猕猴桃园生草对土壤微生物多样性的影响

探讨生草对猕猴桃园土壤微生学特性的影响。采用Biolog生态板技术,研究自然留养杂草(CK)、黑麦草/白三叶复合种植(2种草)、黑麦草/白三叶/早熟禾/红三叶复合种植(4种草)、黑麦草/白三叶/早熟禾/红三叶/紫羊茅/毛苕子/波斯菊/百日草(8种草)4种生草处理模式对猕猴桃园土壤化学性质、土壤酶活性和土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,4种草处理能够显著提高土壤有机碳和全氮含量以及土壤碱性磷酸酶活性。培养96 h时,生态板的平均颜色变化率(AWCD)排序为4种草处理8种草处理2种草处理CK。2种草处理的土壤微生物群落功能多样性指数、优势度指数和均匀度指数均低于对照,而4种草和8种草处理则均高于对照,但各处理间无显著差异。主成分分析结果表明,4种生草处理模式下土壤微生物的碳源利用能力存在较大差异,4种草和8种草处理对土壤微生物碳源利用能力较高。     

丹江口水源涵养区退耕还草土壤线虫群落变化特征

为评估丹江口水源涵养区退耕还草的土壤生态效应，2017年9月，选取3块同一土壤类型、退耕3年的紫花苜蓿（Medicago sativa）草地作为退耕还草的代表样地，以相邻未退耕的玉米（Zea Mays）田为对照，比较分析退耕还草土壤线虫群落的变化特征。结果表明：退耕还草样地0~10 cm土层含水量显著提高15.86%（P<0.05），pH值显著降低5.06%（P<0.05）；10~20 cm土层pH值显著降低4.57%（P<0.05），有效磷含量显著降低26.83%（P<0.05）。退耕种植紫花苜蓿草地共鉴定出土壤线虫18 307条，49个属，未退耕玉米田共鉴定出土壤线虫10 706条，45个属，退耕还草后土壤线虫c-p类群由短世代型向长世代型转移，土壤环境受到扰动降低，土壤线虫群落的多样性和稳定性增加，结构指数（SI）和富集指数（EI）表明退耕还草提高了土壤健康程度，同时降低了土壤所受的干扰程度。土壤线虫数量与土壤pH值、含水量、全氮和硝态氮含量呈极显著相关（P<0.01）；食细菌线虫和食真菌线虫相对丰度与土壤有效磷含量呈极显著相关（P<0.01），植物寄生性线虫和捕/杂食线虫相对丰度与有机碳和铵态氮含量呈极显著相关（P<0.01），与全氮含量呈显著相关（P<0.05）。研究表明，退耕还草改变了土壤pH值及全氮、有效磷养分含量，改变了土壤线虫群落结构和多样性，提升了土壤健康水平。     

黄淮海地区商品鸡饲料中重金属含量特征研究

为了从源头有效控制家禽养殖重金属污染,本文调查了黄淮海地区（北京、天津、河南、河北、山东、江苏、安徽）180个商品鸡饲料样品,分析了不同省市、不同养殖品种和不同生育期饲料中Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb和As 8种重金属含量特征。结果表明：黄淮海地区鸡饲料中重金属含量变化幅度较大,饲料样品中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量范围分别为0.05~9.91、52.59~726.68、0.02~6.84、12.74~458.70、34.09~594.78、0.01~3.98、0.01~1.96 mg·kg^-1和0.02~10.76 mg·kg^-1,与我国《鸡饲养标准》（NY/T 33—2004）含量相比,饲料样品Mn、Cu、Zn超标率分别为99.1%、100%、69.0%,与《饲料卫生标准》（GB 13078—2001）含量相比,饲料样品中Pb、Cd含量超标率为39.7%、23.50%。不同省市鸡饲料中重金属的含量存在一定差异,总体上来看,安徽省鸡饲料中重金属含量最高,天津市鸡饲料中含量最低。蛋鸡Mn、Cu、Zn含量最大检出量分别为680.86、458.70、580.27 mg·kg^-1,肉鸡Mn、Cu、Zn含量最大检出量分别达到726.68、399.07、594.78 mg·kg^-1,蛋鸡和肉鸡饲料中Mn、Cu、Zn平均含量均超过我国《鸡饲养标准》。总体来看,产蛋期蛋鸡饲料中重金属含量最高,中后期肉鸡饲料中重金属含量较高。     

