添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（TrichodermaasperellumL．）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO,提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放;培养30d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3．9％-10．7％,水溶态砷以As（V）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76．5％-90．4％;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（p〈0．05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7．0％-11．1％。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（〈30d）不会构成大的影响。     

铁氧化物固定土壤重金属的研究进展

铁氧化物及其前体在重金属污染土壤的原位修复方面已得到广泛应用,它既可单独使用亦可与其他钝化剂联用。尽管应用铁氧化物修复重金属污染土壤取得了部分成功,但对长期、大规模应用的效果及其稳定性等,目前尚缺乏统一的认识。在对铁氧化物修复重金属污染土壤研究结果进行归纳总结的基础上,探讨了植物和微生物对铁氧化物稳定砷效果的影响,旨在为污染土壤修复提供理论支撑。     

绿肥压青对粉垄稻田土壤微生物量碳和有机碳累积矿化量的影响

绿肥压青还田是调控现代集约化稻田土壤逆境的重要手段,为评估绿肥压青下粉垄耕作对稻田土壤微生物量碳和土壤有机碳累积矿化量的影响,设置早稻粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,不施肥和同等肥力条件下施化肥、单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥4种施肥处理,晚稻免耕常规施用化肥,开展双季稻周年大田应用试验。结果表明:单倍绿肥压青下,粉垄耕作能提高稻田土壤微生物量碳含量,可达常规耕作的2倍,能有效增加微生物对土壤碳素的利用率。增加绿肥压青量会提高粉垄耕作稻田土壤有机碳累积矿化量和矿化潜力,与施用化肥相比,单倍绿肥压青下早晚稻分别增加1.6%～32.8%和0.6%～16.6%,双倍绿肥压青下分别增加58.6%～70.9%和29.6%～38.4%。粉垄单倍绿肥压青会降低免耕晚稻齐穗期、收获期土壤呼吸强度,较常规耕作分别降低33.4%和38.7%,较粉垄耕作其他处理降低8.5%～31.4%。单倍绿肥压青下粉垄稻田土壤代谢商较常规耕作累积降低65.5%,与常耕相比,粉垄双倍绿肥压青和粉垄单一化肥的土壤代谢商分别累积增加20.3%和159.2%,粉垄双倍绿肥压青可有效缓解土壤代谢商的提升。微生物量碳含量与有机碳矿化激发效应呈负相关,绿肥压青还田下相关系数达0.44;累积矿化量和代谢商呈极显著正相关,粉垄耕作下相关系数达0.59。可见,绿肥粉垄耦合的模式可作为一种增加稻田土壤微生物量碳含量、减少部分生育时期土壤呼吸强度,增强土壤碳库稳定性及碳固持的重要调控技术措施。     

外源砷在土壤中的老化及环境条件的影响

砷及重金属元素从环境进入土壤后,其可浸提性、可交换性、生物有效性或毒性均会随时间的延长而缓慢变化,即发生所谓的"老化"。本文对外源砷进入土壤后老化的过程、影响因素、机理等进行了较系统探讨,可为相关研究提供参考。     

绿肥粉垄耦合对稻田耕层土壤团粒结构特征的影响

[目的]研究稻田生态系统耕层优化对双季稻田耕层土壤团粒结构特征的影响,为探明和评估绿肥粉垄耦合土壤物理结构特征及稻田土壤逆境调控提供理论依据.[方法]2017—2018年在广西农业科学院试验田(南宁)开展为期4个稻季的定位试验,早稻采用粉垄耕作(F)和常规耕作(C)2种方式,以不施肥(N)为对照,设置常规施用化肥(N0)、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥(N1)和双倍绿肥配施化肥(N2),共设8个处理(CN、CN0、CN1、CN2、FN、FN0、FN1、FN2),晚稻实行常规施用化肥免耕.采用粒度分析仪测定0~15、15~30和30~45 cm耕层黏粒、粉粒、砂粒的土壤粒径含量;采用湿筛法测定0~15 cm层土壤水稳性团聚体含量,计算土壤水稳性团聚体凝聚力的关键指标,即平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);采用电子显微镜扫描团聚体超微观形态结构;采用土壤紧实度仪测定不同耕层土壤紧实度.[结果]FN1处理提高了0~15和30~45 cm土壤黏粒含量,其中早稻分别增加0.75%和2.10%,晚稻分别增加0.67%和0.09%;FN2提高了除晚稻30~45 cm以外的其他耕层土壤粉粒含量.绿肥粉垄耦合能提高稻田土壤团聚体的凝聚效果.同一季稻田粉垄耕作土壤MWD和GWD均低于常规耕作,其中早稻和晚稻粉垄耕作土壤MWD较常规耕作分别降低0.19~0.96和0.47~0.72 mm,GMD较常规耕作分别降低0.36~1.52和0.79~1.15 mm.绿肥用量的增加有效提高了土壤MWD和GMD,其中FN1和FN2早稻处理下分别提高0.75和1.06 mm,晚稻分别提高0.21和0.31 mm.FN1处理提高土壤持水性和通气性,有效促进了土壤团聚体的形成.粉垄耕作下土壤微观结构呈孔隙多而偏小,空洞少而偏大的特征.晚稻FN1处理的土壤微团聚体和大团聚体含量最高,分别占8.60%和29.09%,免耕晚稻的土壤微团聚体和大团聚体含量较粉垄早稻有所提升,FN1处理增加了3.88%和1.34%,FN2处理增加了12.04%和9.01%.粉垄耕作下早、晚稻不同土层土壤紧实度均低于常规耕作,免耕晚稻的土壤紧实度高于免耕早稻.与常规耕作相比,FN1早稻土壤紧实度从土层自上而下分别降低8.90、22.73和55.15 kPa,晚稻分别降低1.20、28.84和53.93 kPa,FN2早稻分别降低5.80、25.37和66.00 kPa,晚稻分别降低6.80、36.97和50.33 kPa.[结论]绿肥还田对粉垄耕作稻田土壤微形态结构特征产生重要影响,绿肥粉垄耦合有助于集约化水稻抗逆栽培、实现减肥增效.     

