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。     

稻米镉关键积累时期研究

探明水稻不同生育期镉积累特征对于稻米安全生产具有重要的科学价值与现实意义,本研究采用水培试验方法,于水稻不同生育期分阶段添加外源镉,分析水稻不同生育期低浓度镉（50 μg·L^-1）胁迫下水稻每个生育期、主要部位镉含量及其内在关联。抽穗期阶段镉胁迫对水稻籽粒镉积累速率影响最为明显,最高达到 3.41 μg·蔸^-1·d^-1。孕穗期和抽穗期阶段镉胁迫对稻米镉积累量贡献率较高,中嘉早 17 号分别为 40.51%、31.66%,湘晚籼 13 号分别为 37.97%、35.46%。研究表明,孕穗期、抽穗期是控制镉米形成的关键时期,本结果可为镉超标稻田的安全生产及阻控米镉积累提供支持和科学指导。     

香蒲-表面流湿地系统净化灌溉水过程中镉的分布和累积

以室外人工湿地系统进行农田灌溉水净化试验,分析Cd在表面流人工湿地中的分布和累积规律,旨在为利用人工湿地净化灌溉水中镉提供理论依据。结果表明:湿地平均水力停留时间为1.62 d,湿地对Cd的平均去除率为68.88%。香蒲地下根茎Cd含量较高,最高可达127.39 mg·kg~(-1),地上茎叶Cd含量较低,最高为14.65 mg·kg~(-1),其富集系数与转运系数范围分别为6.58~41.26、0.037~0.107,说明香蒲具有净化灌溉水中Cd的潜力,Cd主要积累在地下部分。Cd在香蒲与底泥中的含量随水流沿程的延长呈递减趋势,且随着时间的推移逐渐增加。底泥中各点位Cd形态所占比例平均值大小依次为B2B1B3B4,其潜在有效性较大。     

适宜工厂化栽培的秀珍菇菌株筛选与评价

为筛选适合工厂化栽培的优良秀珍菇菌株,本研究对秀大、秀0027、秀76、台秀57的菌丝生长情况、液体菌种培养特性、农艺性状和子实体营养成分等进行比较分析。结果表明,秀大的菌丝生长速度最快、长势良好,液体菌种培养时间最短、质量优,菌种活力指数最高,为81. 22。其栽培周期短,生物学效率达到58. 33%,子实体中营养成分含量较高,适合工厂化栽培。     

基于小流域尺度的矿区农田土壤重金属源解析

为定性定量分析浏阳七宝山矿区耕地土壤重金属污染来源及源贡献率,以农业小流域为研究尺度,基于GIS网格布点法共采集了60个0~20 cm耕层土壤样品,测定其Cd、As、Fe、Mn、Cu、Zn和Pb的含量及pH值,并综合运用地统计、多元统计和正定矩阵因子分析（PMF）模型等方法对小流域耕地土壤典型重金属污染元素进行定量源解析。结果显示： Cd、As、Cu、Zn和Pb的均值分别是湖南省土壤背景值的10.0、2.1、4.5、2.0倍和4.8倍,且超过农用地土壤污染风险筛选值（除As外）;多元统计分析将7种元素分成3大类,第一类为Fe和Mn,第二类为As和Pb,第三类为Cd、Cu和Zn; PMF模型解析出7种重金属均受到干湿沉降和历史上污水灌溉的影响,此外,Fe和Mn主要由成土母质控制,Cd、Cu和Zn主要源于矿冶活动（尤其是Cd）,As和Pb则主要来源于农药化肥和交通运输。研究表明,流域内耕地土壤重金属污染的主要来源是人类活动,包括工农业活动和交通运输。     

生物炭耦合水分管理对稻田土壤As-Cd生物有效性及稻米累积的影响

选取湖南某矿区重金属Cd、As复合污染稻田土,以泰优390号为材料,通过盆栽试验研究湿润灌溉(CK)、农艺措施淹水(WF)、竹炭(ZC)、竹炭结合淹水措施(ZF)、稻壳炭(GC)、稻壳炭结合淹水措施(GF),对土壤中As、Cd生物有效性及水稻糙米中As、Cd累积效应的影响。结果表明,6种处理土壤pH值上升幅度为0.12~0.72个单位,均呈现先升高再下降,最后趋于中性的规律。相比对照,水稻全生育期5种处理Eh值均呈现下降趋势,而单一添加生物炭ZC、GC 2种处理乳熟期Eh显著高于同一生育期配施生物炭的WF、ZF、GF 3种淹水处理,并始终处于弱还原状态。各处理均能显著降低成熟期土壤Cd的有效态、酸可提取态和TCLP提取态含量,而As的有效态和TCLP提取态含量显著升高。WF、ZF、GF淹水配施生物炭处理糙米中Cd含量降低51.46%~57.28%,其中GF抑制效果最佳,与ZF呈现显著性差异;而籽粒中As的含量分别达到0.29、0.32、0.30 mg·kg-1,较CK组升高了39.74%~53.58%,三者并无显著性差异。2种仅添加生物炭的ZC、GC处理与对照相比,糙米中Cd含量降低16.50%、39.81%,糙米中As含量增加了27.24%、12.23%,但GC与CK处理并无显著性差异。因此,WF、ZF、GF及ZC处理可减少土壤中Cd的生物有效性,对重金属Cd污染稻田土壤修复具有重要意义,但会增加土壤中As溶出的风险及其生物有效性。而单一添加生物炭的GC处理可用于Cd-As复合污染农田,为稻田土壤Cd-As复合污染粮食安全生产提供理论依据。     

