不同浓度条件下玉米吸收菲的水培实验研究

通过水培实验模拟了不同浓度条件下玉米对多环芳烃(菲)的吸收情况。结果表明,在所设定的0.5￣4.0 mg.L-1菲浓度范围内,培养14 d时玉米根和茎叶中菲的含量分别为0.547￣3.512 mg.kg-1和0.037￣0.320 mg.kg-1,其含量随着污染浓度的增高而增大。玉米茎叶中菲的含量远远小于根中菲的含量。水培条件下,玉米茎叶中的菲主要来自于根部的吸收,从空气中吸收的量较少。在低浓度条件下,玉米茎叶对菲富集较慢,高浓度则较快;玉米根对菲的富集能力则随着污染浓度的升高而降低。一定时间后玉米茎叶和根分别对菲的富集能力趋于一致。     

不同条件下小麦根系吸收菲的动力学参数变化

为揭示植物根系吸收多环芳烃(PAHs)的生物化学机制,建立疏水性有机污染物的植物根系吸收数学模型,并为科学预测农作物的污染风险提供依据,采用水培方法研究了不同温度、pH、培养时间以及地上部分去除与否条件下小麦根系吸收菲的动力学参数的变化规律。结果表明,在15~30℃范围内,小麦根系菲吸收的Km(米氏常数)、Vmax(最大吸收速率)随着温度的升高而增大,Km、Vmax与温度的关系满足指数函数关系;当温度达到35℃时,Km和Vmax的值均出现了下降;在pH为3.00~8.00时,小麦根系对菲的亲和力随着pH的升高而降低,pH为5.50时Vmax达到最大值;幼苗期小麦根系对菲的亲和力随着苗龄的增加而增大,Vmax随着苗龄的增加而减小;活体根和离体根的菲吸收动力学差异不明显。研究显示,温度、pH、苗龄均能显著影响小麦根系菲吸收的动力学参数。     

可溶性有机物对玉米根部菲与芴吸着与吸收过程的影响

在水培玉米幼苗的暴露实验中.控制溶液中可溶性有机物(DOM)的浓度水平(0、0.5、1、2、5、10mg·L),观察其对水培溶液中多环芳烃(芴与菲)生物有效性的影响.通过控制洗脱条件.将根部多环芳烃分为弱吸着(氯化钙提取)、强吸着(甲醇提取)与吸收(索氏提取)3种不同的形态.结果表明,短期暴露(4 d)后,培养液中多环芳烃浓度迅速下降至起始浓度的10%左右,玉米幼苗对菲的吸收强于对芴的吸收,而吸着量相似.大部分以强吸着态存在于根表.低浓度可溶性有机物(小于2 mg·L-1)的加入有助于芴与菲在根表的吸着,浓度继续增大时,对吸着过程则产生抑制作用;吸收量随可溶性有机物浓度的升高而增大,逐渐趋于稳定.吸着与吸收总量在DOM浓度约为1 mg·L-1时达到最大值,之后随DOM浓度增加而下降.     

锌胁迫下大叶落地生根富集规律及生理响应

通过水培大叶落地生根植物,研究其在锌胁迫下对锌吸收富集规律以及叶绿素、类胡萝卜素和丙二醛变化情况.实验结果表明:锌在大叶落地生根植物体内主要富集根部;茎叶锌含量与根部锌含量比值均小于1,在第60天时各浓度组均大于0.5,一定时间培养下植物体内对锌有一定转运能力;锌在低浓度时在一定时间内对植物生长起到促进作用,锌较高浓度...     

