铜对小白菜的毒性效应及其生态健康指标

以小白菜地上部分及根系重量、叶绿素值(SPAD值)以及与抗逆性有关的丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、脯氨酸含量等作为毒性指标,研究了04～00.mg/kg外源铜对青紫泥小白菜生长的影响,并应用“生态剂量”概念计算青紫泥栽培小白菜的铜污染安全指标及食品卫生指标。结果表明,低浓度铜(200.mg/kg)则造成小白菜减产,400.mg/kg的外源铜使小白菜减产84%;铜污染使根系重量下降表现出与地上部分同样的趋势。SPAD值随铜污染浓度的增加而呈线性下降;铜污染浓度低于100.mg/kg有促进根体积、根长度、根表面积增加的趋势,但超过200.mg/kg的铜浓度则显著降低根长、根体积和根表面积。在与重金属污染引起的抗逆性有关的生理生化指标中,脯氨酸最为敏感,铜浓度小于50.mg/kg或大于200.mg/kg都能显著影响脯氨酸含量及SOD活性;与脯氨酸的变化一样,高浓度铜增加了MDA含量;青紫泥铜污染的临界指标为171.mg/kg。     

施肥和外源砷对小白菜生长和抗性生理的影响

通过盆栽试验,研究了施用有机肥料与氮、 磷、 钾肥以及不同浓度砷对小白菜（Brassica campestris L. ssp. Chinensis L.）株高、 根长、 单株鲜重、 砷含量以及小白菜植株脯氨酸（Pro）、 丙二醛（MDA）、 超氧化物歧化酶（SOD）、 过氧化物酶（POD）等的影响。结果表明: 在施肥条件下外源砷10 mg/kg促进小白菜生长,鲜重最高,株高、 根长增加,外源砷继续提高则抑制小白菜生长; 小白菜砷含量随外源砷提高而增加,施肥则促进砷吸收; 小白菜Pro和MDA含量随外源砷提高而增加,施肥则有助于降低Pro和MDA含量; 小白菜POD活性在不施肥处理下随砷浓度的提高呈上升下降的变化趋势,且以砷 50 mg/kg时最高; 在施肥条件下随砷浓度的增加而增强; 小白菜SOD活性在有机肥处理下随砷浓度的增加而增强,在不施肥、 施氮磷钾肥以及氮磷钾肥和有机肥混施处理下随砷浓度的升高呈上升下降的变化趋势,均以砷 50 mg/kg处理最高。     

硒对镉胁迫下寒地水稻镉含量与分配的影响

【目的】研究施硒对不同镉污染土壤上镉在水稻各器官中的分配及稻米中镉含量的影响,探讨通过施硒降低水稻镉吸收量及在稻米中分配的可行性。【方法】采用盆栽试验,以垦鉴稻6号为材料,研究添加不同浓度镉(0、2、4和8 mg/kg土壤)的条件下,施硒(0、0.07和0.14 mg/kg土壤)对水稻不同器官镉含量和镉分配的影响。成熟期整盆收获,分别测定叶片、叶鞘、茎秆、根系和糙米、精米镉含量、硒含量和干物重,计算镉积累量和分配比例。【结果】1)当土壤镉浓度在0 4 mg/kg时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度增高而显著增加,但当土壤中镉浓度4 mg/kg时,糙米和精米中镉含量增加不显著。未施硒(Se0)时,Cd2(4 mg/kg)和Cd3(8mg/kg)处理糙米中镉含量分别为0.221 mg/kg和0.234 mg/kg,分别是Cd0处理的15.8和16.7倍,均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.2 mg/kg),精米镉含量未超过国家食品安全规定的限量,Cd3处理精米中镉含量最高,为0.174 mg/kg。2)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,糙米和精米的镉含量均低于我国国家食品安全规定的稻米镉限量,且Se2(0.14 mg/kg)处理优于Se1(0.07 mg/kg)处理。其中Cd1(2 mg/kg)浓度时,Se2处理的精米镉含量下降幅度最大,比Se0降低31.5%(P0.01)。3)镉在各器官中的分配比例为根系茎鞘稻谷叶片。随着硒浓度的增加,镉在根系中的分配比例增加,在地上部的分配比例减少,在稻壳中的分配比例增加,在精米中的分配比例下降。在Cd1浓度时,根系镉分配比例范围为60.9%67.8%,稻谷镉分配比例为12.6%13.8%;Se2处理稻壳中镉分配比例比Se0增加5.2个百分点,而精米中镉分配比例则下降了6.2个百分点。4)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加,Se2处理对干物重的影响优于Se1处理。Cd1、Cd2和Cd3浓度下,Se2处理比Se0处理稻谷干物重分别增加了6.4%(P0.01)、5.2%(P0.05)和11.3%(P0.01)。【结论】施硒可降低镉污染土壤上水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量,并能显著降低精米中镉的分配比例,保证稻米的食用安全性,尤其在Cd加入量为2mg/kg土浓度下,施硒效果最显著,以施Se量为0.07 mg/kg处理的效果最好。     

