黄土高原刺槐林对土壤养分时空分布的影响

以不同树龄刺槐纯林林地和撂荒地作对比,研究了黄土高原刺槐人工林对土壤养分时空分布特征的影响。结果表明,刺槐林地土壤有机质、pH值、全氮、有效氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性盐基总量随刺槐树龄增加无明确变化规律,土壤全磷和交换性镁含量则呈现波动性变化;刺槐林地土壤有机质、全氮、有效氮含量随土壤深度增加按幂函数衰减,有效磷含量有递减趋势,土壤全磷、速效钾、交换性钙、交换性镁和交换性盐基总量随土壤深度增加无明显变化规律,而土壤pH随深度呈波动性变化;与撂荒地相比,刺槐林地土壤有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量及交换性盐基总量分别增加21.6%~96.8%,34.3%~160.1%,191.5%~238.4%,2.1%~24.1%,19.82%~92.71%,64.2%~80.0%,25.0%~46.5%和67.2%~89.5%,表明刺槐林对改善土壤养分状况具有重要作用。     

Single and joint toxic effects of cadmium and phenanthrene on enchytraeid Fridericia bulbosa

The toxic effects of single and joint stress of Cd (cadmium) and Phe (phenanthrene) on enchytraeid Fridericia bulbosa were investigated by natural soil tests. Mortality of single and joint stress of Cd and Phe was significant (p < 0.01) except the lowest concentration of single pollutant. There was a positive correlation between mortality and the concentration of pollutant added to soil. Also, the more exposed to single or joint Cd and Phe, the more morality. For joint pollution, Cd was the main contributive factor of toxic effects, the different concentration and interaction of Cd and Phe significantly influenced mortality (p < 0.01). The joint effects of Cd and Phe were additive, after a 14-d exposure. When Phe was 0.1 mg kg⁻¹ and 1.6 mg kg⁻¹, the interactive effects between Cd and Phe were synergistic. When Phe was 25.6 mg kg⁻¹, the interactive effects were antagonistic. It suggested that morality may be considered as a valuable and sensitive biomarker to diagnose adverse effects of Cd or Phe in soil environment.     

重金属Cd胁迫下内生真菌感染对德兰臭草种子萌发及生长的影响

【目的】 研究Cd对(E+)(E-)种子萌发、植株生长生理及植株内Cd含量的变化规律,为评价共生微生物增强植物重金属耐性和重金属Cd污染防治提供理论依据。【方法】 以德兰臭草感染内生真菌(endophyte infected,E+)与不感染内生真菌(endophyte free,E-)的种子为材料,用不同浓度的(镉)Cd对德兰臭草种子进行胁迫萌发试验,分析重金属Cd胁迫下内生真菌感染对宿主种子萌发及生长的影响。【结果】 Cd胁迫浓度低于30 mg/L时,种子萌发指标均高于对照,胁迫浓度高于30 mg/L时,种子的各萌发指标呈下降趋势,胁迫浓度达到200 mg/L以上时,强烈抑制种子萌发。随着胁迫浓度的升高,无论是幼芽还是幼根,干物质的量都呈现增加的趋势,且Cd转移系数逐渐增大。胁迫浓度低于150 mg/L时,E+的发芽率、发芽势、活力指数均显著高于同一浓度下的E-(P<0.05),且德兰臭草幼根中的重金属含量显著高于同一浓度下的幼芽(P<0.05),E-植株中的Cd含量显著高于E+植株(P<0.05)。【结论】 内生真菌的侵染有效缓解了Cd对德兰臭草种子萌发和生长的毒害作用,证实了共生微生物能增强宿主德兰臭草对重金属Cd的耐受性。     

改性玉米芯活性炭对镉的吸附性能研究

利用农业固体废物玉米芯作原料制备了活性炭,通过吸附热力学和吸附动力学过程,探讨了改性玉米芯活性炭对Cd²⁺模拟废水的吸附性能研究,以及考察了溶液pH值、活性炭投加量和温度对活性炭吸附Cd²⁺的影响。研究结果表明:磷酸改性600℃下裂解的活性炭吸附能力最好;改性玉米芯活性炭对Cd²⁺的吸附等温线更符合Freundlich模型;改性玉米芯活性炭对Cd²⁺的吸附动力学过程用准二级动力学模型能更好地拟合;经过单因素影响试验的研究表明,溶液初始pH值为6、活性炭投加量为0.01g、吸附温度为40℃时,活性炭的吸附效果最好。     

海南风吹楠对铅、镉胁迫的生长响应及综合评价分析

以1年生海南风吹楠(Horsfieldia hainanensis)为材料,设置4个铅浓度(250、500、1000、2000mg/kg)和4个镉浓度(10、25、50、100mg/kg),研究铅、镉单一胁迫对海南风吹楠生长的影响。结果表明,在镉、铅单一胁迫下,海南风吹楠的株高增长量、地径增长量、生物量、总根长和总根表面积呈上升趋势,且均在铅浓度为500mg/kg、镉浓度为25mg/kg时达到最大值,随着铅、镉浓度的增加,其各生长指标呈下降趋势;海南风吹楠的生长指标对铅、镉单一胁迫差异显著。综合评价得知,铅浓度为500mg/kg、镉浓度为25mg/kg时苗木质量最佳,能促进海南风吹楠的生长,而高浓度的铅(2000mg/kg)、镉(100mg/kg)则会对其生长产生毒害。     