水溶性有机碳对玉米根部Cu吸收过程的影响

采用水培试验方法，将玉米根部环境设定一系列不同的Cu和水溶性有机物(Dissolved organic matter，DOM)浓度条件，研究Cu在玉米根部的吸附和在玉米植株中的积累变化，同时以水和MSCh二级提取方法探讨Cu在玉米根部的结合状态。结果表明，附着在玉米根表与根际分泌物结合的Cu很容易受水相DOM存在的影响。与根部吸附位结合的Cu则不易被水相DOM竞争。植物根对Cu的富集浓度超过茎叶，两部分富集量均随暴露溶液Cu浓度的增加而增加，但茎叶中Cu的富集量与暴露Cu浓度呈非线性相关。根内富集Cu与根表吸附位结合Cu呈现良好的对数线性相关。在相同Cu暴露浓度条件下，DOM对植物组织中富集Cu量影响更加不显著。试验发现作为一种有机配位体，DOM暴露浓度较高时对Cu由根表吸附位进入玉米内部这一过程有负作用。     

EDTA对黄菖蒲和马蔺Cu吸收积累的影响

采用水培的方法研究了乙二胺四乙酸（EDTA）对2种鸢尾属Cu富集型植物（黄菖蒲、马蔺）对Cu的吸收和积累的影响。结果表明：在0.55 mmol·L-1（35 mg·L-1） Cu胁迫下加入EDTA（0.28,0.55 mmol·L-1）能够显著促进植物体对Cu的吸收,并促进Cu向地上部的转移,同时黄菖蒲、马蔺的地上和地下生物量也显著增加,缓解了Cu对2种植物生长的抑制作用。黄菖蒲和马蔺地上部脯氨酸（Pro）含量升高、MDA含量降低,也进一步表明一定浓度的EDTA能够减轻Cu对植物的毒害。但是,当溶液中EDTA浓度大于0.55 mmol·L-1时,其效果不明显,表现为抑制Cu在根部的吸附,进而降低Cu向地上部的转移,但与低浓度EDTA处理相比,高浓度EDTA（1.10 mmol·L-1）下的两种植物生物量显著下降,表明高浓度EDTA会产生毒害作用。     

天然有机酸强化伴矿景天提取镉的潜力与机制

为探究天然有机酸对伴矿景天吸收和富集Cd的影响,采用土培盆栽试验方法,以伴矿景天组培苗和扦插苗作为2种供试景天苗,并设计不施强化剂处理和基施5 mmol·kg^-1柠檬酸、基施5 mmol·kg^-1苹果酸2种强化剂施用处理,监测了土壤pH、有效态Cd含量和伴矿景天生物量、Cd含量及根系微区Cd²⁺吸收速率。结果表明：与不施强化剂的对照组相比,基施5 mmol·kg^-1柠檬酸或苹果酸均可以降低土壤pH,提高土壤有效态Cd含量,有效促进伴矿景天的生长以及提高根部微区Cd²⁺吸收速率,分别使伴矿景天组培苗地上部Cd富集量提高了90.4%和61.6%,扦插苗地上部Cd富集量提高了73.8%和34.5%。强化方式相同时,伴矿景天扦插苗的生物量和地上部Cd含量显著高于组培苗。研究表明,基施5 mmol·kg^-1柠檬酸是强化伴矿景天修复Cd污染农田土壤的有效方法,扦插苗在Cd污染土壤的生长适应性与修复效率方面较组培苗表现得更好。     

汉扬氨基酸灌根液肥的适用及效果

汉扬氨基酸灌根液肥为植物生长营养剂,由根部促进植物生长,有利于植物更好地吸收土壤中的各种中量、微量元素。能促进植物生长过程中所需成分的分解和合成,具有施肥、促进植物生长的显著作用,同时具有抑制植物的病虫害等多样化功能。能有效分解土壤中的氨及硫化氢,改善土壤微环     

毛茛对富营养化水中多环芳烃的修复作用及机理

以菲为多环芳烃（PAHs）代表物,采用水培体系,研究了毛茛（RanunculusjaponicusThunb.）对富营养化水中菲的修复作用。结果表明,供试植物（毛茛）对水中菲有很好的修复效果,168h后,水中菲去除率达82%;与无植物对照相比,毛茛作用下菲的降解速率常数（K）增大96.7%,半衰期则缩短49.2%。毛茛明显吸收水中菲。实验条件下,0～168h,毛茛的菲含量先快速升高,48h时菲含量达到峰值（117.4mg·kg^-1）,而后趋于降低;0～168h,毛茛对水中菲的富集系数（PCF）则先升高而后趋于稳定。与无植物对照相比,毛茛对水中菲去除的促进作用主要来自植物本身的积累和代谢,而微生物的贡献甚微。同时,实验条件下,毛茛对水中氮（N）、磷（P）等也有很好的修复效果,168h后,水中N的去除率达89.6%,P元素则未检出。     

