Arsenic-contaminated soils phytotoxicity studies with sunflower and sorghum

Background, Aim and Scope  Environmental pollution caused by arsenic (As) is a major ecological problem. There has been intense worldwide effort to find As-hyperaccumulating plants that can be used in phytoremediation—the green-plant-assisted removal of chemical pollutants from soils. For phytoremediation, it is natural to prefer cultivated rather than wild plants, because their agriculture is well known. This study was conducted to evaluate the tolerance of common sunflower(Helianthus annuus L.) and sugar sorghum(Sorghum saccharatum Pers.) for soil-As contents of 10–100 mg As kg^-1 soil, with sodium arsenite as a model contaminant. Methods  Plants were grown in a growth chamber for 30 days. Microfield experiments were conducted on experimental plots. To study the phytoremediation effect of the auxins indole-3-acetic acid (IAA) and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), we treated 1- and 3-day-old plant seedlings with water solutions of the auxins (concentrations 10^-5, 10^-7, and 10^-9 g l^-1). The soil and plant-biomass samples were analyzed for total As by using the color reaction of ammonium molybdate with As. Results and Discussion  Phytotoxicity studies showed that 100 mg As kg^-1 soil poisoned sunflower and sorghum growth by 50%. There was a linear correlation between soil-As content and As accumulation in the plants. Laboratory experiments showed that the soil-As content was reduced two- to threefold after sunflower had been grown with 10–100 mg As kg^-1 soil for 30 days. Treatment of sunflower and sorghum seedlings with IAA and 2,4-D at a concentration of 10^-5 g l^-1 in microfield experiments enhanced the phytoremediation two- to fivefold as compared with untreated control plants. The best results were obtained with 3-day-old seedlings. Conclusion, Recommendation and Outlook  (a) Sunflower and sorghum are good candidates to remediate As-polluted soils. (b) Phytoremediation can be improved with IAA or 2,4-D. (c) Mixed cropping of sorghum and sunflower may be another way of improving phytoremediation.     

陕西土壤脲酶热力学特征研究

根据土壤脲酶动力学参数与温度的关系,借助于经典酶学理论,较为系统地研究了陕西水稻土、褐土、土脲酶的热力学特征。结果表明,将整个酶促反应划分为酶-底物复合物形成和分解两个阶段分别计算其热力学函数是可行的,得到了更多酶促反应机理方面的信息;不同土样脲酶复合物形成和分解阶段的温度系数Q10、活化能Ea、活化焓ΔH、活化熵ΔS和活化自由能ΔG有明显差异;土壤脲酶的Q10范围为0.82~2.48;两阶段土壤脲酶除个别处理外Ea、ΔH1、ΔH2、ΔS均大于零,揭示出形成和分解阶段酶促反应的有序性较差,混乱度较大,需要外界提供更多能量来完成酶活性部位与反应物的互补契合以及解离,最终完成酶促反应;形成阶段ΔG1和整个反应的ΔG、ΔH均小于零,表明形成阶段和整个酶促反应为一可自发进行的放热反应,总体上不需要外界能量即可完成;各土样分解阶段的ΔG2均大于零,表明土壤类型、肥力状况等对酶促反应的复合物分解过程的可能性无显著影响,复合物分解是酶促反应的限速步骤。可见得到的热力学参数从多方面共同表征了各土样酶促反应机理上的细微差异。     

