污泥与施污土壤重金属生物活性及生态风险评价

将城市污泥以不同质量比施于土壤中构成污泥混合土壤,研究各污泥配比土壤中重金属的生物活性,并采用三种重金属评价方法(地累积指数法、潜在生态风险指数法、综合毒性指数模型)和黑麦草对重金属的吸收富集效果来对施污土壤中重金属具有的生态风险性进行评价。结果表明:污泥的添加使土壤中生物活性态Cd、Cu和Zn含量显著增加,对三种重金属具有活化作用,但对Pb却起到钝化作用。生态风险评价结果表明:污泥的添加使土壤中Pb呈现无污染和低生态风险;Cu和Zn呈现中度污染和低生态风险;Cd达到强度污染和重度生态风险,重金属潜在生态风险(RI)总体处于强度生态风险水平。当污泥添加比例大于6:10(污泥S3处理)时,施污土壤中重金属的综合毒性指数高于土壤对照。黑麦草对Cd、Pb、Cu和Zn的富集浓度与施污土壤中对应重金属的生物活性态含量存在显著正幂指数关系,同时黑麦草对施污土壤中Cd、Cu和Pb的富集能力大小与地累积指数法和潜在生态风险指数法对三种重金属具有的生态风险性的评价结果具有一致性。     

降雨和微肥在油菜环境下对重金属淋失的影响

通过室外油菜盆栽试验研究2种微肥(硅肥与硒肥)在不同自然降雨条件下对土壤重金属淋失的影响。从油菜苗期至角果发育成熟期,连续收集了6次自然降雨事件的淋溶液,监测了淋失液中溶解态Pb、Zn、Cu、Cd、As 5种重金属的浓度,并计算其迁移总量。结果表明,在油菜常规种植密度下,淋溶水样体积与降雨量成正比;在典型自然酸雨(pH为4.56～4.73)淋洗下,土壤中各种重金属呈现出不同的淋溶趋势:淋溶液中Zn、Cd的最高浓度出现在第1次降雨,随着降雨次数的增加,浓度都呈整体下降趋势;与之相反,淋溶液中Pb的最高浓度出现在最后1次降雨,且随着降雨次数的增加,浓度呈逐渐上升趋势;Cu的最高浓度出现在雨强最大的暴雨(110.1mm)期间,其余降雨情况下,Cu的溶出浓度基本趋于稳定;而As的淋失浓度较低,且随降雨次数的增加,有一个缓慢的下降趋势。相比CK和Si处理,基施硒肥的措施能显著降低土壤淋溶液中5种重金属的淋失总量,而基施硅肥能使淋溶液中Cd、As的淋失总量有一定程度的降低;在油菜环境下,5种重金属的淋失水溶性大小为Zn>Cd>Cu>As>Pb。     

α-氧化铝–细菌二元复合胶体对锑的吸附研究

锑(Sb)在土壤胶体微界面的吸附解吸深刻影响其迁移、转化和归趋。土壤矿物、有机物、微生物等胶体组分多结合在一起,形成复杂的矿物–有机复合体。目前,锑在单一土壤组分上的吸附研究颇多,但较少有学者关注锑在土壤矿物–有机复合胶体界面的吸附过程和机制。通过宏观吸附以及光谱学技术探究锑在典型铝氧化物–细菌复合胶体上的吸附行为,结果表明:α-Al_2O_3纳米级颗粒覆盖在蜡状芽孢杆菌表面,形成一层不完整的"矿物膜"。朗格缪尔(Langmuir)模型可以很好地拟合Sb(Ⅴ,Ⅲ)的等温吸附数据(R~20.98);α-Al_2O_3对Sb的吸附量远大于细菌;Sb在Al_2O_3–细菌复合胶体上的吸附不符合"组分相加"原则,存在显著的促进效应。扫描电镜-能谱分析显示Sb主要结合在复合胶体的矿物组分上。X-射线光电子能谱结果表明铝羟基、羧基和氨基参与了Sb的吸附,且细菌会抑制Sb(Ⅲ)在α-Al_2O_3表面的氧化。本研究证实,细菌不仅影响锑在矿物界面的吸附量,还影响其氧化还原反应,因此,在预测锑在土壤中的形态转化、迁移和归趋时必须考虑矿物–微生物相互作用。     

