透气隔水埋体对土壤水分入渗与溶质运移的影响

为分析透气隔水(弱透水)埋体促进水分入渗与溶质运移功效,开展了不同容重(1.40,1.45,1.50,1.60 g/cm~3)透气隔水(弱透水)埋体的一维垂直土柱入渗试验,分析了不同容重的透气隔水(弱透水)埋体对土壤水分入渗与溶质分布的影响。结果表明,透气隔水(弱透水)埋体能够增加土壤累积入渗量,推动湿润锋运移,在一定范围内,随着透气隔水(弱透水)埋体容重增加,湿润锋推进速度与土壤入渗率均增加。600 min时,土壤累积入渗量相对增加7.42%～29.17%,湿润锋深度达到27 cm,入渗时间相对减少26.97%～64.27%。相比于对照组,不同容重的透气隔水(弱透水)埋体均能降低溶质向深层土壤迁移数量。Philip模型和代数模型均能描述透气隔水(弱透水)埋体土壤水分入渗过程,且Philip模型中吸渗率S和代数模型中综合形状系数α均与透气隔水(弱透水)埋体内外容重比呈正相关关系。研究结果表明透气隔水(弱透水)埋体能够通过改变上层土壤吸力分布提高水分入渗能力与溶质传输效率,实现对城市雨水径流调控和净化。     

A review of carbon isotopes of phytoliths: implications for phytolith-occluded carbon sources

Journal of Soils and Sediments - Phytolith-occluded carbon (PhytOC) is mainly derived from the products of photosynthesis, which can be preserved in soils and sediments for hundreds-to-thousands of...     

Magnetic removal/immobilization of cadmium and zinc in contaminated soils using a magnetic microparticle solid chelator and its effect on rice cultivation

Purpose

Magnetic removal techniques using functionalized magnetic nanoparticles as adsorbents have been frequently tested for use in the removal of heavy metals in aqueous solution, but seldom in farmland soil. Here, a novel magnetic microparticle solid chelator (MSC) was employed as the adsorbent for magnetic removal and/or immobilization of Cd and Zn in a paddy soil (PS), an upland soil (US), and a paddy–upland rotation soil (RS) with different degrees of pollution.

Materials and methods

MSC was applied to 14 kg air-dried soil samples (PS, US, and RS) at the dosage of 1% (w/w), and then watered, and intermittently stirred. Finally, the MSC–metal complexes were retrieved using a magnetic device (MCR treatment) or not (MC treatment), and the removal efficiency of soil Cd and Zn in MCR treatment was evaluated. After magnetic separation of MSC–metal complexes, pot experiments were performed to investigate the impacts of the magnetic remediation process on rice growth, the phytoavailability of soil Cd and Zn, and the accumulation of Cd and Zn in rice plants.

Results and discussion

The MCR treatment exhibited recovery rates of 55.4%, 49.6%, and 19.0% for MSC–metal complexes in PS, US, and RS, respectively, which brought about removal efficiencies of 2.2–12.2% for Cd and 1.9–4.6% for Zn. The MC and MCR treatments substantially decreased the availability of soil Cd, but not soil Zn; this effect was more remarkable when using CaCl₂ instead of DTPA as the extractant for determination of bioavailable metals. Furthermore, the CaCl₂-extractable Cd and Zn had a more significant relationship with Cd and Zn concentrations in rice roots. The MC and MCR treatments led to dramatic reductions in rice grain Cd of 23.9–72.1% and 37.3–63.9%, respectively, in the three soils relative to the respective controls. The MC and MCR treatments also exhibited an inhibitory effects on rice grain Zn accumulation in US (10.6% and 4.3% decreases, respectively) and RS (9.3% and 19.5% decreases, respectively), but not in PS. Moreover, the grain yield was unaffected under the MCR treatment in the three soils, and significantly increased by 29.8% under the MC treatment in US.

Conclusions

Our study suggests that MSC-based magnetic remediation technique can effectively immobilize and/or remove Cd and Zn in farmland soils, decreasing their uptake by rice plants, with no adverse effects on grain yield.

