不同铵态氮肥对土壤Cd生物有效性影响的研究进展

镉是生物毒性最强的重金属之一,镉污染尤其食物的镉污染引起了全世界的普遍关注。镉米杀机的报道,促使我国高度重视镉污染。铵态氮肥是农业生产中必不可少的一种常用肥料。本研究探讨不同铵态氮肥中的NH4+,以及阴离子Cl-、SO42-和CO32-、PO43-等对土壤中Cd生物有效性的影响,为治理土壤Cd污染和降低植物、尤其是籽粒中Cd含量提供科学依据。     

不同形态锑对水稻生长及根系形态特征的影响研究

通过溶液培养试验(采用埃斯皮诺营养液),研究不同形态锑[Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)]对常规籼稻(丰美占)生长、根系形态以及不同部位Sb含量的影响。结果表明:Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)均对水稻生长有抑制作用,且Sb(Ⅲ)的毒性较Sb(Ⅴ)高。随Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)处理浓度增加,地上部分和根系Sb含量均显著增加,且大量集中在根系。水稻对Sb(Ⅲ)的转运能力较Sb(Ⅴ)强,导致Sb(Ⅲ)处理下水稻地上部分Sb含量高于Sb(Ⅴ)处理,根系Sb含量则相反。Sb(Ⅲ)的加入显著抑制大多数根系形态参数,包括根长、根面积、根体积、根尖数以及根分叉数;而仅20 mg·L~(-1)Sb(Ⅴ)能显著抑制水稻根面积、根直径、根分叉数。上述结果表明:Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)处理下,水稻能通过降低根面积和分叉数降低对Sb的吸收。随着Sb(Ⅲ)处理浓度增加,水稻细根比例从52.1%降低至41.5%,中等根比例从45.2%增加至55.2%,表明Sb(Ⅲ)处理下水稻能通过增加根系粗度来降低对Sb的吸收;而随着Sb(Ⅴ)处理浓度增加,水稻细根比例在52.1%~56.8%之间波动,中等根比例在41.7%~45.2%之间波动。     

氨基酸微肥对马铃薯产量与品质的影响

在田间采用叶面喷施的方法研究3种氨基酸微肥对马铃薯产量和品质的影响。结果表明:氨基酸微肥处理的马铃薯块茎产量均比清水对照的高,其中氨基酸微肥Ⅲ处理的产量最高(37 769.19 kg/hm2),其次是氨基酸微肥Ⅰ(35 564.07 kg/hm2)和氨基酸微肥Ⅱ(31 794.84 kg/hm2),比对照分别提高25.15%、17.84%和5.35%;氨基酸微肥Ⅲ、氨基酸微肥Ⅰ和氨基酸微肥Ⅱ处理的马铃薯商品率比对照分别提高5.4%、3.1%和2.0%;氨基酸微肥处理的马铃薯块茎淀粉含量和蛋白质含量均显著高于对照,其中淀粉含量提高23%~40%,蛋白质含量提高41.9%~177.3%。     

CO2浓度升高对美洲商陆富积铯及其根际微生物特征的影响

在开顶式气室(OTC)中采用盆栽试验研究了不同Cs污染浓度(0、100、300、500、1000mg/kg)下,CO2浓度(860μl/L)对美洲商陆(Phytolacca americana Linn.)生物量、Cs富集量及根际土壤微生物的影响。结果表明,与正常CO2浓度相比,CO2浓度升高显著增加美洲商陆地上、地下部分的生物量,其增幅分别为3%~30%和6%~56%;也显著提高了美洲商陆地上、地下部分Cs的含量,最大增幅分别为41%和60%。同时,CO2浓度升高还显著增加美洲商陆根际土壤中细菌、放线菌、真菌的数量,其增幅分别为19%~32%、41%~21%、25%~58%。同一CO2浓度条件下,根际土壤微生物总量与美洲商陆总生物量之间存在显著的相关性。植物生物量、Cs吸收量以及根际土壤微生物量增加,意味着CO2浓度升高有利于利用美洲商陆修复Cs污染土壤。     

