土壤外源钴对大麦根伸长的毒害及其预测模型

选取我国11种不同性质的农田土壤，通过外源添加重金属钴（Co），研究其对大麦（Hordeum vulgare L.）根伸长的毒性阈值及土壤性质对Co毒性的影响。结果发现，Co对大麦根伸长10%抑制效应（EC₁₀）在11种土壤中的变化范围为37.1~3 914 mg·kg^-1土（105.5倍），50%抑制效应（EC₅₀）的变化范围为166.1~6 030 mg·kg^-1土（36.3倍）。建立土壤性质与毒性阈值的回归方程，结果表明土壤pH是影响土壤Co毒性阈值最重要的因子，作为单因子时分别可以解释77.6%、72%的EC₁₀和EC₅₀的变异（P≤0.001）。当在EC₁₀预测模型中引入土壤pH和土壤黏粒（Clay）双因子时，可以解释83.9%的EC₁₀的变异（P<0.001），EC₅₀预测模型中引入土壤pH和总碳（TC）双因子时，可以解释86.1%的EC₅₀的变异（P<0.001）。将我国土壤中得到的Co毒性阈值预测模型和欧洲北美10种土壤的预测模型进行比较验证，结果发现基于我国土壤得到的预测模型可以较为准确地预测欧洲北美土壤中Co的大麦根伸长毒性阈值，但基于欧洲北美土壤的预测模型不能准确预测我国土壤中Co的毒性阈值。研究表明，我国土壤性质对Co毒性有显著的影响，基于土壤性质建立的预测模型可为土壤中Co生态风险评价提供参考依据。     

我国典型农田土壤中Cr（Ⅵ）的老化过程及主控因子

土壤性质对外源Cr(Ⅵ)的老化具有重要影响。我国土壤类型多样,对Cr(Ⅵ)在不同农田土壤中的老化过程及主控因子的研究尚不完善。本研究采集了我国12种性质不同的农田土壤,采用0.05 mol·L^-1 EDTA作为有效态提取剂,耦合HPLC-ICP-MS联用技术、动力学模型拟合和多元线性回归等手段,探讨了外源Cr(Ⅵ)在老化过程中有效态Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)动态变化过程及主控因子。结果表明,外源Cr(Ⅵ)添加到土壤后起初60 d,土壤中有效态Cr(Ⅵ)从6.71%~68.71%迅速下降到4.53%~45.17%,之后趋势变缓并逐渐平稳(3.25%~34.35%)。二级动力学模型可以较好地描述所有土壤中有效Cr(Ⅵ)的老化过程(R^2>0.99);土壤性质与二级动力学模型中老化速率的逐步回归分析结果表明,土壤pH是控制Cr(Ⅵ)老化速率的主控因子。基于二级动力学模型,推导得出Cr(Ⅵ)进入土壤后的近似老化平衡时间为6~158 d,其主控因子为pH和有机质。此外,Cr(Ⅵ)老化过程中,还原产生的有效态Cr(Ⅲ)在2 d到30 d呈现快速上升,到达最高值(0.27%~3.27%)后迅速下降,最后趋于稳定(0.01%~2.19%),其老化过程可能与Cr(Ⅵ)的还原与老化及Cr(Ⅲ)自身老化有关。     

土壤重金属调查采样数目的确定方法研究进展

在土壤重金属调查中,合理确定采样单元的采样数目对保障其数据精确性及土壤污染风险评估和防治具有重要意义。该文通过广泛查阅国内外相关文献,对表层土壤重金属采样数目确定方法现状及未来研究方向进行了评述;基于经验型、统计学及经验统计学方法系统分析了土壤重金属采样数目确定方法的优缺点。结果显示在确定采样数目时缺乏对采样单元的考虑;采样数目更多的集中于经验型,相对缺乏基于统计学及经验统计学的应用。在采用统计学方法确定采样数目时,更多地集中于正态分布下的采样数目确定,而大多忽视了土壤重金属含量的非正态分布及其对采样数目的影响;尽管有部分学者提出对数正态分布下采样数目的确定方法,但是该分布下采样数目的精确算法过于复杂,不同修正公式的应用范围也有所限制,不足以涵盖在不同变异下的采样布点,而且存在高估或低估采样数目的风险。因此,明确采样尺度或采样单元,加强基于统计学或经验统计学确定采样数目方法的研究,探索对数正态分布下合理采样数目的确定方法,寻找出适合中国土壤重金属采样数目确定方法是实现土壤重金属风险评估和污染治理的重要保障。     