复合重金属胁迫对玉米和高粱成苗过程的影响

通过室内土培试验，研究了不同浓度处理水平的Cd、Pb、Cu、Zn、As几种重金属对玉米Zea mays和高粱Sorghum vulgare成苗过程的影响。结果表明，在土壤环境质量二级标准上限值处，复合重金属对玉米、高粱的苗长和根长抑制均达到了极显著程度，当超过土壤环境质量三级标准后根长几乎被完全抑制。同时发现，玉米和高粱生理生化指标的变化与土壤重金属浓度之间存在一定的相关性。生长在铅锌尾矿和矿毒水污染土壤中的玉米和高粱受毒害作用也极其显著，高梁的抗性比玉米强。以酶活性为参考指标，可以将土壤环境质量二级标准上限值拟设定为土壤中5种重金属对玉米和高粱产生明显生理毒性效应的临界浓度值。     

种植模式对南方旱地重金属含量及其迁移规律的影响

以玉米和大豆为试验材料, 研究了单种、套种对土壤重金属含量及迁移转化规律的影响。试验结果表明, 试验区土壤中Pb、Cd和Zn含量均超过土壤环境质量二级标准(GB 1518-2008).套种时, 非根系和根系土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Fe和Mn含量呈下降趋势, 但与单种无显着性差异, 种植模式对土壤重金属形态影响显着不同, 且根系土壤与非根系土壤差异显着。根系土壤和非根系土壤中Zn、Cu、Fe和Mn以残渣态为主, 占50%以上, 而Pb以铁锰结合态为主, 非根系土壤中铁锰结合态Pb的比例约为40%,而根系土壤约为50%.根系土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd的比例分别占土壤中Cd总量的14.01%~15.82%和9.56%~9.90%,与根系土壤相比, 非根系土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd的比例分别高0.63~0.85倍和1.38~1.48倍。研究还发现, 大豆和玉米对Pb、Zn、Cu、Cd、Fe和Mn吸收富集能力显着不同, 且种植模式对植物吸收富集重金属能力也有显着性影响。在试验区土壤中种植大豆和玉米, 重金属在土壤-植物系统中的迁移率都比较高, 从而使作物可食部分重金属含量较高, 大豆中Pb和Cd含量分别超标48.0~53.5倍和24.8~30.8倍, 玉米中Pb和Cd含量分别超标47.2~51.8倍和9.7~15.8.所有试验结果显示, 在试验区种植粮食作物存在较大的健康风险, 且水改旱不能实现试验区土壤重金属污染治理的目的。     

内蒙古盐沼浮游动物多样性指数与环境关系研究

连续多年对内蒙古沙漠盐沼的桃力庙-阿拉善湾海子和红碱淖尔湖泊浮游动物多样性与环境因子关系进行调查研究.浮游动物调查方法依据《内陆水域渔业自然资源调查手册》进行;多样性评价采用均匀度、丰度和多样性指数计算;与环境相关性采用SAS9.0软件分析.结果表明:在内蒙古沙漠盐沼湿地,Ca2+/Mg2+值、离子系数(M/D)、总硬度与浮游动物多样性指数显著相关,是重要的生态指标,是浮游动物多样性及生态分布的限制因子.     

深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟

为探讨深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗特性,采用Hydrus-2D软件,建立深层坑渗灌双灌水器条件下的土壤水分运动模型,并通过机理试验对比分析,推求模型参数.结果表明:水平、垂直向上以及垂直向下3个方向湿润锋的拟合结果和实测结果的误差分别为1.28％,3.73％和4.04％,观测点土壤含水量拟合结果与实测结果的平均误差为9.1％,说明所建模型模拟的湿润锋和土壤含水量精度较高.在此基础上,采用该模型分析了湿润体内的土壤水分运动过程,结果表明,随入渗时间的增加,土壤水分运动速度逐渐变慢.     

