2种优势植物对不同粒径炼锌废渣团聚体养分及重金属赋存形态分布的影响

为评价土法炼锌废渣堆场上自然着生的优势植物对废渣团聚体中重金属的控制效应及生态修复效果,以废渣堆场上已自然定居且生长茂盛的本土植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)和大叶醉鱼草(Buddleja davidii Franch.)为研究对象,以未经修复的空白废渣为对照,分析这2种优势植物对根际、非根际废渣内不同粒径团聚体中主要养分(氮、磷、有机质)和主要重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)赋存形态及含量分布的影响。结果表明:土法炼锌废渣堆场上自然着生的2种优势植物对根际与非根际不同粒径炼锌废渣的主要养分含量具有显著影响,且不同种类植物参与对根际与非根际废渣中有机质的贡献明显不同。养分在粒径<1 mm的团聚体废渣中分布含量较高,除大叶醉鱼草非根际废渣中的总氮含量低于对照废渣外,植物影响下的各粒径团聚体中的养分含量总体高于对照废渣。优势植物生长明显影响炼锌废渣中Cu、Pb、Zn、Cd等主要重金属在不同粒径废渣中的含量分布及赋存特征,Cu和Cd主要分布在粒径<0.25,0.25~0.5,0.5~1 mm团聚体中,Zn主要分布在粒径<0.25,2~5 mm团聚体中,Pb则在0.25~5 mm的4种不同粒径团聚体中含量分别达最高;且其降低了各粒径废渣团聚体中Cu、Pb含量,对粒径>5 mm团聚体中的Cd含量有一定的提高作用,其中,2种优势植物影响下的粒径<5 mm团聚体中的酸可溶解态Cu、Pb、Zn的比例明显降低,而残渣态Zn和酸可溶解态Cd的比例有所提升。主成分分析结果表明,2种优势植物对根际和非根际粒径<5 mm团聚体中的养分、Zn全量及酸可溶解态Cd含量贡献率高,但对粒径>5 mm团聚体中的养分影响不大。综上,自然定居且繁茂生长的土荆芥和大叶醉鱼草可显著改善铅锌冶炼废渣中的养分状况,同时可有效减小废渣中重金属Cu、Pb、Zn对环境生态的潜在风险,开展铅锌冶炼废渣堆场水土保持及生态修复相关工作时可优选这2种植物作为先锋植物。     

铅锌废渣堆场4种先锋修复植物根际微域磷素赋存形态特征

为明确先锋植物根际微域中磷素赋存形态特征对铅锌废渣堆场生态修复的响应,选取黔西北土法炼锌废渣堆场植物生态修复5年后区域内长势良好的大叶醉鱼草(Buddleja davidii)、土荆芥(Chenopodinmambrosioides L.)、三叶草(Trifolium repens)及黑麦草(Lolium perenne)4种先锋植物根际微域废渣为研究对象,分析了不同植物根际微域及无植物(对照)废渣中无机磷(IP)、总无机磷(TIP)、有效磷(AP)、有机磷(OP)、总磷(TP)含量及pH和有机质变化情况。结果表明:与对照废渣相比,4种先锋植物的定植可显著降低废渣基质pH(p0.05),但根际与非根际废渣均仍呈弱碱性(pH7.43～7.86);同时,不同植物均可促进铅锌废渣中有机质的积累,其中,大叶醉鱼草、土荆芥及三叶草均可显著(p0.05)提高植物根际废渣中的有机质。不同植物根际微域中磷素的含量均高于对照并存在差异,其中大叶醉鱼草、土荆芥、三叶草根际废渣中总磷、有效磷与各无机磷形态的含量高于非根际,而黑麦草则与其他3种植物呈相反的变化规律。4种植物对废渣中无机磷的吸收和利用较为充分,且对有机磷具有一定的富集,具体表现为4种先锋植物根际废渣中TIP/TP比值(48.17%～60.70%)明显低于对照(89.97%),而OP/TP比值(39.80%～51.83%)高于对照(10.03%)。铅锌废渣堆场植物修复5年后不同先锋植物的生长均促进废渣中磷素和有机物的生物地球化学循环,可为渣场生态系统中群落自然演替或后续木本植物的建植提供有利的基质条件。     