不同浓度镉水灌溉对土壤及水稻品质的影响

通过桶栽土培水稻试验研究不同浓度(0.04,0.08,0.10,0.12,0.20,0.24mg/L)镉水灌溉对土壤及水稻产量和品质的影响。结果表明,重金属Cd主要累积在5-20cm土层,对水稻的株高有明显的抑制作用,对千粒重也有影响,但对水稻的每穗粒数及单株产量无明显影响。不同浓度镉水灌溉对稻米的外观品质、碾米品质有一定的抑制作用,但均能达绿色大米标准;营养品质则不受影响,6个处理下蛋白质、直链淀粉含量均能达标,且与CK无差异。土壤中的Cd含量随着镉水浓度的增大而增大,稻米中的Cd含量也与镉水浓度成正比。镉水中的大部分Cd残留在土壤中,6个处理下残留量分别为99.3%,73.8%,60.4%,55.5%,37.4%,47.6%,由此可见,镉水浓度越小,土壤对Cd的吸收能力越强,镉水浓度越大,土壤对Cd的吸收能力越弱。当镉水浓度大于0.20mg/L时,精米中的Cd含量达到了限量标准值(0.2mg/kg),说明灌溉水中的重金属Cd的浓度应该控制在0.20mg/L以下。     

中度含镉鸡粪源有机肥对土壤镉积累及小白菜吸镉量的影响

为探讨施用鸡粪源有机肥对土壤-作物系统累积重金属镉的影响,实现鸡粪源有机肥的安全利用,以种植一季小白菜盆栽试验方式,选择镉含量适中(Cd 1.58 mg·kg~(-1))的鸡粪源有机肥,以不施肥空白(CK)和化肥常规施肥处理(F)为对照,在与常规肥施加等量化肥的基础上,设置4种不同施肥量有机肥处理,分析施用鸡粪源有机肥对土壤基本理化性质和土壤镉累积量及小白菜镉吸收量的影响。结果表明:鸡粪源有机肥施用量为0.5～2 g·kg~(-1)时土壤全氮、碱解氮、速效钾及有效磷含量较高,分别为0.725～0.760 g·kg~(-1)、111.50～141.48mg·kg~(-1)、205.86～230.44 mg·kg~(-1)、19.13～28.54 mg·kg~(-1),土壤有机碳为10.27～11.84 g·kg~(-1),但种植一季对土壤机械组成和阳离子交换量无明显影响。总体来看,随着鸡粪源有机肥施用量的增加,土壤pH值呈现缓慢降低趋势,对土壤累积镉影响不明显,土壤中镉的可交换态和可还原态含量呈增加趋势,可氧化态和残渣态含量呈减少趋势,而小白菜地上可食用部分镉的累积量有降低趋势。综上,鸡粪源有机肥的施加有助于改善土壤基本理化性质,影响镉在土壤中的形态分布,在种植一季小白菜时对土壤累积镉影响不明显,但有助于降低小白菜地上可食用部分的镉累积量。     