土壤外源铬的作物毒性响应及富集差异研究

为了研究土壤外源铬（Cr）对不同作物毒性和有效性的差异，本研究选用生菜、小麦和玉米作为受试植物，分别采用K₂CrO₄溶液和某化工厂Cr污染土壤作为土壤外源Cr污染来源开展了作物根伸长实验和田间试验。结果表明：两种外源Cr处理土壤中，小麦根伸长的EC₁₀和EC₅₀值（10%和50%效应浓度）分别为生菜相应值的2.22~2.35倍和1.45~1.87倍，说明生菜对土壤Cr污染更为敏感。外源添加化工厂Cr污染土壤的处理中EC₁₀值大约为外源添加K₂CrO₄处理土壤中的14~15倍，而对于EC₅₀值该倍数为4~5倍。田间试验中，与对照处理相比，两种外源Cr处理均显著增加了土壤中乙二胺四乙酸提取态Cr（EDTA-Cr）含量。生菜-小麦-玉米轮作过程中，在生菜种植的3个月内，土壤中EDTA-Cr含量下降迅速，不同外源Cr处理中下降了75.2%~89.4%。在小麦和玉米种植期间，EDTA-Cr含量下降速率变慢，到玉米收获后EDTA-Cr含量共下降了89.0%~94.9%，并且外源添加K₂CrO₄处理的土壤中EDTA-Cr含量的下降速率高于添加化工厂Cr污染土壤的处理。三种作物可食用部分Cr含量均低于国家食品安全标准，但生菜对Cr的富集显著大于小麦和玉米的。     

小麦对土壤铬富集和转运的品种差异性研究

为了筛选铬(Cr)的低累积小麦品种从而为农产品安全生产提供依据,本文通过生物试验研究了小麦对土壤Cr富集和转运的品种差异性。设置0(CK)、5.6 mg·kg^-1(T1)和10.0 mg·kg^-1(T2)3个浓度的Cr(Ⅵ)处理,采用温室盆栽试验研究山东潮土和江西红壤中12个品种的小麦对土壤Cr的富集和转运规律。结果表明:在Cr(Ⅵ)处理浓度相同的情况下,同一品种小麦秸秆和籽粒Cr含量在两种土壤之间存在显著差异(P<0.05),山东潮土中的小麦籽粒Cr含量是江西红壤中的1.07~2.50倍。山东潮土中,不同品种小麦秸秆Cr含量在T1和T2处理下均无显著差异,籽粒Cr含量在T2处理下除轮选988和百农AK58外,其他品种间均有显著差异(P<0.05);江西红壤中,小麦秸秆Cr含量仅在扬麦20和轮选988中有显著差异(P<0.05),籽粒Cr含量在不同品种间无显著差异。T1和T2处理下,山东潮土和江西红壤中12个品种小麦的生物富集系数(小麦Cr含量与土壤有效态Cr浓度的比值)分别为0.19~1.38和0.18~2.08,Cr从秸秆到籽粒的转运系数(TF)分别为0.14~0.61和0.04~0.49。研究发现,小麦籽粒Cr含量和TF值呈显著正相关(P<0.05),土壤性质对小麦籽粒Cr含量影响的贡献率最大(P<0.001),山东潮土中有效态Cr浓度更高,对小麦的生物有效性更大。研究结果表明,山农17是Cr的低累积小麦品种,百农AK58是Cr的高累积小麦品种。