田间条件下不同钝化材料对玉米吸收镉的影响研究

选取4种钝化材料(赤泥、海泡石、钙镁磷肥和磷矿粉)开展田间试验,研究它们对玉米吸收镉与土壤有效态镉的影响。结果表明,除海泡石外,施用其他3种钝化材料均能促进玉米生长,增加玉米叶、茎与籽粒的重量。4种钝化材料都能降低玉米对镉的吸收,其中:高量赤泥(用量1.5%)能明显降低玉米茎、叶片及籽粒中镉的含量,较对照分别降低60.6%、33.6%与49.3%;高量钙镁磷肥(用量900kg·hm-2)明显降低玉米籽粒中镉含量,较对照降低57.4%。4种钝化剂明显降低土壤EDTA提取态镉、DGT提取态镉的含量。其中,高量海泡石处理的EDTA提取态镉含量最低,高量赤泥次之;高量赤泥处理的DGT提取态镉含量最低。本试验结果表明,1.5%用量的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

涉农专业的土壤学课程教学改革探索

在认识和理解新时代背景下“土壤学”课程承担的新使命基础上,分析了当前土壤学课程教学中存在的内容更新不及时、教学形式单一、思政元素缺乏等主要问题,并从增强专业融合、关注学科前沿进展、丰富教学手段及强化思政教育4个方面进行“土壤学”课程教学改革探索,以期为相关专业的“土壤学”课程教学提供参考。      

淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险

硒（Se）能抑制水稻对镉（Cd）和砷（As）的吸收,但针对Se应用风险的研究还较为缺乏。为探究Se在降低重（类）金属吸收实际应用过程中尤其是南方多雨条件下的适用性,本研究采用全生育期淹水的农艺措施,利用根施海泡石30 mg·kg^-1(SP30）和50mg·kg^-1(SP50）,并配合叶面喷施Se肥（Na₂SeO₃） 1 mg·L^-1(Se1）和5 mg·L^-1(Se5）,测定根际土壤pH和Eh,水稻籽粒Cd、As、Se、氨基酸的含量以及Se形态等指标,探究Se对水稻生长和重（类）金属吸收的影响。结果表明：与CK处理相比,单独叶面喷施Se和单独根施海泡石处理均在一定程度上对水稻产生了不利影响,同时还一定程度上促进了籽粒中Cd或As的富集。与SP30处理相比,额外添加Se显著增加了株高（Se5SP30处理）、200粒质量（Se5SP30处理）、结实率、籽粒中Cd的含量和部分氨基酸含量,但降低了籽粒中Mg（Se5SP30处理）、Ca、Mn （Se5SP30处理）和Fe的含量。与SP50处理相比,额外添加Se显著降低了茎鲜质量、产量（Se5SP50处理）、籽粒中Mg （Se5SP50处理）、Ca （Se5SP50处理）、Fe、Zn和缬氨酸（VAL）（Se1SP50处理）的含量;增加了结实率（Se5SP50处理）和籽粒中精氨酸、色氨酸的含量,未显著影响籽粒中As和Cd含量。研究表明,全生育期淹水条件,施用Se和海泡石会增加As和Cd在水稻籽粒中富集的风险。因此,在利用Se和海泡石降低水稻籽粒中的As、Cd含量时,需要注意土壤水分的管理。     