镉对不同基因型小白菜根系生长特性的影响

采用水培试验,研究了镉（Cd）不同处理浓度对两种基因型小白菜（金夏王青梗菜和上海矮抗青）的生长及根系形态的影响。结果表明, 随着Cd 处理浓度的增加,两种基因型小白菜根系除直径无显著差异外,根系鲜重、长度、体积、表面积、根系活力均持续下降,且青梗菜的下降幅度显著高于矮抗青。随着镉处理浓度的增加,两种小白菜体内镉含量明显增加,与处理浓度呈显著正相关。当处理浓度大于Cd2+ 0.25 mg/L,矮抗青地上部与根系镉含量超过青梗菜。两种小白菜地上部分鲜重和光合速率均呈先升后降的趋势,其中青梗菜的临界值为Cd 2+ 0.1 mg/L时,而矮抗青的临界值为Cd2+ 0.25 mg/L时。镉浓度为Cd 2+ 1.0 mg/L时,二品种气孔导度均有显著下降,而蒸腾速率变化相对较小。根系较地上部分对镉更为敏感。两种小白菜对镉浓度的反应虽然总体趋势一致,但青梗菜根系的生物量、形态参数、活力及光合参数的下降幅度显著高于矮抗青,表明矮抗青比青梗菜具有较强的耐镉特性,与种子萌发时的敏感性一致。     

不同氮形态对镉胁迫下小白菜生长及镉含量的影响

【目的】研究施用速效氮肥（全铵、全硝、硝铵复合和尿素）对镉（Cd）污染土壤小白菜生长和Cd含量的影响,为合理选择氮肥,缓解Cd对植物生长的胁迫并减少Cd在作物体内的积累提供依据。【方法】以小白菜为试材,采用菜园土进行了盆栽试验。以CdCl2溶液模拟土壤Cd胁迫,设土壤Cd含量0、1、3和5 mg/kg 4个水平,每个胁迫水平分别供应小白菜铵态氮、硝态氮、硝铵（1:1）和尿素4种氮形态,总氮添加量均为N 400 mg/kg土。收获后分析各处理间小白菜的生长、光合、氧化胁迫及Cd含量的差异。【结果】 1）与无Cd对照相比,Cd 1 mg/kg处理水平下,全铵、全硝、硝铵和尿素处理的小白菜可食部分鲜重分别下降了31%、16%、21%和26%;Cd 3 mg/kg处理水平下分别下降了58%、28%、35%和39%;Cd 5 mg/kg处理水平下分别下降了83%、38%、52%和69%。全硝和硝铵处理间小白菜Cd耐受系数（TICd）差异不显著,但均高于全铵和尿素处理。2）与无Cd对照相比,Cd 1 mg/kg处理下,全铵、全硝、硝铵和尿素处理小白菜叶片的光合速率分别下降了14%、10%、12%和13%;Cd 3 mg/kg处理分别下降了33%、22%、25%和40%;Cd 5 mg/kg处理分别下降了53%、42%、41%和56%。与无Cd对照相比,1 mg/kg Cd浓度时全铵、全硝、硝铵和尿素处理小白菜叶片的丙二醛含量分别增加了11%、4%、9%和11%;超氧自由基产生速率分别增加了5%、1%、2%和4%,综合比较,以全硝处理下小白菜受Cd的光合抑制及氧化胁迫相对最小。3）3个Cd处理水平,均以施用全铵和尿素处理的小白菜体内Cd含量最高,硝铵处理次之,全硝处理最低。【结论】在供试菜园土上,小白菜施用铵态氮和尿素易引起Cd在小白菜体内的积累。施用硝态氮可缓解Cd诱导的光合抑制和氧化胁迫,减轻Cd对小白菜的生长胁迫,降低作物体内Cd的含量。     

硫对超积累植物东南景天生长和镉累积的影响

通过营养液培养试验研究了不同硫镉水平对超积累东南景天生长和镉累积的影响。结果表明,不同处理下东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量均以叶片>茎>根,且以Cd100>Cd10,显示出东南景天对镉的超积累特性。供硫1.5~2.25 mmol/L显著提高超积累东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量及整株镉累积总量。超积累东南景天地上部分(叶片 茎)镉累积量/地下部分(根)镉累积量的比值(S/R)远大于1,表明东南景天植株体内可能存在"增硫诱导镉需求"现象,而从植物修复角度来说,利用增硫手段提高超积累东南景天生长和地上部镉的积累能力具有重要的应用价值。超积累东南景天Cd的吸收速率和转运速率随营养液中硫(S)浓度的增加而增加,二者可分别用对数方程和直线方程来描述。     