兴安落叶松原始林生态系统碳密度与碳储量研究

选择大兴安岭杜香-兴安落叶松林、杜鹃-兴安落叶松林、柴桦-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和藓类-兴安落叶松林5种原始林的林木、下木植被、枯落物、木质残体4种碳库层、林木各器官采用野外实地取样与室内实验分析相结合的方法分别进行碳密度和碳储量的研究。结果表明:1)林木器官碳密度大小序列为树干>树根>树皮>树枝>树叶,分别占林木总碳密度的54.89%,21.98%,10.76%,9.65%和2.72%。2)5种林分类型碳密度大小依次为草类-兴安落叶松林型(83.992 4 t/hm2)>杜鹃-兴安落叶松林型(54.788 8t/hm2)>藓类-兴安落叶松林型(50.612 1 t/hm2)>杜香-兴安落叶松林型(49.396 4 t/hm2)>柴桦-兴安落叶松林型(48.587 8 t/hm2),得出兴安落叶松原始林生态系统平均碳密度为57.475 5 t/hm2。3)研究区内兴安落叶松原始林生态系统总碳储量为2.840 3TgC,各碳库层的空间分布序列为林木层(2.054 3 TgC)>枯落物层(0.349 5 TgC)>下木植被层(0.231 6 TgC)>木质残体层(0.204 9 TgC),分别占生态系统总碳储量的72.33%,12.31%,8.15%和7.21%。     

盐沼湿地浮游植物多样性与环境关系研究

对鄂尔多斯高原盐沼湿地浮游植物多样性进行调查研究,并对浮游植物多样性与该盐沼湿地生态环境因子关系进行研究。结果表明：桃—阿海子浮游植物丰度指数（d）、多样性指数（H＇）与pH值、盐度表现出高度正相关,与碱度、离子系数、总硬度表现出负相关关系,均匀度指数（J）都与离子系数、钙镁比值表现出高度正相关性。红碱淖浮游植物多样性指数（H＇）、丰度指数（d）都与离子系数、总硬度、钙镁比值表现出显著的相关性,均匀度（J）与碱度、离子系数、总硬度、钙镁比值表现出高度的相关性。盐度不是决定浮游植物种类组成和分布的惟一生态因子;离子系数（M/D）是一项重要的生态指标,浮游植物与离子系数、总硬度、钙镁比值相关性高,是因为鄂尔多斯高原盐沼湿地湖水碳酸根离子含量高,形成碳酸钙沉淀,湖水钙离子含量普遍偏低,成为限制浮游植物生态分布的关键因子。     

高原生态条件下23份大葱资源的农艺性状与产量形成

为了探究高原生态条件下大葱植株的农艺性状及其与产量之间的关系，以青海省引进的23份大葱资源为试验材料，统计测定其根系强弱、叶片挺直度、叶姿等13项质量性状和产量、株高、株幅等9项数量性状，并进行相关分析、主成分分析、通径分析、回归分析等多重分析。结果表明：大葱资源的13个质量性状的遗传多样性丰富，其多样性指数在0.18～1.03之间；9个数量性状变异丰富，其变异系数范围为9.07%～260.09%。相关性分析表明，大葱产量与单株叶数极显著负相关，与株高、假茎长、叶横径、株幅正相关。主成分分析提取3个主成分，主成分1为低产型品种形态因子（单株叶数、叶片长和分蘖数），主成分2为高产型假茎因子（假茎横径和假茎长），主成分3为高产控制因子（产量和株高）。通径分析表明，单株叶数对产量产生负向直接影响，株高对产量产生正向直接影响，分蘖数通过影响其他性状对产量产生负向间接影响。结合回归方程，确定单株叶数和株高为影响大葱产量的主要因子，可以作为青海高原大葱高产育种的重要指标。