     

不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响

将石灰、赤泥和高岭土按不同比例混合(施用总量为4500kg hm-2)施加于Cd污染稻田土壤,根据混合比例不同设置CK(常规种植)、T1(1∶7∶4)、T2(3∶5∶4)、T3(4∶4∶4)和T4(6∶2∶4)共5个处理,探究不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响。结果表明:4种混施处理能够显著降低土壤有效态Cd含量,较CK相比依次降低了28.0%、40.9%、43.4%和57.4%。4种混施处理能够不同程度地降低水稻各部位对Cd的吸收累积,籽粒的Cd含量依次降低47.1%、49.2%、55.5%和81.6%,T2、T3和T4处理水稻籽粒中Cd含量达到了食品安全国家标准(G B27622017,Cd≤0.2mg kg-1)。土壤有效态Cd含量与水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量的Pearson相关系数分别为0.826、0.709、0.778和0.532,均达到显著相关。不同处理根系富集系数依次为5.03、1.83、2.22、1.32和0.90,钝化处理显著降低了水稻根系对Cd的富集能力。各处理水稻产量以及籽粒K、Mg元素含量没有显著差异,T1到T4处理Ca元素含量依次增加。综合分析,T4处理对于降低土壤中有效态Cd含量以及水稻籽粒中Cd含量效果最佳,且没有降低水稻产量和与稻米品质密切相关的K、Mg和Ca元素含量。     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益，有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明：保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏，降低团聚体周转速率，提高土壤结构的稳定性；保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量；保护性耕作可以提高耕层微生物生物量，尤其对真菌生物量影响显著；保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性，但并未改变微生物在团聚体中的分布模式；保护性耕作可提高土壤线虫多度，提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数，但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状，展望了保护性耕作今后的研究重点，以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持，推进我国农业可持续发展。     

红叶甜菜-花生和油葵-花生轮作修复土壤Cd的能力

利用生物量高的经济作物进行轮作，可在加快修复土壤Cd污染进程的同时获得一定的经济效益。本研究在长沙市望城区群力村Cd轻度污染的土壤进行冬季种植红叶甜菜、夏季复种植花生和春末种植油葵、夏季复种植花生的轮作模式试验，探究重金属修复潜力。结果表明：花生、油葵、红叶甜菜各部位Cd富集系数除花生果实外均大于1，对Cd均有较强的富集能力。油葵-花生、红叶甜菜-花生轮作模式种植一季可提取土壤Cd总量分别为40.80 g·hm^-2和53.34 g·hm^-2。红叶甜菜-花生轮作将土壤Cd含量由0.316 mg·kg^-1降至0.286 mg·kg^-1，油葵-花生轮作一季将土壤Cd含量由0.316 mg·kg^-1降至0.283 mg·kg^-1。研究表明，红叶甜菜-花生、油葵-花生轮作模式均对土壤重金属Cd有较好的修复潜力。     

基于文献计量的国际有机农业生物多样性研究现状与热点分析

为探究有机农业生物多样性这一领域的研究现状、热点与态势,基于Web of Science数据库,利用文献计量分析方法,对1986—2019年有机农业生物多样性领域研究文献的发文量、研究力量的分布及合作、期刊分布、研究热点和主题等方面进行数据挖掘和可视化分析。研究表明:检索到的文献最早发表于1996年,2005年之前此领域处于初步发展期,2005年进入稳步增长期,文献数量总体呈逐年增多的趋势。研究主要集中在欧洲和北美发达国家,如德国、美国、英国和瑞典等;发文量最多的机构是法国国家农业研究所和瑞典农业科学大学;学者Tscharntke T发文量最多,近5年Batáry P发文量较多;刊文量最多的期刊是《Agriculture EcosystemsEnvironment》《Journal of Applied Ecology》和《Sustainability》,刊文量前16的期刊中《Journal of Applied Ecology》影响因子最高(6.533)。德国和英国与其他国家合作交流频繁,瑞典农业科学大学和慕尼黑工业大学是机构合作网络的两个中心,Tscharntke T和Bommarco R等较多学者表现出紧密合作的学术形式。通过关键词共现分析发现,国际研究热点从仅关注种植模式对生物多样性影响的基础性研究,逐步拓展到不同尺度或景观复杂性对有机农业生物多样性和生态系统服务影响的应用型研究。我国研究起步较晚,发文量和篇均被引频次等与欧美国家还存在差距,但近5年发文量增长较快,具有良好的发展趋势。今后此领域仍将是全球有机农业研究和实践的热点方向,涉及多尺度、多学科交叉融合的基础性研究和地域性应用研究仍是未来研究的重点。     