不同基因型冬小麦镉累积差异及其与根系形态的关系

为了探讨不同冬小麦品种对镉吸收的差异性及其与根系形态的关系,利用水培试验研究不同浓度Cd处理下籽粒镉含量较高的新麦9817(XM)和籽粒镉含量较低的洛优9909(LY)2个小麦品种吸收、累积镉的差异及其根系形态变化特征。结果表明:同一镉浓度下,LY的生物量高于XM,且单株镉累积量高于XM,其对镉胁迫有更好的适应性。中高浓度镉(50,100μmol/L)处理下,LY根系中Cd含量高于XM,而Cd迁移系数低于XM。植株体内镉迁移系数低是造成小麦籽粒中Cd含量低的主要原因。低浓度镉(10μmol/L)胁迫对LY的粗根系的根长、根表面积、根体积有促进作用,XM则表现为抑制作用。中高浓度镉(50,100μmol/L)处理,对XM和LY根系均为抑制作用。XM植株体内镉累积量与根系总根长、根系表面积、根体积的相关系数分别为-0.868,-0.864,-0.838,均为极显著负相关;LY镉累积量与根系总长根系总根长、根系表面积、根体积均为极显著负相关,相关系数分别为-0.936,-0.933,-0.875。根系直径与镉累积量不存在相关关系。     

镉胁迫对荻生长、镉富集和土壤酶活性的影响

采用盆栽土培法,从播种开始培育132d后,研究0,3,6,9mg/kg镉胁迫对荻的生长、镉富集与分布和土壤酶活性的影响。结果表明:荻耐性指数随处理浓度的增加先上升后下降,镉浓度≤6mg/kg时,促进荻生长,镉浓度为9mg/kg时,抑制荻生长。叶绿素、丙二醛和可溶性糖含量均随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值;类胡萝卜素含量为先降低后升高,在6mg/kg时达最小值。荻根部铜、锌和铁含量均随处理浓度的增加而升高,地上部铜和铁含量先降低后升高,而锌含量持续降低。根部和地上部镉含量随镉处理浓度增加呈线性增加趋势,且根部镉含量均高于地上部;不同浓度镉处理荻根部富集系数均大于1,但地上部富集系数和转运系数均小于1;根部镉积累量随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值,地上部镉积累量持续升高,荻体内镉主要分布在根部。镉处理组的土壤脲酶和过氧化氢酶活性与对照相比总体无显著差异(P0.05),镉浓度为6mg/kg和9mg/kg对土壤脲酶活性有一定促进作用,但会抑制过氧化氢酶活性,根际土壤酶活性总体高于非根际土壤酶。研究表明,荻对镉有较强的耐性,且根部对镉有较强的富集能力,因此,荻在土壤镉污染稳定化修复方面具有一定的应用潜力。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

降雨对地表糙度影响的研究

通过野外模拟降雨实验,研究了降雨对地表糙度的影响规律,经过降雨作用后,随机糙度的地表,变化呈增加趋势,而有向糙度的地表,则呈减小趋势;随着降雨组合因子增加,随机糙度的变化量呈增加的趋势,而有向糙度则呈幂函数递减。     

GIS支持下的土壤侵蚀强度景观空间结构研究

从土壤侵蚀角度看,自然生态系统景观由微度土壤侵蚀和其它等级土壤侵蚀强度的地域组成 ,其景观基本元素有斑、廊、基.在GIS支持下研究了宜昌地区土壤侵蚀强度景观的面积对比、多样性指数、优势度指数和多度等参数.通过RS-GIS一体化的土壤侵蚀遥感调查,认为宜昌地区中观尺度的土壤侵蚀强度景观结构类型有散置斑块景观、指状交错景观、网络景观.     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。     

不同基因型大豆氮效率的研究

通过对不同基因型大豆新大豆1号和黑农40的试验研究,结果表明,施氮对新大豆1号的增产作用不明显,但对黑农40有较好的增产作用;花期黑农40和新大豆1号上、中、下层叶片氮含量都随着施氮量的增加而增加,黑农40叶片氮含量与施氮量的相关系数都达到极显著相关,但新大豆1号没有达到显著水平;施氮对新大豆1号的生物固氮抑制程度高于黑农40,使新大豆1号生物固氮降低36. 3% ~85. 2%。