南方红壤区植被覆盖因子估算模型构建与验证

研究红壤区植被覆盖因子变化规律、构建植被覆盖因子计算模型可为该区域水土流失防治及动态监测提供科学依据。该研究基于广东省五华县水土保持试验推广站200余场降雨试验观测数据,分析了影响水土流失的各关键因子与次降雨土壤侵蚀模数(Individual Rainfall Event Soil Erosion Modulus,ISEM)间定量关系,基于中国土壤流失方程计算了系列次降雨事件不同植被覆盖度对应植被覆盖因子值,构建了植被覆盖因子值与植被覆盖度间数学模型,从点、面2个尺度对模型计算精度进行了验证。结果表明:1)ISEM随植被覆盖度增加而降低;ISEM与雨前土壤表层含水率间存在显著正相关对数关系;ISEM随坡度增加呈先增后减的变化规律;ISEM随次降雨量、次降雨侵蚀力和次降雨径流深呈显著正相关线性变化关系。2)构建了植被覆盖因子值与植被覆盖度间二阶指数衰减模型,该模型决定系数和纳什系数分别达0.947和0.876。点尺度验证结果表明90%样本模型计算值与观测值相对误差均小于0.30;面尺度验证结果表明,70%～80%的植被覆盖因子计算值相对误差不超过0.1。总体而言,该模型计算精度较为理想,但由于研究对象典型的时空尺度特征,仍需要更多观测数据对该模型进行完善和验证。研究成果可为深入理解红壤区土壤侵蚀规律、水土流失动态监测提供有益参考。     

砷污染土壤的蜈蚣草修复研究进展

本文评述了As污染土壤的蜈蚣草植物修复及其对As的解毒机制的研究进展,内容着重包括蜈蚣草对As的富集特征,As在蜈蚣草中的赋存形态、迁移及其转化,土壤以及土壤中P、Ca和K等元素对蜈蚣草吸收、转运As的影响等方面。     

城市土壤有机碳和黑碳的含量特征与来源分析

由于城市化过程中人为活动的深刻影响，城市土壤的一些性质被强烈地改变。城市土壤有机质由于来源的多样性和受到不同程度人为活动的影响，其组成和分布特征表现出异质性和多样性。本研究以南京市为对象，研究了功能区之间土壤有机碳和黑碳含量的差异。与郊区土壤相比，城市土壤的有机碳含量普遍较高。通过对有机碳组成的分析发现其中稳定的黑碳含量较郊区土壤明显偏高，且在不同功能区之间呈现差异性，体现了人为影响过程和污染来源的差别。同时发现路边绿化带土壤正受到来自交通环境的强烈影响，其有机碳和黑碳含量与其他功能区存在显著差异。不同功能区之间因人为影响的差异，土壤中黑碳含量与有机碳含量的比值表现出明显的不同，可以指示黑碳的可能来源。城市土壤环境中黑碳可能构成了总有机碳中的很大部分，这与自然土壤有明显的差别。     

湖南旱地土壤对铵离子的矿物固定与固定态铵释放的动力学研究

采用振荡平衡法和好气培养-间歇淋洗法研究了湖南省主要旱地土壤对添加铵离子的矿物学固定和土壤固定态铵释放的动力学特性。结果表明,供试土壤对添加铵离子的矿物固定速度很快,反应12小时后基本上达到了最大固定量;而土壤固定态铵的释放则非常缓慢,反应42天后仍未达到最大释放量。这一动力学特征有利于土壤对溶液中NH4+的保持,防止NH4+的环境污染,有效地为作物供氮和提高氮肥利用率。一级动力学方程能较好地拟合供试土壤对铵离子的矿物学固定的动力学资料,一级动力学方程和抛物扩散率方程均能较好地拟合供试土壤固定态铵释放的动力学资料,表现为相关系数r值较高,标准误SE值较低。     

漳州市农业土壤重金属现状、分析及防治

调查漳州市农业土壤重金属Hg、As、Cr、Cd、Pb背景值及污染现状,调查结果,漳州市农业土壤重金属背景值相对较低。其现状为,Hg、As、Cd、Pb含量高于背景值1~4倍(Cr除外),特别是Hg和As为高污染元素。按土壤类型划分,水稻土土类重金属含量高于赤红壤土类(Hg除外);按土地利用方式划分,水田>菜地>果园;按流域划分,九龙江流域农业土壤重金属含量高于非九龙江流域(Cr除外)。污染源以农业污染为主,工业污染相对较轻。     