甘蓝型油菜千粒重与农艺及品质性状的相关性

为大籽粒高产优质油菜品种的选育提供理论依据,以649份甘蓝型杂交油菜组合和813份甘蓝型常规油菜品系为材料,调查试验材料的植株农艺性状表现,分析千粒重与植株农艺性状及品质性状的相关性。结果表明:甘蓝型油菜的角果长度随千粒重增加呈极显著增加趋势,但一次分枝数、单株角果数均极显著减少;甘蓝型常规油菜品系的千粒重与单株产量、收获系数呈极显著正相关,但杂交油菜组合的千粒重与单株产量、收获系数的相关性极小;与千粒重5g的相比,千粒重≥5g的甘蓝型油菜株高、有效分枝位、一次分枝数、单株角果数及角粒数等性状呈明显减小趋势,而角果长度增大。千粒重与含油率、油酸呈极显著正相关,但与硫苷、亚油酸、亚麻酸均呈极显著负相关,与蛋白质含量的相关性不显著。甘蓝型油菜育种需协调改良千粒重、角果数和角粒数等多个产量构成因子,才能有效提高油菜品种的单产水平;千粒重的提高对油脂和油酸含量无不利影响。     

湖南省新化县高风险区羊布鲁氏菌病横断面研究及活羊流通网络调查

湖南省新化县近几年动物布鲁氏菌病疫情和人间病例不断增多。为掌握新化县羊群布鲁氏菌病的群体流行率,了解饲养场户、贩运户和经销商对该病的知晓情况以及羊贩运户和经销商的一般经济行为,寻找养殖环节中导致布鲁氏菌感染的风险因素,应用流行病学方法,以新化县10个乡镇现存栏羊15只以上的养殖场户为研究对象,第一阶段以场户为单位,以估计流行率为目的,以名单为抽样框,随机抽样;第二阶段在群内选择个体,以发现疫病为目的,随机或基于风险采样。将采集的血清样品,采用虎红平板凝集和竞争酶联免疫吸附垂直试验进行检测。重点调查出现动物布鲁氏菌病疫情和人间病例乡镇的养殖场,以及活羊贩运经纪人和经销商等从业人员,掌握羊群布鲁氏菌病流行情况和活羊流通情况。调查结果显示:新化县高风险区存栏羊15只以上养殖场户的羊布鲁氏菌病流行率为0(95%CI:0～2.8%);新化县羊养殖场户以小规模自繁自养为主,一般放牧于自家附近山头;出栏羊主要在县内流通,养殖场户内生物安全防护措施不到位;养殖场户的布鲁氏菌病总体知晓率为80.6%,屠宰零售商为15.2%,贩运经纪人为25.0%,职业人群自我防护差;活羊调入以省外为主,冬季调运频繁,主要流向屠宰终端,经纪人在流通环节中充当重要角色。调查结果提示:应加强活羊流通领域的检疫监管,特别是冬季,要提高监测频次;当地需坚持实行"监测+扑杀"的综合防控策略,持续开展布鲁氏菌病相关的健康宣教和行为干预,重点针对屠宰经销商和经纪人,以提高职业人群的预防意识,培养其良好的职业行为和习惯。本研究为新化县布鲁氏菌病防控提供了依据,也为全国布鲁氏菌病防控积累了经验。     

上海市规模化奶牛场布鲁氏菌病和牛结核病风险评估分级体系研究

为尽快实现上海崇明奶牛布鲁氏菌病和牛结核病(以下简称"两病")区域净化示范区净化目标,通过建立奶牛场"两病"输入性风险评估和内部风险评估模型,结合奶牛场"两病"流行史,构建了上海市规模化奶牛场"两病"风险评估分级体系;应用该体系将奶牛场划分为高、中、低风险场,为实施分类管理策略奠定基础。运用该体系,对上海市崇明区奶牛场每年开展1次"两病"风险评估分级。经过连续3年的风险分级与管理,崇明区奶牛场的"两病"净化效率得到极大提高,并使崇明奶牛"两病"区域净化示范区顺利通过国家验收,表明该体系符合上海市奶牛"两病"净化工作实际。