硅酸盐细菌促进玉米生长的生理机制

采用土培与水培试验相结合的方法研究了硅酸盐细菌促进玉米生长的生理学机制。结果表明，硅酸盐细菌可以增加玉米的生物量和含水量；叶片中叶绿素的含量比对照高20％以上。硅酸盐细菌还能提高植物体内的硝酸还原酶(NRA)和ATPase的活性，促进植物对N素的吸收和利用。硅酸盐细菌处理可降低介质中的pH，从而有利于介质中养分的活化与迁移。     

生物质炭对紫色土耕地土壤中溶解性有机物含量和组成特征的影响

选取位于长江上游低山丘陵区的四川盐亭石灰性紫色土和重庆忠县中性紫色土的两种典型耕地(旱地和菜地)土壤,添加0.5%~3.0%生物质炭并经过老化作用,研究生物质炭添加对土壤中可水提的溶解性有机物(DOM)性质的影响。DOM的含量与组分特征分别以溶解性有机碳(DOC)浓度和光谱学特征参数表征。结果表明,石灰性和中性紫色土旱地不添加生物质炭的对照土壤中DOM的平均含量分别为43、65 mg DOC·kg~(-1),相应菜地的对照土壤分别为110、105 mg DOC·kg~(-1);加炭后DOM含量随投加量呈非单调性变化。石灰性和中性紫色土菜地土壤DOM的芳香性和腐殖化程度明显高于旱地土壤。三维荧光光谱的平行因子分析表明,土壤DOM由两种土壤有机质源的类腐殖质组分及一种类色氨酸组分构成,菜地土壤中各组分的含量都明显高于旱地土壤,也具有更高的芳香性和腐殖化程度。综合多种光谱学分析的结果发现,加炭并经过老化后,土壤DOM的组分特征并无明显变化。     

纳米二氧化钛负载腐植酸对菲的吸附行为

为了研究腐植酸存在条件下纳米二氧化钛对水体污染物迁移的影响,提取两种代表性腐植酸(泥炭腐植酸和底泥腐植酸),研究了腐植酸存在条件下菲在纳米二氧化钛上的吸附行为。吸附实验采用批量平衡振荡法,考察吸附动力学、菲初始浓度以及环境因素(pH值和离子强度)对吸附的影响。结果表明:腐植酸负载到纳米二氧化钛的表面后,使纳米二氧化钛对菲的吸附能力显著提高,纳米二氧化钛对菲的吸附系数为6.71 L·kg-1,负载这两种腐植酸后吸附系数分别为715、348 L·kg-1,并且芳香碳含量高的腐植酸对吸附容量的增量效果明显高于脂肪碳含量高的腐植酸;负载腐植酸后对菲的吸附速率明显加快,吸附平衡时间由168 h减为48 h,并且吸附动力学符合二级动力学模型。体系的pH值和离子强度变化均能影响菲的吸附,可能与不同pH值和离子强度下附着在纳米二氧化钛表面的腐植酸结构不同有关;芳香碳含量高的腐植酸对吸附的影响作用更容易随pH值和离子强度的变化而改变,可能与其在不同条件下的结构变化有关。因此,在评价纳米二氧化钛的环境效应时,腐植酸以及环境因素的影响不容忽视。     