喷施不同形态锰肥对叶用油菜镉累积及亚细胞分布的影响

为探明喷施锰肥对叶用油菜累积镉的调控作用,采用盆栽试验,研究喷施不同浓度的MnSO_4、Mn(CH_3COO)_2和EDTA·Na_2Mn对两种叶用油菜(Cd低积累品种华骏和普通品种寒绿)生物量以及Cd和Mn含量的影响,并通过分析Cd在叶用油菜体内的吸收转运规律以及亚细胞分布特征揭示其作用机理。结果表明,喷施3种形态Mn肥对Cd低积累叶用油菜地上部和根部生物量无显著影响,喷施高浓度Mn(CH_3COO)_2和EDTA·Na_2Mn显著降低普通叶用油菜地上部生物量。喷施MnSO_4和Mn(CH_3COO)_2处理降低叶用油菜Cd含量、提高Mn含量的效果明显优于EDTA·Na_2Mn处理,其中,0.4 g·L~(-1)Mn的MnSO_4和0.2 g·L~(-1)Mn的Mn(CH_3COO)_2处理降低Cd低积累叶用油菜地上部Cd含量的效果最佳,可使其分别降低29.2%和31.0%。喷施Mn肥显著降低叶用油菜总Cd累积量,使Cd转运系数显著升高,叶用油菜地上部Cd含量与总Cd累积量呈极显著的相关性(P0.01),而与Cd转运系数则无显著相关性。Cd和Mn在叶用油菜地上部主要分布在细胞可溶组分中,其次为细胞壁。喷施Mn肥后,Cd和Mn在细胞壁组分的分配比例降低,在可溶组分的分配比例升高。总之,喷施0.4 g·L~(-1)Mn的MnSO_4和0.2 g·L~(-1)Mn的Mn(CH_3COO)_2可以显著降低低积累叶用油菜地上部Cd含量,提高其Mn含量,同时不影响叶用油菜生长,是保障Cd低积累叶用油菜安全优质生产的较好措施。     

鸡粪生物炭表征及其对水和土壤镉铅的修复效果

采用缺氧控温法,在200、400、600和800℃条件下制备鸡粪生物炭(BC200、BC400、BC600和BC800),利用比表面积及孔径分析仪(BETacceleratedsurfaceareaandporosimetrysystem)、扫描电镜(scanningelectron microscopy)、透射电镜(transmission electron microscope)、傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy)等对其理化性质和结构特征进行表征,并研究了鸡粪不同温度处理下生物炭对水体和土壤中Cd、Pb污染修复效果。结果表明,鸡粪生物炭灰分含量、pH值、BET比表面积及孔径随热解温度的升高而增加,表面出现大量无规则的孔隙结构,且以介孔为主,而生物炭产率则随温度升高而显著降低(P0.05)。鸡粪生物炭对Cd2+、Pb2+的吸附分为快速吸附和慢吸附2个阶段,Elovich模型能更好地模拟Pb2+、Cd2+的动力学过程,平衡时最大吸附量分别达到52.02 mg/g (BC600)和242.59 mg/g (BC800)。添加鸡粪生物炭显著提高了土壤pH值(P0.05),而TCLP提取态Pb、Cd含量降低,最大较对照分别降低16.5%和14.5%。与对照相比,鸡粪生物炭不同程度上降低了Pb、Cd弱酸提取态、可还原态以及可氧化态比例,其残渣态比例则分别增加了5.49%～15.14%和2.51%～6.30%。综上所述,鸡粪生物炭对重金属Pb、Cd具有较强的钝化效果。     

植物塘+人工湿地+吸附池系统对灌溉水中痕量Cd的去除效果

为了降低灌溉水中Cd向农田输入,减轻农田土壤Cd污染,试验选取梭鱼草、狐尾藻、野茭白为材料,构建"植物塘+人工湿地+吸附池"系统,研究其对湖南典型矿区Cd超标灌溉水净化效果,并分析Cd在系统中的分布规律。结果表明:在2018年11月—2019年9月监测期间,进水全量Cd平均浓度为6.35μg·L~(-1),经系统净化后灌溉水中可溶态Cd、悬浮态Cd及悬浮颗粒物平均去除率分别为86.58%、90.37%和81.54%,构建的人工系统可有效降低灌溉水中Cd含量。进水口悬浮态Cd与悬浮颗粒物呈极显著正相关,悬浮颗粒物与进水流速呈显著正相关。灌溉水Cd输入总量为859.61 g,大气沉降Cd输入总量为95.34 g,处理系统拦截为865.52 g,各个单元拦截量从高到低依次为一级植物塘(544.64 g)三级人工湿地+吸附池(167.62 g)二级植物塘(156.26 g)。3种湿地植物对Cd均有较好的富集效果,富集浓度随水流方向下降。一、二级植物塘底泥最大Cd浓度分别为11.05、4.75 mg·kg~(-1),底泥中Cd弱酸可溶态比值较大,存在向水体解吸释放的风险。所构建的"植物塘+人工湿地+吸附池"净化系统可有效降低湖南典型矿区灌溉水中超标Cd含量,降低农田土壤Cd的灌溉输入通量。     

