稀土元素对农田生态系统的影响研究进展

稀土矿的开采和冶炼、稀土农用等导致农田土壤稀土元素含量不断积累,对农田生态系统结构和功能稳定产生严重的影响。综述了近20年来国内外农田生态系统稀土元素的主要来源、分配和输出,土壤和植物中稀土元素的测定方法,稀土元素对农田生态系统中植物、微生物、动物以及人类健康影响的研究进展。探讨了农田生态系统稀土元素的毒性评价和稀土污染土壤的修复措施。最后提出开展稀土元素对农田生态系统影响研究还需要加强的一些问题。     

尾叶桉幼林施肥效益研究

应用416－A最优混合设计尾叶桉幼林进行氮、磷、钾和硼最佳施肥效益试验研究。通过统计运算建立四元二次回归模型，并对回归模型进行仿真寻优，得出尾叶桉幼林最佳施肥方案。     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响

丛枝菌根真菌(AMF)在土壤与植物的磷素循环中发挥着关键的作用。采用盆栽实验研究了丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量、磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,接种不同AMF群落均能显著地促进白三叶草植株的生长及其对磷素的吸收,提高根际土壤磷酸单酯酶的活性。Mnp处理中,白三叶草生物量最大,白三叶草总生物量、茎叶生物量和根系生物量分别比对照处理(-M)提高64.48%、61.48%和84.91%。不同菌根处理中,Mck处理显著地提高白三叶草磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性,白三叶草磷吸收总量和茎叶磷吸收量分别比对照(-M)提高107.18%和91.91%,土壤碱性磷酸单酯酶和酸性磷酸单酯酶活性相对对照(-M)分别提高54.33%和138.43%。碱性磷酸单酯酶活性与AMF群落中的Acaullospora属孢子数呈显著的正相关关系,而酸性磷酸单酯酶活性则主要受Paraglomus属孢子数的影响。说明接种AMF群落可显著地影响土壤的磷酸单酯酶活性,从而影响白三叶草的生长及其对磷素的吸收。     

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。     

螯合剂对油葵修复镉砷复合污染土壤的影响

为提高油葵对农田土壤重金属的提取效率,研究了不同螯合剂(NTA、EGTA、EDDS和EDTA)对油葵修复Cd、As复合污染农田土壤的影响。结果表明,施用4种不同螯合剂对油葵根、茎、叶、花盘和籽粒生物量影响不大。不同螯合剂对油葵各器官Cd、As含量和积累量影响不一样。与CK处理相比,施用NTA、EGTA、EDDS、EDTA导致油葵花盘Cd含量分别提高30.2%、55.1%、41.9%和43.3%,根系As含量分别提高23.6%、18.1%、15.6%和15.4%,但是对籽粒和茎中Cd含量影响不显著。施用NTA、EGTA、EDDS和EDTA处理使油葵植株总Cd积累量分别比CK处理提高32.8%、45.3%、40.5%和41.6%,而对油葵As积累量没有显著影响。4种螯合剂对油葵各器官Cd、As富集系数有不同影响,而对Cd、As转运系数影响不显著。施用EDTA处理使根际土壤Cd含量比CK处理降低25.0%,施用NTA和EDTA处理使根际土壤As含量分别降低18.1%和14.3%。4种螯合剂均可以提高油葵对Cd、As污染土壤的修复效率。     

本质素对土壤N、P转化及玉米产量的影响

研究造纸黑液中提取的木质素对土壤N、P转化及其对玉米生长和产量的影响结果表明,木质素可减缓NH4+向NO3氧化,且随其施用量的增加效果更显著.木质素与磷酸二铵混合施用效果最佳,其次为硫酸铵＞尿素.在30℃温度下培养27d,施用量为2%和5%的木质素可分别减少施尿素土壤N2O释放83%和96%;而施磷酸二铵的土壤则分别减少83%和93%.施用木质素可促进难溶性P的溶解,对作物生长极为有利.玉米盆栽试验中施用木质素的根系较发达、粗壮,平均株高、地上部和地下部的鲜物质量和干物质量均高于不施木质素的处理.木质素用量为50μg/g和200μg/g时玉米籽粒产量分别提高4.2%和18.8%.     