污泥及其混合堆肥对番茄土壤性质和N_2O排放的影响

目前关于污泥及其生物质堆肥的土地利用过程中土壤性质变化和温室气体排放数据十分缺乏,难以满足农田土壤氮素保存和温室气体减排的需求。该研究通过在番茄种植过程中添加800 kg/hm2新鲜污泥(S-H)、400 kg/hm2新鲜污泥(S-L)、800 kg/hm2秸秆堆肥(VM-S)和800 kg/hm2猪粪堆肥(VM-M),开展土壤性质、无机氮形态、作物生长以及N2O排放特征的研究。结果表明:堆肥处理显著增加了土壤电导率(electric conductivity,EC)(P0.05),其中猪粪堆肥时土壤EC值最大。添加污泥和堆肥都使土壤p H值显著上升(P0.05),最终趋于中性,且VM-M对土壤酸化的抑制效果略优于VM-S。污泥和堆肥处理时土壤NO3--N浓度显著高于对照,且各处理组NO3--N浓度均随时间逐渐下降,NO3--N主要被番茄吸收,部分NO3--N从土壤上层淋溶至下层;NH4+大多数被氧化为NO3-,部分NH4+被植物吸收。在施入的无机氮量相等情况下,VM-M、VM-S、S-H处理组中番茄地上部分生物量分别为1 515、1 383、1 103 g/株,株高分别为56.8、54.5、51.3 cm,对番茄生长的促进效果为VM-MVM-SS-H,而S-H比S-L多施入的氮肥对番茄生长并未起到明显促进作用(P0.05)。与对照相比,污泥或生物质堆肥都显著提高了土壤N2O的排放(P0.05),各处理组N2O的排放均集中于施肥后的前20天,且土壤N2O的排放通量大小顺序为S-L(0.76 kg/(hm2·a))VM-M(0.95 kg/(hm2·a))VM-S(1.19 kg/(hm2·a))S-H(1.71 kg/(hm2·a))。因此,在进行污泥及其生物质堆肥的土地利用时,应考虑有机肥的种类及其施用量,以在提高作物产量的同时改善土壤并减少温室气体排放,在进行污泥的农田利用时可先将污泥与畜禽粪堆肥。     

施钾对茶园土壤钾素及平衡的影响

盆栽选取四川、重庆典型的砂岩黄壤、灰岩黄壤、酸性紫色土为供试土壤,田间选取在砂岩黄壤上生长了25年的茶园,连续5年研究了施用钾肥(硫酸钾)对茶园土壤钾库及钾素平衡的影响。结果表明:施用钾肥能显著提高土壤钾库的各类钾素,但其绝对含量都呈逐年下降的趋势。土壤中各类钾素的变化因土壤类型而异,土壤各类钾素的增量均为灰岩黄壤砂岩黄壤酸性紫色土。不施钾肥(CK)的盆栽茶树、田间茶树分别每年从土壤取走钾素0.10.g/kg。盆栽三种土壤的钾素年平均流失量分则别为0.18.g/kg(灰岩黄壤)、0.09.g/kg(砂岩黄壤)、0.07g/kg(酸性紫色土),可见种植茶树施用K肥很有必要。     

华南海岛土壤形成的地球化学

The soils in South China sea Islands(SCSI)were divided into three types,nmaely,phospho-calc soils,skeletisols and coastic solonchake,which were derived from bio-clastic and strongly calcareous sediments.In comparison with their parent materials,the phospho-Calc soils have higher contents of P,Zn Cu,Ba,and Cd,which tend to increase gradually with time,and lower contents of Mg,Ca,Sr,B,V,Pb,and Mo,which tend to decrease by degrees with time,The above-mentioned constituents in skeletisols and coastic solonchaks are similar to those in their parent materials except for P and Na,The factors affecting element distribution are mainly special bioclimate and parent material,meanwhile,resulting in the remakable influence on element distribution through soil-forming time.