不同修复方式对铅锌尾矿砂微生态环境的改良作用

采用盆栽试验方法研究黑麦草、黑麦草联合改良剂等不同修复方式对铅锌尾矿砂的理化性质和微生物性状的改良作用。结果表明,不同处理使铅锌尾矿砂中有机质、碱解氮、速效磷含量显著提高,其中黑麦草联合10%菜园土和1%赤泥处理(CN1)对铅锌尾矿砂中有机质、碱解氮、速效磷含量明显提高,分别比对照提高了51.82%,300.00%和901.29%。添加改良剂显著增加了黑麦草的生物量,减少了黑麦草根部重金属的含量。不同处理使铅锌尾矿砂中微生物数量,微生物C、N含量显著增加,其中CN1处理使细菌、真菌、放线菌数量和微生物C、N含量增加效果最好,分别比对照增加了33.78,5.99,21.82,6.34,6.35倍。各处理显著提高了尾矿砂中脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶活性,其中CN1处理使脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶活性分别比对照提高了18.43,12.58,5.00,9.15倍。黑麦草联合10%菜园土和1%赤泥较其他处理有利于提高铅锌尾矿砂的肥力,改良尾矿砂的微生态环境,促进植物生长。     

先锋修复植物对土法炼锌废渣基质养分及微生物学特性的影响

为综合评价先锋修复植物对黔西北土法炼锌废渣基质的生态修复效应,通过野外采样及室内分析研究改良的土法炼锌废渣上自然定居植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides)和大叶醉鱼草(Buddlejia davidii)以及先锋修复植物白三叶草(Trifolium repens)和黑麦草(Perennial ryegrass)对废渣基质的养分、酶活性及微生物活性的改善效果。结果表明:与无植被修复的裸露废渣相比,4种修复植物具有明显的根际效应,表现为根际废渣pH值降低,且4种修复植物可显著(p0.05)增加根际废渣基质的养分(N,P,K、有机质)、酶活性(脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶)、微生物活性(细菌、真菌、放线菌、微生物量、呼吸作用强度)。相关性分析表明,植物根际废渣养分、酶活性和微生物活性之间总体上呈正相关关系,其中有效氮与蔗糖酶和磷酸酶之间,全氮与细菌之间均呈极显著(p0.01)相关,而有效钾与呼吸作用强度、微生物量和真菌之间,真菌与脲酶和蔗糖酶之间及微生物量与脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶之间均呈显著相关(p0.05)。通过主成分分析计算的综合肥力指标表明,三叶草修复铅锌冶炼废渣基质的综合肥力最高,而无植被存在的裸露废渣肥力指标最低。可见,在4种先锋修复植物中,三叶草作为先锋植物对土法炼锌废渣基质的修复效果最好。因此,在土法炼锌废渣堆场生态修复过程中,可选择三叶草作为先锋植物显著改良炼锌废渣的植生特性,为在废渣堆场上快速引进其他植物提供了有利条件。     

钝化剂对猪粪厌氧发酵沼渣中As的钝化效果及工艺优化

由于饲料添加剂的使用,规模化养殖场猪粪中重金属残留加剧。为了减少重金属污染,阐明钝化剂对发酵过程中As在沼渣中的含量及其形态转化的影响,为沼渣沼液的安全合理利用提供科学依据,该文以重金属As为研究对象,猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,通过正交试验,选取3个因素,每个因素3个水平,采用BCR提取法分析重金属形态。研究不同种类钝化剂(粉煤灰、硅藻土、活性炭),钝化剂的不同添加比例(2.5%,5%,7.5%)及不同发酵温度(25,30,35℃)对猪粪中重金属钝化效果的影响,结果表明:1)猪粪经厌氧发酵后重金属As大多数存留在沼渣中,在沼渣中质量分数范围在5.50~6.56 mg/kg之间;发酵前猪粪中残渣态质量分数为3.38 mg/kg,猪粪厌氧发酵后残渣态含量升高,说明添加钝化剂可以降低重金属As的生物活性,从而有效减少重金属的危害;2)影响重金属As有效态钝化效果的因素主次顺序为钝化剂种类,钝化剂的添加比例及发酵温度;钝化剂种类对As有效态钝化效果有显著的影响,而钝化剂添加比例及发酵温度对有效态钝化效果影响不显著;3)重金属As有效态的钝化效果最好的是添加7.5%的活性炭,发酵温度为30℃的试验处理,其钝化效果可达到62.34%。猪粪厌氧发酵中添加适量的重金属钝化剂,可以在一定程度上降低沼渣中重金属的有效性以及沼渣利用中重金属污染的风险。     