硼和氯化钠复合胁迫对小麦幼苗的影响

以盆栽小麦幼苗为供试植物,设定培养基质硼浓度分别为0、50、100 mg·kg^-1,氯化钠浓度分别为0、1、2 g·kg^-1,研究了硼和盐复合胁迫对植物生长的影响。结果表明,硼和氯化钠的单独胁迫均能显著抑制小麦生长;硼浓度为50 mg·kg^-1时,氯化钠加重了硼对小麦生长的抑制;硼浓度为100 mg·kg^-1时,氯化钠缓解了硼对小麦生长的抑制。硼和氯化钠的复合胁迫以及高硼胁迫使根冠比显著增大,氯化钠抑制了小麦对硼的吸收。综合来看,当硼胁迫较严重时,盐胁迫可以促进小麦增大根冠比和减少硼吸收来抵御硼毒害。     

外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

为了筛选植物修复土壤Cd污染适宜的外源有机酸,采用盆栽试验,在温室内以油菜为试验材料,在模拟重度Cd污染的土壤(原土Cd含量为0.838 mg·kg~(-1),人工喷洒CdCl_2水溶液,制备成Cd含量为4.838 mg·kg~(-1)的试验土)中加入5种有机酸:乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸,设置6个浓度:1、2、3、4、5、6 mmol·kg~(-1),以不加有机酸为对照(CK),测定了油菜收获时的土壤pH值、酶活性和油菜干物质量以及Cd累积量,并分析了土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。结果表明:1、3、4、5、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理,4、5、6 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理,3 mmol·kg~(-1)苹果酸处理,3、6 mmol·kg~(-1)酒石酸处理可显著增大土壤pH值(P0.05),草酸处理pH值与CK差异不显著;但施加有机酸对土壤酶活性的影响不明显。1、4、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理显著提高了油菜地上部干物质量,1、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理根干物质量较CK增加了1倍以上,差异显著(P0.05),4、6 mmol·kg~(-1)苹果酸处理根干物质量较CK显著增加了77.13%和88.30%(P0.05),其余处理与CK差异不显著。1 mmol·kg~(-1)乙酸处理地上部Cd累积量较CK增加了51.52%,2mmol·kg~(-1)草酸处理根系Cd累积量较CK增加了1.58倍,1 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理地上部+根系Cd吸收总量高于CK,差异均显著(P0.05);增加苹果酸量有利于提高根系Cd吸收总量,1、2 mmol·kg~(-1)酒石酸处理也提高了根系Cd累积量,但与CK差异均不显著(P0.05)。施加乙酸时,土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关,施加柠檬酸时,土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和试验结束时土壤中的总Cd量显著正相关,施加苹果酸时土壤pH值与可交换态Cd显著正相关,其余处理土壤pH值与Cd形态相关性不显著。在碱性土上种植油菜,施加5种有机酸均会增大收获时土壤的pH值,且不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。5种有机酸中乙酸最有利于提高油菜干物质量和油菜Cd累积量。     

土壤镉污染对小麦生长及镉吸收的影响

为明确小麦对镉的吸收状况,以扬麦13号为材料,采用盆栽试验,分析了不同外源镉污染水平（0、5、10、20 mg·kg^-1和50mg·kg^-1）对小麦生长状况、光合生理指标、磷含量及镉吸收的影响,并使用目标危险系数（THQ）法预估了食用该小麦籽粒对人体健康产生的风险。结果表明,低浓度的外源镉（<10 mg·kg^-1）未显著影响小麦的生长速率、各部位生物量、光合生理指标和小麦各部位的磷含量。但当外源镉浓度增大时,小麦生长速率受到抑制。当外源镉浓度>20 mg·kg^-1时,小麦生物量、蒸腾速率及磷含量显著降低。小麦各部位的镉含量及籽粒中镉的THQ值都随镉污染水平的增大而增加,各污染水平下THQ值均大于1,且儿童的THQ值大于成人。研究结果显示,虽然中、低浓度的外源镉不会对小麦生长造成显著的影响,但在该环境中生长的小麦籽粒中的镉含量仍然会对人体造成明显的不利影响,表明仅依靠镉对小麦的生长影响不足以说明镉对小麦及人体的危害,必须综合各个指标来讨论。     

