培基质种植皇竹草,研究其对皇竹草生长发育的影响及皇竹草吸收重金属的能力。试验结果表明,通过种植皇竹草可实现对土壤中各重金属有效的提取,其中根部和茎秆是主要累积重金属的器官。各处理组的皇竹草生长状况良好,其中施肥处理对皇竹草生长具有显著的促进作用。秋季种植的皇竹草于200 d生长后,鸡粪处理、污泥处理和空白对照组的每蔸生物量分别达736.56±29.21、99.99±32.01 g和466.89±37.08 g。各处理组皇竹草对栽培基质中重金属Zn、Cu、Pb 和 Cd的提取率分别达到1.90%~4.52%、3.96%~5.72%、0.53%~1.24%和10.34%~17.14%。其中对重金属Zn、Cd和Pb吸收量在鸡粪处理组中达到最大值分别为89.74、0.68 mg和19.18 mg,而Cu吸收量在污泥处理组达到最大值为16.84 mg。可见,皇竹草能有效提取栽培基质中较高浓度的重金属,是修复重金属污染土壤的可行材料。