双金属氧化物和改性赤泥对潮褐土中外源砷的调控研究

选取双金属氧化物(LDO)和两种改性赤泥(RM1和RM2)为钝化剂,应用室内模拟培养和盆栽试验的方法,研究了潮褐土中外源砷(As)添加量为10 mg·kg-1和50 mg·kg-1时,培养时间和钝化剂添加量对土壤砷有效性、小油菜吸收砷的调控效果.结果表明,添加钝化剂后,随着培养时间延长,土壤有效砷的含量均呈下降趋势,其中以LDO的调控效果最佳,培养12周时土壤有效砷含量分别降至1.06 mg·kg-1(添加10 mg·kg-1时)和5.77 mg·kg-1(添加50 mg·kg-1时);随着钝化剂添加量的增加,土壤中易溶态砷(AE-As)的含量逐渐降低,钙结合态砷(Ca-As)的含量则逐渐增加.3种钝化剂比较,添加LDO时铁结合态砷(Fe-As)含量降低,而添加RM2时铝结合态砷(Al-As)含量降低、Fe-As含量增加.盆栽实验结果表明,RM2能显著降低小油菜地上部分的砷含量,且对小油菜生长没有明显影响,在外源砷添加量为50 mg·kg-1时,添加RM2后小油菜地上部分砷含量比CK降低了33.7％; LDO也可显著降低小油菜地上部分的砷含量,但同时抑制了小油菜生长,导致其产量显著低于CK.相对改性赤泥而言,采用LDO并不是调控潮褐土中砷有效性的较好选择.     

添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（Trichoderma asperellum L.）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO3提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放; 培养30 d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3.9%~10.7%,水溶态砷以As（Ⅴ）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76.5%~90.4%;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（P<0.05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7.0%~11.1%。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（<30 d）不会构成大的影响。     

不同施肥处理对油麦菜镉吸收、硝酸盐含量及产量的影响

以油麦菜品种"香油麦"为试材,采用随机区组田间试验,在施肥量相同的情况下,研究不同施肥处理对油麦菜产量、硝酸盐及镉含量的影响,以期为从源头阻控镉污染风险,为叶菜类蔬菜合理施肥提供科学依据。结果表明:有机肥料和无机肥料按照1∶1的比例配施,可以显著提高油麦菜的产量;单施化肥可显著提高植株体内的硝酸盐含量;合理施肥可以降低植株体内的镉含量。在油麦菜种植过程中,采用有机无机肥料配合施用,可以实现增产,降低植株中硝酸盐和镉含量,确保食品安全的目的。     

晋华宫矿煤矸石山植物群落分布特征及驱动因素

为明确煤矸石山植物群落分布特征及其环境驱动因素,以山西省大同市晋华宫矿自然恢复煤矸石山(恢复年限约50~60年)为研究对象,对该煤矸石不同部位植物群落的空间变化及土壤驱动因子进行了分析。结果表明,该煤矸石山共分布有9科14属18种植物,优势种为万年蒿,亚优势种为白茅、狗尾草和猪毛菜;煤矸石山不同部位间植物群落的生物量、密度和盖度差异均达到显著水平,植物总生产力、总盖度和总密度从煤矸石底部到顶部呈现逐渐降低的趋势,表明植物群落存在明显的空间变异;有机质是影响植物群落多样性及生产力的主要环境因子,土壤含水量、速效磷和AM真菌是影响植物群落的重要因素。相关结果可为今后煤矸石山的生态恢复提供理论参考。     

施肥与填闲种植籽粒苋对油麦菜Cd和土壤Cd的影响

为了分析评价农艺措施在叶菜类蔬菜生产过程中对阻控Cd污染方面的作用，于2017年3月至2018年10月以油麦菜为试材，在高含量Cd设施土壤上，采用随机区组田间试验，连续2年研究不同施肥及填闲种植籽粒苋对油麦菜产量、Cd吸收及土壤Cd的影响。结果表明：有机肥料和无机肥料按照1：1的比例配施，可以显著提高油麦菜的产量；单施化肥不会导致土壤中总Cd的增加，但可促进植株对Cd的吸收。有机肥的大量施入存在土壤Cd累积的风险，而填闲种植籽粒苋可以有效防控这种风险。通过连续2年种植籽粒苋，试验各处理土壤Cd被带出11 668.81~15 800.39 mg·hm^-2。各施肥处理，土壤Cd净减少量从高到低依次为：单施化肥处理（16 219.03 mg·hm^-2） > 鸡粪加化肥处理（10 800.72 mg·hm^-2） > 羊粪加化肥处理（8 684.25 mg·hm^-2） > 单施鸡粪处理（6 423.05 mg·hm^-2） > 单施羊粪处理（-3 400.11 mg·hm^-2）。研究表明，综合考量产量、植株Cd含量及土壤Cd累积等因素，在油麦菜种植过程中采用鸡粪与化肥按照1：1的比例配施并结合填闲种植籽粒苋是推荐的农艺种植措施，可实现土壤中的Cd负增长。