Variation in spectral characteristics of dissolved organic matter derived from rape straw of plants grown in Se-amended soil

Straw return is an effective management practice. It not only utilizes agricultural waste but also introduces dissolved organic matter(DOM) into the soil. Selenium(Se) is an essential trace element in the human diet and contributes to the popularity of Se-enriched agricultural products in the Chinese market. Moreover, there are still some Se-enriched agricultural products that have yet to be utilized. This study investigated whether Se addition in soil caused component changes in the DOM extracted from rape straw. DOM extracted from rape straw grown in soil with four Se levels(0, 0.1, 0.5 and 1.0 mg Se kg–1 soil) was characterized by UV-Visible spectroscopy, fluorescence spectroscopy and FTIR spectroscopy. The UVvisible spectra revealed that 0.1 mg Se kg–1 soil reduced the molecular weight of DOM and caused the presence of more irreplaceable aromatic structures in the substituent groups of the DOM, while 0.5 and 1.0 mg Se kg–1 soil only reduced the DOM molecular weight. Fluorescence spectroscopy indicated that Se improved the humification degree but reduced the aromaticity of DOM. FTIR spectra proved that Se altered the contents of carboxylic acids, amino acids, alcohols and aromatic heterocycles in DOM, which were maximized in the 0.5 and 1.0 mg Se kg–1 treatment groups. We concluded that Se application could change the composition of DOM extracted from rape straw, potentially impacting the nutrient bioavailability in soil. This study provides basic data on Se-enriched rape straw utilization for eco-agriculture.     

施锌对不同品种小麦锌吸收分配的影响

为明确土壤施锌对不同品种小麦的生长发育以及养分吸收的影响，选用河南省广泛种植的10个冬小麦品种，采用盆栽试验，设置0 mg·kg^-1（Zn0）、10 mg·kg^-1（Zn10）、20 mg·kg^-1（Zn20）、30 mg·kg^-1（Zn30）4个施锌水平，研究不同施锌量对冬小麦生长发育和锌吸收利用的影响。结果表明：在北方石灰性潮土增施锌肥能够显著提高小麦籽粒锌含量，但产量构成要素、干质量及锌效率等对施锌的响应因品种而异。施锌显著增加了供试小麦整株锌含量和累积量，且在Zn20水平下增幅最大，较Zn0处理分别提高了41.4%~85.1%和19.9%~110.1%。"郑麦379""百农207""郑麦0856""周麦22"的籽粒锌含量随锌浓度增加而增加，在Zn30达到最高，较Zn0提高了43.5%、65.1%、68.2%、55.8%；"郑麦366"和"周麦27"的籽粒锌含量在锌肥10~30 mg·kg^-1时无显著差异，较Zn0处理增加了40.6%~62.3%；而其他品种小麦的籽粒锌含量在Zn20处理最高，较Zn0处理增加55.7%~92.2%。施锌后不同小麦各部位的锌累积量分配比例有明显差异，籽粒、颖壳、茎秆、根部的锌累积量占比范围分别为17.4%~49.9%、6.3%~16.0%、21.5%~46.1%、12.9%~28.7%。研究表明，"郑麦379"和"矮抗58"可作为锌高效品种；土施锌肥10~20 mg·kg^-1可以有效提高籽粒锌含量，改善小麦锌营养品质。     