基于田块尺度的农田土壤重金属污染评价及来源解析

基于田块尺度采集农田表层土壤样品120件,采用绝对因子分析/多元线性回归（APCS-MLR）受体模型与地统计学分析对研究区域内As、Cd、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染空间分布特征及来源进行解析,利用地累积指数和潜在生态风险指数法评价土壤生态风险。研究结果表明：研究区表层土壤中8种重金属含量差异较大,As、Cd和Cr点位超标率分别为61.83%、90.83%和92.52%,土壤重金属Zn、Cu、Cr和Ni主要以残渣态存在（占比在80%以上）。土壤中Cd、Cr和Cu含量空间分布格局呈东南部较高、中部次之、西北部较低的趋势,而Mn、Ni、Pb和Zn含量的空间分布格局与此相反。APCS-MLR模型表明研究区域土壤重金属As、Cr、Cu和Ni的来源以自然源为主,占比分别为39.34%、47.32%、44.53%和50.23%; Pb、Zn的来源以工业活动源和交通源为主,占比分别为31.93%、30.53%和23.36%、22.17%; Cd的农业活动源占比为53.63%。土壤pH与有效态As、Cd、Cu和Ni含量呈极显著负相关性（P<0.01）,土壤有机质与有效态As、Cd和Cr呈极显著负相关性（P<0.01）。地累积指数显示土壤Cr总体处于中、重度污染水平,其次是Cd;生态危害指数也表明Cr和Cd是主要生态危害元素,潜在生态危害系数变化范围分别为5.20~41.12和11.56~113.35。总体来看,研究区域Cr和Cd污染较为严重,存在潜在风险,应采取安全利用和修复等措施,降低其风险水平。     

叶施谷胱甘肽对水稻镉和矿质元素含量的影响

为评估还原型谷胱甘肽（GSH）作为水稻降Cd叶面调理剂的可行性,本研究通过田间试验,检测开花期叶面喷施一次GSH对水稻各器官Cd和矿质元素含量的影响,并结合各元素在水稻不同器官中的分布情况,探究GSH抑制水稻体内Cd转运的作用机制。结果表明：开花期叶面喷施GSH可显著降低水稻籽粒中Cd含量,最高降幅可达76.5%,使稻米Cd含量由0.449 mg·kg^-1降至我国食品安全标准（0.2 mg·kg^-1）以内,并提高了稻米中K、Mg、Ca和Mn的含量。喷施GSH后水稻各营养器官的Cd含量均显著降低,降幅为68.8%~86.7%;同时,不同器官中K、Mg、Ca、Fe、Mn和Zn的含量也有不同程度的升高或降低。不同相邻器官之间的元素转移系数显示,叶面喷施GSH分别提高了Cd和Zn从第二节间到穗下节的转移系数,增幅可达46.2%和134.4%,降低了Cd和Zn从穗下节到旗叶的转移系数,降幅分别为44.5%和32.2%,并降低了Cd从穗下节继续向上到穗颈的转运系数,降幅可达31.4%。相关性分析发现,不同处理组水稻第二节及以上营养器官中,Zn含量与Cd含量相关系数最高,为0.809,为极强正相关（P<0.001）。由此可见,喷施GSH不但降低了水稻各器官中Cd含量,而且能够通过调控穗下节与其相连营养器官——穗颈、第二节间和旗叶之间的Cd转运,提高水稻自身主要Cd阻控器官——穗下节对Cd的拦截能力,进而抑制Cd向籽粒的转运和积累。同时,喷施GSH也提高了水稻穗下节对Zn的固定能力,改变了水稻不同营养器官中6种矿质元素的含量和分布,其中Zn与Cd的相关性最高,并最终提高了稻米中K、Mg、Ca和Mn的含量。     

巯基化坡缕石对碱性土壤镉污染的快速钝化修复效应

为了探究巯基化坡缕石作为钝化剂在镉污染碱性土壤上的适用性及应用潜力,选取典型镉污染碱性土壤,以青菜和生菜为模式作物开展盆栽试验和土壤培养试验,研究巯基化坡缕石对碱性土壤镉污染的快速钝化修复效应。结果表明：巯基化坡缕石在应用剂量为0.1%~0.3%（m/m）时可以使生育期内青菜地上部镉含量降低81.44%~93.44%,根系镉含量降低68.47%~85.63%,生菜地上部镉含量降低65.11%~92.18%,根系镉含量降低57.77%~91.92%。收获时可食部位镉含量满足国家食品卫生标准限量值要求,在极低的应用剂量下显著的钝化效应是其优势。巯基化坡缕石可使土壤DTPA浸提有效态镉含量降低68.57%~84.10%,钝化过程速度快,5 d左右达到平衡,可以用二级动力学拟合。连续浸提形态分析显示,巯基化坡缕石能够快速减少土壤中可交换态和碳酸盐结合态镉含量,并显著提高易还原金属氧化物结合态镉含量,使镉由活泼态向不活泼态转化,从而减少作物吸收累积。巯基化坡缕石同时抑制了青菜和生菜对镉的转运系数和生物累积系数,进一步降低了可食部位镉含量。研究表明巯基化坡缕石是一种在镉污染碱性土壤上具有快速钝化作用和良好应用潜力的高效钝化剂。