牛粪与秸秆配施对棕壤镉赋存形态及油菜吸收镉的影响

为修复受重金属镉污染的农田土壤,控制镉由土壤向地上部转运,采用盆栽试验,研究了牛粪与秸秆不同配比(秸秆与牛粪碳含量比1∶1,1∶2,1∶3和1∶4)对棕壤理化性质、土壤中重金属Cd赋存形态的影响,并采用差速离心与化学试剂提取法分析重金属Cd在油菜亚细胞的分布及其存在的化学形态,探究牛粪与秸秆配施对油菜中Cd分布及形态的影响。结果表明:与对照处理相比,秸秆与牛粪碳含量比1∶1,1∶2,1∶3处理的土壤pH值分别增加0.76,0.88,0.74个单位,阳离子交换量分别提高1.03,1.57,0.62cmol·kg~(-1);秸秆与牛粪碳含量比1∶2配施处理的土壤可交换态Cd所占比例较对照相比降低4.14%,残渣态Cd所占比例增加8.21%。秸秆与牛粪碳含量比1∶1,1∶2,1∶4配施处理的油菜根部细胞器中Cd所占比例与对照相比分别降低2.17%、2.39%和1.30%。根部乙醇提取态Cd所占比例与单施秸秆处理相比分别降低9.78%,16.44%和13.48%,与单施牛粪处理相比分别降低6.95%、13.61%和10.65%。上述结果表明,从食品安全角度考虑,秸秆与牛粪碳含量比1∶2配施处理效果最佳。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

牛粪与秸秆配施对棕壤镉赋存形态及玉米吸收镉的影响

以受镉(Cd)污染的棕壤为供试土壤,采用盆栽方法,研究牛粪与秸秆不同配比对土壤Cd形态及作物吸收Cd的影响。结果表明:(1)与对照相比,牛粪与秸秆氮含量比1∶1,3∶1,5∶1的3个处理分别使可交换态Cd含量下降34.39%,28.04%,20.11%,使有机结合态和残渣态Cd含量显著增加。土壤中可交换态Cd含量与pH呈极显著负相关关系,而残渣态Cd含量与pH呈极显著正相关关系。(2)与对照相比,牛粪与秸秆氮含量比1∶1,3∶1,5∶1的3个处理使土壤pH分别提高0.36,0.17,0.16个单位。(3)牛粪与秸秆配施降低了玉米各部位对镉的吸收,并使Cd主要积累在玉米的根、茎、叶部位,降低了籽粒中Cd含量。牛粪与秸秆氮含量比1∶1,3∶1,5∶1的3个处理使籽粒Cd含量浓度分别减少79.64%,72.70%,56.38%。     

牛粪与秸秆配施对玉米体内镉积累及亚细胞分布的影响

以受镉(Cd)污染的棕壤为供试土壤,采用盆栽试验的方法,研究牛粪与秸秆配施对玉米各部位Cd吸收、转运及Cd在各部位亚细胞分布的影响。试验设6个处理,分别为对照处理(CK)、单施秸秆(S)、单施牛粪(M)、牛粪与秸秆含氮量比1∶1(SM1)、牛粪与秸秆含氮量比3∶1(SM3)、牛粪与秸秆含氮量比5∶1(SM5)。结果表明,与对照相比,SM1处理根部吸收Cd的含量下降了46.2%;SM1和SM3处理玉米叶部Cd吸收量与对照相比分别下降了69.8%和61.0%,玉米茎部Cd含量与对照相比分别降低了62.6%和50.4%,玉米籽粒Cd吸收量与对照处理相比分别降低了80.0%和75.0%。与对照相比,SM1、SM3和SM5处理Cd由根部向茎叶部位的转运系数分别降低了0.37、0.21和0.17;Cd由茎叶向籽粒的转运系数分别降低了0.014、0.012和0.010。所有处理玉米各部位亚细胞组分的Cd含量均呈现为细胞壁细胞器可溶部分;在SM1处理下,Cd在根、叶、茎和籽粒四个部位细胞壁中比例与对照相比提高最多,分别提高了16.5%、10.5%、10.7%和19.3%。因此,适宜的牛粪与秸秆配比能有效降低玉米各部位对Cd的吸收和转运,提高Cd在玉米各部位细胞壁中的分布比例,牛粪与秸秆含氮量比1∶1配施有利于Cd污染地区玉米的安全生产。     

15N示踪法研究生物炭施用对油菜氮素吸收和转运的影响

以棕壤为供试土壤,采用15 N示踪法研究水稻稻壳制成的生物炭在不同用量(0,0.5%,1%,2%)下对连续种植两季油菜的土壤中氮含量、油菜产量、油菜地上及地下部分的吸氮量以及N2O气体损失的影响,并计算肥料氮的氮素利用率及其不同去向所占比例,探明生物炭施用对油菜肥料氮吸收及转运的影响。结果表明:(1)施加生物炭显著提高了第1季、第2季油菜的产量。(2)0.5%生物炭用量与对照相比,第1季油菜吸收土壤氮素的比例提高了2.0%;0.5%,1%,2%生物炭用量使第2季油菜吸收土壤氮素的比例分别提高了0.8%,2.4%,3.2%。第1季、第2季油菜叶和根对氮素的吸收随生物炭施用量的增加而增加。(3)与对照相比,施加生物炭处理显著降低了两季油菜N2O气体排放,2%生物炭用量使第1季、第2季N2O气体排放分别减少了0.30,0.10mg/kg。(4)2%生物炭用量处理与对照相比,第1季氮素利用率提高了16.3%;两季氮素利用率的结果显示,0.5%,1%,2%处理分别比对照提高了0.4%,0.7%,5.3%,其中以2%生物炭施用量效果最佳。