接种伯克氏菌D54对东南景天吸收富集Cd的影响

通过水培盆栽试验,利用非损伤微测等技术手段,研究了接种伯克氏菌D54对超积累生态型东南景天(HE)和非超积累生态型东南景天(NHE)不同组织中Cd、Zn、Fe、Mg和Mn含量、根尖Cd~(2+)动态吸收以及Cd的转移系数的影响。结果发现,HE茎、叶中Cd、Zn含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)内流速率均显著高于NHE。Cd处理显著增加了HE和NHE根、茎、叶中Fe和Zn的含量,以及茎中Mg的含量;另外,Cd处理显著降低了HE根、茎、叶中Mn的含量,但却显著增加了NHE根和茎中Mn的含量。伯克氏菌D54处理显著降低了HE和NHE茎、叶中Cd、Fe、Mg、Mn和Zn的含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)的内流速率。这表明HE对Cd的转移和富集能力显著高于NHE,且HE对Cd的超富集能力与根部对Cd的强吸收能力密切相关。Cd处理促进了HE和NHE对Fe、Zn和Mg的富集,抑制了HE对Mn的富集和促进了NHE对Mn的富集,可能与HE超富集Cd和Mn产生竞争有关。伯克氏菌D54能减少HE和NHE对Cd的吸收和富集,同时导致Fe、Mg、Mn和Zn的富集减少。     

农田镉砷污染防控与作物安全种植技术探讨

文章综述了农田镉、砷污染现状、环境风险及其来源,阻控作物镉、砷吸收的关键技术环节,包括农业投入品控制、水分管理、土壤钝化调控、叶面调理、低吸收作物品种选择与替代种植、秸秆移除削减等。结合"土十条",提出镉、砷污染农田作物安全种植的几点思考:一是建立基于耕地-农产品污染等级的安全种植技术体系;二是采取集成农艺措施进行综合防控,重点提出作物安全种植VIRL(Variety-Input and Irrigation-Root zone and Removal of straw-Leaf blade)技术模式。该模式将源头预防(农业投入)、过程阻控(作物本身镉、砷吸收特性,影响作物地下部与地上部镉、砷吸收的各个环节)、末端治理(秸秆移除修复)高度统一起来,然后根据耕地-农产品污染等级,采取或紧或松的关键(联合)技术调控,实现镉、砷污染农田的安全种植;三是对镉、砷复合污染农田同步防控问题进行了探讨和展望。     

植物根系限制重(类)金属吸收/转运的因素及其机制

当前土壤重(类)金属污染导致的农作物重(类)金属超标已成为我国居民严重关切的问题之一。在重(类)金属胁迫下,植物自身具备了相应的机制来减少其对重(类)金属的吸收富集,这些机制主要与土壤-植物根系系统中发生的一些物理、化学和生物学过程有关。本综述阐述了与植物根系相关的限制重(类)金属吸收/转运因素及其机制,主要包括:1)根系的一些分泌物能通过与重金属螯合降低其有效性,从而达到固定重金属的目的;2)在重(类)金属胁迫下,植物根系增加粗根比例,降低细根数量并减少根比表面积,从而降低与重(类)金属接触的几率并影响重(类)金属的吸收;3)水生植物根系表面形成氧化铁/锰化合物胶体,这些胶体能吸附阴阳离子,从而束缚重(类)金属;4)植物根系表面具有相应的吸附位点,具有相似性质的离子会对这些位点产生竞争,从而降低重(类)金属进入根系细胞的几率;5)细胞壁组分含有的基团可与重金属结合,从而束缚大量的重金属;6)植物根系内皮层凯氏带能阻断重(类)金属在皮层与维管柱之间的质外体运输,从而阻止重(类)金属向地上部分转运;7)具有相似性质的金属离子可对根系细胞膜上的离子通道展开竞争,这一过程影响重(类)金属的吸收;8)在细胞中游离的重(类)金属可被区隔到根系液泡中,从而减少其毒性以及向地上部分的转运;9)根系细胞膜上的一些基因的表达限制了重金属由根系向地上部分的转运。综上所述,植物主要通过减少根系与重(类)金属接触几率、吸附机制、离子竞争性吸收、以及区隔化作用等机制来降低重(类)金属的吸收和转运。但关于细胞壁组分在束缚阴离子形态存在类金属的相关机制还不清楚,尚待进一步明晰和阐明。