不同氮肥类型及配施壳聚糖对八宝景天修复镉污染土壤的强化效果

  【目的】  八宝景天 (Hylotelephium spectabile) 是研究最多的修复Cd污染土壤的植物之一，但还需进一步提高其修复效率以增加其实际应用价值。本研究比较分析了不同氮肥类型以及螯合剂对污染土壤上八宝景天Cd吸收转运的影响及其作用机制，以期为强化八宝景天Cd修复效率提供科学依据和技术支持。  【方法】  采用八宝景天进行了盆栽试验，供试土壤为采自四川绵竹的潴育水稻土和广西阳朔的棕色石灰土，两个土壤Cd含量均超过我国农田土壤污染风险筛选值。在氮磷钾肥料施用量一致的条件下，设置生理中性的碳酸氢铵 (NH₄HCO₃)、生理酸性氯化铵 (NH₄Cl)、生理碱性氨水 (NH₃·H₂O) 以及NH₄HCO₃配施壳聚糖4个处理。八宝景天生长20天后，测定根、茎、叶生物量和Cd含量，并测定了根际土壤pH、有效态Cd含量以及不同形态Cd含量。  【结果】  NH₄Cl较NH₄HCO₃处理降低了两种土壤根际pH，提高了有效态Cd含量。NH₄HCO₃配施壳聚糖处理对根际土壤酸化效果强于NH₄Cl处理，潴育水稻土和棕色石灰土两种土壤根际有效态Cd含量分别较NH₄Cl处理提高18.6%和15.5%。此外，与施用NH₄HCO₃相比，NH₄Cl提高了两种土壤水溶态和弱酸提取态Cd含量，而NH₄HCO₃配施壳聚糖处理虽使水溶态Cd含量增加，但由于壳聚糖与土壤中Cd形成稳定性较强的络合物，同时促进了八宝景天对弱酸提取态Cd的吸收，因此其根际弱酸提取态Cd含量无显著差异。NH₄HCO₃、NH₄Cl和NH₃·H₂O 3种氮肥类型对八宝景天生长和Cd吸收转运的促进作用无显著差别，而NH₄HCO₃配施壳聚糖则使八宝景天生物量较其他施氮处理显著提高了29.6%～79.8%，同时NH₄HCO₃配施壳聚糖对八宝景天Cd吸收转运的促进作用受土壤类型、理化性质和污染程度的影响，对棕色石灰土上八宝景天各部位Cd含量、生物富集系数和转运系数分别提高了16.0%～143.4%、45.8%～137.5%和25.3%～81.6%，而在潴育水稻土上促进作用均较小。  【结论】  在施氮量一致的情况下，施用生理酸性氮肥有利于促进八宝景天Cd吸收，肥料和壳聚糖配施可能是强化八宝景天Cd修复效率的有效措施。其强化效果在中性偏碱性土壤上好于在酸性土壤上。     

植物根系对土壤团聚体形成作用机制研究回顾

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤水力侵蚀的微观描述即为土壤团聚体的破裂过程。研究表明:植物根系可以改变土壤的力学以及水文特征,促进土壤团聚体的形成和稳定。因此,对近20年国内外的相关研究成果进行较为系统的回顾,从根系对土壤团聚体的物理、生物、电化学作用3个研究视角,分析了植物根系对土壤团聚体形成的作用机制,提出了现有研究中存在的问题及研究趋势,这对深入认识植物根系对土壤团聚体的影响及其作用机制、发展根-土相互作用的土壤侵蚀过程模型具有重要的意义。     

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。     

薄膜扩散梯度（DGT）技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用

土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势,适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状,包括以下3方面内容:一是一维物质浓度测定;二是二维化学分布成像;三是与薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡式孔隙水采样器(Peeper)和平面光极(PO)等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明,DGT适合在亚毫米(几十至几百微米)至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后,在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。     

辽河干流河岸带植物及微生物多样性研究

为明确辽河保护区河岸带生物多样性恢复现状以促进河岸带生态系统的健康管理,本研究通过植被现场调查和土壤微生物高通量测序分析,对辽河干流23个采样点的植物多样性和微生物多样性进行测定,结果表明:辽河干流23个采样点的植被Shannon-Weiner多样性指数平均为1.227,平均植被覆盖率达到74.19%;河岸带土壤微生物Shannon-Weiner多样性指数平均为9.55;其优势度大于1%的细菌属于11个门、32个纲、40个属;人类活动干扰、放牧情况以及土地利用类型是影响河岸带植物和微生物多样性的关键因子。目前辽河保护区河岸带生物多样性恢复状态较好,但日渐增多的人类活动对河岸带生物多样性的恢复产生不利影响,因此建议尽量减少封育区内的人类活动、放牧情况等,以加快辽河保护区河岸带植物及土壤微生物多样性的恢复进程。     

有机肥和生物炭对重金属污染农田土壤肥力的影响

为了揭示有机肥和生物炭施入对重金属污染农田土壤肥力和修复植物生长的影响,采用田间定位试验的方法,以山西忻州金矿周边重金属污染土壤为研究对象,检测施用有机肥、生物炭之后,不同修复植物根际土壤的pH值、有机质含量、阳离子交换量及酶活性等的变化。结果表明,施用有机肥和生物炭后,重金属污染土壤中的有机质含量、阳离子交换量、全氮及全磷含量、脲酶和过氧化氢酶活性都有不同程度的提高,土壤pH值、全钾含量均有下降。与对照相比,施用生物炭之后,黑麦草根际土壤的阳离子交换量、全氮含量、过氧化氢酶活性分别提高了12.40%、7.35%、16.21%,施用有机肥后,苜蓿根系的有机质含量显著增加了73.81%。施用有机肥和生物炭可以提升重金属污染土壤的肥力,有助于修复植物的生物量积累和修复效果的提高。     

土壤酸碱性对植物生长影响的研究进展

土壤酸碱性是土壤的重要化学性质,也是土壤的基本属性之一,其不仅影响土壤的肥力,还影响土壤养分及有害物质的产生,进而影响植物的生长发育及产质量。为土壤酸碱性在生产应用及同类研究提供参考,从土壤酸碱性产生的机理、土壤酸碱性对植物养分有效性及其生长的影响和土壤酸碱性的改良等方面进行概述,并对未来研究方向进行了展望。