镉胁迫下不同改良剂对水稻种子萌发和镉吸收积累的影响

采用种子萌发试验和溶液培养试验方法,比较4种不同改良剂对Cd胁迫下水稻种子萌发和Cd吸收积累的影响。结果表明:添加硼酸、褪黑素、钼酸钠和硅酸钠均可以促进Cd胁迫下水稻种子萌发和水稻幼苗的生长发育。在浓度为5μmol·L~(-1)的Cd胁迫下,添加1 mg·L~(-1)硼酸、10μmol·L~(-1)褪黑素、0.5 mg·L~(-1)钼酸钠和1 mmol·L~(-1)硅酸钠使水稻种子发芽率比CK处理分别提高11.1%、10.0%、11.1%和10.0%,发芽势分别提高17.8%、17.8%、17.8%和22.2%;添加这4种改良剂可以不同程度地降低水稻种子萌发和水培实验中水稻植株Cd含量。5μmol·L~(-1)的Cd胁迫下,添加硼酸、褪黑素、钼酸钠和硅酸钠均显著降低种子萌发试验中水稻幼根和幼芽Cd含量,其中幼根Cd含量降低38.6%～51.3%,幼芽Cd含量降低36.9%～41.1%。水培实验中,当Cd浓度为1μmol·L~(-1)时,添加硼酸、褪黑素、钼酸钠和硅酸钠使水稻根系Cd含量比对照处理分别降低32.6%、38.3%、47.0%和72.5%(8 d)。硅酸钠降低水稻Cd含量的效果最明显,其次是钼酸钠和褪黑素,硼酸的效果稍差。     

磷矿粉、骨炭和油菜秸秆对重金属复合污染土壤细菌和古菌数量的影响

微生物的活动在土壤生态系统中发挥着重要的作用,作为检测土壤质量的敏感指标,其基因拷贝数的变化是响应外界环境的一种方式.通过土壤盆栽试验,结合Real-time PCR技术研究不同改良剂添加对重金属复合污染土壤细菌和古菌16S rRNA基因拷贝数的影响.结果表明:各处理中土壤细菌16S rRNA基因拷贝数在每克干土6.02×109～1.82×10m个之间,古菌在每克干土7.99×106～2.97×107个之间.污染土壤中添加不同改良剂对土壤中古菌和细菌16S rRNA基因拷贝数的影响有差异,种植玉米与否也影响这两种微生物在土壤的基因拷贝数.不种植玉米时,与对照相比,添加磷矿粉、骨炭和油菜秸秆处理导致土壤细菌基因拷贝数提高116.8％～163.2％;磷矿粉和骨炭处理导致土壤古菌基因拷贝数分别提高171.1％和224.8％.种植玉米时,添加骨炭和油菜秸秆处理导致土壤细菌的基因拷贝数分别比对照处理提高104.2％和92.0％；土壤中古菌的基因拷贝数除了添加骨炭处理显著比对照处理提高231.3％外,其他处理对土壤古菌基因拷贝数均没有影响.     

不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响

采用盆栽试验,研究不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响.结果表明,水稻根表铁膜的形成受到不同品种和不同生育期影响.随着生育期的延长,两种水稻(YD6和NK57)根表铁膜形成量均呈下降趋势.与分蘖期相比,YD6和NK57根表铁膜量孕穗期分别减少82.9％和44.4％,成熟期分别减少85.2％和82.52％.两种水稻根系和茎叶Cd含量随着水稻生育期的延长而增加.YD6籽粒Cd含量显著高于NK57.Cd在水稻植株的富集系数和分配比率随着不同品种和生育期产生较大变化.YD6品种从根表铁膜和根系向籽粒转运Cd的能力显著大于NK57.水稻成熟期,根表铁膜量与茎叶和籽粒Cd含量呈极显著的负相关(P＜0.01),说明根表铁膜形成可抑制Cd向水稻地上部转运.研究结果暗示可通过不同生育期的管理调节水稻根表铁膜的形成,减少Cd向稻谷中转运,从而降低Cd对人体健康的危害.     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响

丛枝菌根真菌（AMF）在土壤与植物的磷素循环中发挥着关键的作用。采用盆栽实验研究了丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量、磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,接种不同AMF群落均能显著地促进白三叶草植株的生长及其对磷素的吸收,提高根际土壤磷酸单酯酶的活性。Mnp处理中,白三叶草生物量最大,白三叶草总生物量、茎叶生物量和根系生物量分别比对照处理（-M）提高64.48%、61.48%和84.91%。不同菌根处理中,Mck处理显著地提高白三叶草磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性,白三叶草磷吸收总量和茎叶磷吸收量分别比对照（-M）提高107.18%和91.91%,土壤碱性磷酸单酯酶和酸性磷酸单酯酶活性相对对照（-M）分别提高54.33%和138.43%。碱性磷酸单酯酶活性与AMF群落中的Acaullospora属孢子数呈显著的正相关关系,而酸性磷酸单酯酶活性则主要受Paraglomus属孢子数的影响。说明接种AMF群落可显著地影响土壤的磷酸单酯酶活性,从而影响白三叶草的生长及其对磷素的吸收。