黄土高原区基肥对农田土壤水肥和产量的影响

黄土高原区农业用地土壤水分含量,尤其是播种前土壤水贮量是制约当年作物萌发和产量形成的重要因子,粗放的管理和低下的降雨贮存效率以及降雨的季节分布不均加重了该区土壤水蚀和养分的流失,该区休闲期较长(当年九月底到次年四月底),因此休闲期土壤水分恢复的研究尤其重要。研究施肥管理的改变,着重于休闲期开始时基肥对休闲期间土壤剖面水分的恢复、播种前土壤微生物量碳、生长季土壤水分动态和产量形成的影响。实验设八个基肥处理:对照((CK)不施肥),氮肥(N),磷肥(P),氮肥磷肥(NP),有机肥(M),氮肥有机肥(NM),磷肥有机肥(PM),氮肥磷肥有机肥(NPM)。2004-2005连续两年实验结果显示,不同基肥处理对雨季降雨入渗效率的影响有明显差异,NPM处理最优,CK最差,施氮处理优于施磷处理。NPM基肥处理休闲期土壤水分恢复增量显著高于其他基肥处理,微生物碳含量显著高于其他基肥处理。2004年小麦产量和2005年土豆产量与播种前2m土壤剖面水贮量有很强的正相关趋势或显著正相关,相关系数分别为0.621,0.774*(p<0.05);雨季前土壤含水量与雨季后土壤含水量呈明显负相关趋势,雨季前后土壤剖面水分增量与同年作物产量均为显著正相关。     

黄土高原弃耕地不同地形下植物群落演替初期的群落结构及多样性研究

采用样方调查方法对不同地形下典型黄土高原弃耕地植物群落发育初期阶段的植物群落物种组成及其相似性和多样性进行了研究。结果表明,不同地形下弃耕地植物群落演替初期的植物生活型结构不同,主要体现在以地面芽植物或一年生植物居多。植物群落演替初期坡顶和阴坡的群落相似性较大,而阳坡和坡底植物群落相似性较大。不同地形下植物群落多样性有差异,群落均匀度差异较小,各个多样性指数在不同地形的群落间的差异显著性不同,综合多个多样性指数值的大小,坡顶的植物群落多样性最大,而阳坡植物群落多样性最小。笔者推测,未来几年坡顶植物群落和阴坡植物群落将向多年生植物群落方向演替,而坡底和阳坡将向一年生植物群落方向演替。建议弃耕地植物群落学特性研究应长期进行,以便为黄土高原植被恢复和重建提供更加科学的依据。     

降雨和微肥在油菜环境下对重金属淋失的影响

通过室外油菜盆栽试验研究2种微肥(硅肥与硒肥)在不同自然降雨条件下对土壤重金属淋失的影响。从油菜苗期至角果发育成熟期,连续收集了6次自然降雨事件的淋溶液,监测了淋失液中溶解态Pb、Zn、Cu、Cd、As 5种重金属的浓度,并计算其迁移总量。结果表明,在油菜常规种植密度下,淋溶水样体积与降雨量成正比;在典型自然酸雨(pH为4.56～4.73)淋洗下,土壤中各种重金属呈现出不同的淋溶趋势:淋溶液中Zn、Cd的最高浓度出现在第1次降雨,随着降雨次数的增加,浓度都呈整体下降趋势;与之相反,淋溶液中Pb的最高浓度出现在最后1次降雨,且随着降雨次数的增加,浓度呈逐渐上升趋势;Cu的最高浓度出现在雨强最大的暴雨(110.1mm)期间,其余降雨情况下,Cu的溶出浓度基本趋于稳定;而As的淋失浓度较低,且随降雨次数的增加,有一个缓慢的下降趋势。相比CK和Si处理,基施硒肥的措施能显著降低土壤淋溶液中5种重金属的淋失总量,而基施硅肥能使淋溶液中Cd、As的淋失总量有一定程度的降低;在油菜环境下,5种重金属的淋失水溶性大小为Zn>Cd>Cu>As>Pb。     

湖南矿区县域耕地重金属污染空间特征及潜在风险评价

运用单因子指数法和潜在生态危害指数法,借助GIS技术,对研究区耕地土壤Cd、Cr、Pb、As和Hg的污染状况进行了评价和预警。单因子指数评价结果显示,研究区各重金属的污染指数大小依次为CdAsHgCrPb;潜在生态风险评价结果显示,研究区各重金属单项潜在生态风险系数大小依次为:CdHgAsPbCr,其中八团乡和高垅镇的Cd污染风险相对较大;研究区耕地土壤重金属的综合潜在生态风险程度中等,各个乡镇的综合潜在生态风险指数从大到小依次为:高垅镇八团乡潞水镇思聪乡平水镇严塘镇秩堂镇腰陂镇火田镇洣江乡虎踞镇下东乡;综合潜在生态风险预警结果显示,巨警区主要集中在高垅镇、八团乡、潞水镇、平水镇、思聪乡以及桃坑乡。研究结果可为研究区域的重金属污染综合防控和农业安全生产布局提供科学依据。