不同施肥处理对陇东旱塬冬小麦产量及土壤肥力的影响

通过6 a冬小麦连作田间定位试验,研究等量氮（N）磷（P）养分投入条件下施用不同形态有机物料对陇东黄土旱塬土壤肥力及冬小麦产量、水分利用效率的影响。结果表明,氮磷化肥与不同有机物料配合施用,土壤养分及冬小麦产量、水分利用效率比氮磷配施（CK2）及不施肥（CK1）处理有进一步改善和提高。生物有机肥配施化肥处理效果最明显,2011年收获时土壤有机质、全氮、全磷、全钾较2006年分别提高15.5%、 21.4% 、14.1%和5.9%,速效磷和速效钾分别提高14.2 mg·kg^-1 和48.0 mg·kg^-1,显著高于其他配施处理;冬小麦平均产量（3 536.3 kg·hm^-2）最高,较CK2、CK1分别提高53.2%和86.7%;平均水分利用效率（11.7 kg·mm^-1·hm^-2）最高,较CK2、CK1分别提高30.2%和71.2%。因此,生物有机肥配施氮磷化肥处理在陇东黄土旱塬雨热条件下对于全面提升土壤质量具有重要意义,且该施肥处理的土壤养分状况、作物产量具有很好的一致性,可以表征土壤肥力状况及产量水平。     

施用凹凸棒石对Cd污染农田土壤养分的影响

为研究凹凸棒石黏土矿物对Cd污染农田土壤的影响,以及对植物吸收Cd的阻控作用,通过大田试验,以凹凸棒石作为化学修复剂,以Cd污染土壤为研究对象,研究了凹凸棒石修复Cd污染土壤的效果以及对作物吸收Cd的影响。结果表明:适量添加凹凸棒石对土壤速效养分无显著影响,但过量施用时(1.25 kg·m~(-2)),导致土壤碱解氮、有效磷含量分别降低6.76 mg·kg~(-1)和7.34mg·kg~(-1);添加凹凸棒石会显著提高土壤pH和CEC含量,凹凸棒石添加1.25 kg·m~(-2)时,土壤pH最高可增加0.51个单位、CEC升高6.29 cmol·kg~(-1);添加凹凸棒石会显著降低土壤有效态Cd含量,随其添加量的增加有效态Cd含量最高可降低27.66%(添加量1.25kg·m~(-2));添加凹凸棒石能显著降低作物籽粒中Cd含量,添加量为1.25 kg·m-2时,油菜籽粒中Cd含量可降低35.19%,小麦籽粒中Cd含量可降低37.29%。由于凹凸棒石的过量施用会导致土壤肥力下降,因此,在耕种农田上利用凹凸棒石进行Cd污染的化学修复,一定要控制施用量和施用频次,在修复的同时尽量不要使土壤肥力水平降低。     

不同粒径生物炭和微塑料共存对菲吸附的影响

为研究环境中生物炭和微塑料之间的相互作用对有机污染物吸附产生的影响,选取两种粒径范围[0.85~2.00 mm（L）和0.11~0.18 mm（S）]的小麦秸秆生物炭（BC）和聚乙烯微塑料（PE）,对其性质进行表征,并测定了吸附平衡溶液中溶解性有机碳的浓度和组成,研究了其单独和共存时吸附菲的行为。结果表明：同种颗粒物不同粒径间的差异主要体现在总比表面积、孔结构和表面官能团数量;SBC的总比表面积（216.32 m²·g^-1）约是LBC（2.31 m²·g^-1）的100倍,而LBC的平均孔径（8.92 nm）约是SBC（2.28 nm）的4倍;SPE的总比表面积（0.17 m²·g^-1）是LPE（0.07 m²·g^-1）的2倍多。SBC羟基振动峰（3 400 cm^-1）的强度显著高于LBC;SPE亚甲基振动峰的强度高于LPE。吸附等温线结果显示,颗粒物对菲的吸附均符合Freundlich模型（R²>0.94）;单一颗粒物吸附菲能力（lg K_f）的顺序为SBC>SPE>LPE>LBC;当生物炭与聚乙烯微塑料共存时吸附能力强于单一颗粒物,并且高于两相Freundlich模型预测值,说明菲在生物炭与聚乙烯微塑料混合颗粒物上的吸附不是独立的;同时,混合颗粒物吸附平衡溶液中溶解性有机碳的浓度和芳香度明显下降,并且溶解性有机碳浓度与颗粒物的lg K_f显著负相关,说明不同颗粒物对菲的吸附不仅受颗粒物表面性质的影响,还受溶解性有机碳的控制。