田块尺度污染农田土壤铅、镉和砷含量的空间变异及其对土地利用的启示

为了探明铅冶炼污染区田块尺度下农田土壤重金属含量的空间变异及其对污染农田土壤安全利用的意义,在某冶炼厂附近一面积为4800 m2的农田用网格法采集120个0~20 cm土样,测定样品镉、铅和砷含量。研究表明,研究区土壤中存在砷、镉和铅的积累。从平均污染指数来看,以镉的积累程度最大,铅次之、砷最小。土壤全镉含量的变化范围为1.10~3.84 mg kg^-1,镉含量处于1.10~2.27 mg kg^-1之间的样品占97.50%。从重金属空间分布上看,镉和铅含量的空间分布有较高的一致性,均是研究区北部和南部含量较高,中间区域含量较低。相关分析表明,土壤镉和铅含量之间存在显著正相关(P <0.01)。根据土壤铅含量计算稳定铅时所用普通过磷酸钙的用量范围为0.312~0.419 kg m^-2,平均值为0.367 kg m^-2。根据其他研究者得到的土壤全镉含量与小麦籽粒镉含量的相关方程计算,不同方程得到的小麦籽粒镉含量结果有很大差异,较可信的小麦籽粒镉含量变化范围为0.095~0.814 mg kg^-1。采样区中部为小麦籽粒镉含量较低且铅稳定剂需要量较低区域。以上结果表明,研究区田块尺度下土壤镉含量存在较大的空间变异,且土壤镉含量的空间变异导致小麦籽粒镉含量可能存在较大的空间变异。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应

采用盆栽试验研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50 mg/kg)下,刈割次数(1次,2次,3次)对紫花苜蓿生长和Cd累积量的影响及其生理响应。结果发现,多次刈割提高了紫花苜蓿地上部分的生长速率,促进了地上部分生物量的累积,3次刈割下地上部平均生长速率可达61.6 mg/(株·d),但3次刈割显著抑制了根系的生长(P<0.05)。生长季内2次和3次刈割可以促进根系Cd吸收,增加地上部分Cd累积量,进而提高紫花苜蓿Cd富集量,单株最大镉积累量出现在25 mg/kg Cd浓度的2次刈割处理中,达到75.98 μg/株。同时,2次或3次刈割会降低紫花苜蓿相对电导率、MDA含量,增加脯氨酸含量,改善紫花苜蓿在Cd胁迫下的生理状况。综合分析表明,当土壤Cd浓度不高于25 mg/kg时,紫花苜蓿生长季内2次刈割可以提高Cd污染土壤修复效率。     

20个高羊茅品种镉耐性评价及富集特征

采用水培试验,用10μM Cd~(2+)对20个高羊茅(Festuca arundinacea)品种进行处理,采用隶属函数值法和聚类分析法对其镉耐性和富集特征进行综合评价。结果表明,与对照相比,Cd~(2+)处理下所有参试高羊茅品种在株高、根长、生物量和光合色素含量等指标上均显著降低(P0.05),品种间变化值的差异也达到了显著水平(P0.05)。20份材料的平均隶属函数值变幅在为0.185~0.758,其中‘Commander’的镉耐性最强。20个品种间Cd~(2+)吸收和累积量也有很大差异,地上部Cd~(2+)浓度范围为106.66~150.97mg·kg~(-1),Cd~(2+)累积量最高值为6.87μg·株-1,最低值仅2.75μg·株-1,其中品种‘Commander’和‘Red Start’在Cd~(2+)吸收和累积上表现较好。通过综合评价最终将20个高羊茅品种分为4类,分别是高耐高吸收型:‘Arid 3’,‘Extreme’,‘Commander’,‘Escalade’,‘Ecological King’,‘Ky-32’,‘Red Start’,‘Green Label’;高耐低吸收型:‘Gold Crown’,‘Justice’,‘Honky Tonk’,‘Aries’;低耐高吸收型:‘RubyⅡ’,‘Coronado TDH’;低耐低吸收型:‘K31’,‘Crossfire Ⅲ’,‘Essential’,‘Super Watchdog’,‘Gram villa’,‘Dynamic Ⅱ’。     

菜用睡莲栽培土壤和灌溉水铅、汞及镉安全指标验证试验

菜用睡莲(Nymphaea tetragona Georgi)是湖北省开发的一种以叶柄及花柄为产品的新型水生蔬菜。为了评价菜用睡莲对铅、汞及镉3种重金属的吸收富集能力,并比较有关标准中关于土壤和灌溉水中铅、汞及镉安全指标限量值的适用性,利用睡莲盆栽进行了3个独立的模拟试验。结果表明,处理土壤铅、汞及镉含量与灌溉水及菜用睡莲产品中的铅、汞及镉含量分别呈显著或极显著正相关。菜用睡莲对土壤重金属的富集系数(PUF)为镉0.99~3.26汞0.50~1.50铅0.00~0.02,对这3种重金属均有良好的富集效果,可以用于土壤和水体中重金属的吸收清除。在处理土壤铅含量为65 mg/kg时,菜用睡莲产品的铅含量为0.3 mg/kg,达到GB 2762-2012叶菜蔬菜的上限值以及NY/T 5010-2016规定的铅含量上限值,不能保障菜用睡莲产品铅含量符合GB 2762-2012的规定。利用回归方程计算的理论值表明,土壤铅≤65 mg/kg、汞≤0.05 mg/kg及镉≤2.88 mg/kg时,菜用睡莲产品符合GB 2762-2012的限量值规定(铅0.3 mg/kg、汞0.01 mg/kg、镉0.2 mg/kg)。如果实行种养结合模式,则NY/T 5361-2016规定的土壤和水铅、汞及镉含量限量值指标更为适宜。