四种改良剂对铜和镉复合污染土壤的田间原位修复研究

研究了石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石对冶炼厂周边Cu、Cd污染土壤的原位修复效果。以黑麦草(Lolium perenne L.)作为田间修复植物,采用植物重金属吸收性、土壤重金属化学提取性及土壤溶液重金属浓度变化等作指标来评价修复效果,并研究了黑麦草对Cu、Cd的吸收与土壤、土壤溶液中Cu、Cd含量的相关性。结果表明,石灰高添加剂量(石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%)处理黑麦草对重金属的富集效果最好,显著降低了重金属毒性,促进了黑麦草的生长及其对重金属的富集;石灰和磷灰石各添加剂量均显著降低了污染土壤交换态Cu含量;石灰、磷灰石和蒙脱石各添加剂量均显著提高了土壤溶液pH并显著降低了其Cu、Cd浓度。黑麦草地上部、根中Cu浓度与土壤交换态Cu及土壤溶液Cu浓度呈显著或极显著正相关关系。     

煤矸石—磷石膏—菌渣混合基质与黑麦草根系复合体抗剪性能的差异性

[目的] 探究黑麦草生长对混合基质物理性质与抗剪性能的影响,为煤矸石山植被快速恢复和防治水土流失提供科学依据。[方法] 针对煤矸石物理结构差和养分含量少等特点,通过在煤矸石中添加磷石膏和菌渣形成混合植生基质,在盆栽条件下种植黑麦草,探讨黑麦草生长对混合基质物理性质与抗剪性能的影响。[结果] ①添加不同比例的磷石膏、菌渣改良煤矸石均可以明显促进黑麦草生长,其中在添加20%磷石膏和10%菌渣的煤矸石混合基质上黑麦草株高、地上部干生物量、根重密度和叶绿素含量指标改善效果最好,其次是添加10%磷石膏和10%菌渣的煤矸石。②添加磷石膏和菌渣可明显改善煤矸石混合基质的通气持水能力,其中添加20%磷石膏和10%菌渣处理组相对于只添加10%菌渣处理组煤矸石混合基质的自然含水率、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别提高了18.88%,14.18%,13.12%和18.08%,而容重降低了24.76%。③添加磷石膏和菌渣的煤矸石混合基质有利于黑麦草根系的发育生长,相对于只添加10%菌渣处理组,添加20%磷石膏和10%菌渣处理组的煤矸石混合基质各级垂直荷载下的抗剪强度平均提高了71.71%,黏聚力和内摩擦角分别提高了102.84%,45.05%。[结论] 添加20%磷石膏和10%菌渣的煤矸石混合基质与黑麦草根系复合体抗剪性能最好,有利于控制煤矸石山水土流失。     

污泥有机肥改良铅锌尾矿对4种草本植物生长和重金属积累的影响

[目的]研究添加不同量的污泥有机肥对生长在铅锌尾矿中的黑麦草、白三叶、草木樨、沙打旺4种植物生长状况和对Pb,Zn,Cu,Cr,Cd累积的影响,以期为合理利用污泥有机肥改良、修复尾矿库提供理论依据。[方法]采用盆栽试验的方法。[结果]20g/kg处理水平下,4种植物株高、根长、地上鲜重、根鲜重均达到最大。施肥处理下,供试的4种植物叶绿素a+b含量均比对照高。随着改良剂含量的增加,黑麦草、白三叶丙二醛含量呈下降趋势。黑麦草、白三叶、草木樨体内Pb,Zn,Cd含量在10g/kg处理水平下达到最大,在20g/kg水平下降低。[结论]随着有机肥添加量的增加,重金属量向植物体内转移减少,有利于缓解重金属的毒害作用。     

秸秆颗粒改良剂对川西北高寒沙地土壤氮素和黑麦草生长的影响

为探明秸秆颗粒改良剂对川西北高寒沙地土壤氮素和黑麦草生长的影响,以农业废弃物(秸秆)为主要原料,复合聚丙烯酰胺、微生物菌剂和氮磷钾肥,加工成秸秆颗粒改良剂,设4个施用量水平(6,12,18,24t/hm2),以空白对照(CK0)和当地常规牦牛粪处理(CK1)为对照。结果表明:与CK0相比,秸秆颗粒改良剂和CK1均能显著增加土壤全氮、全氮密度、全氮储量和硝态氮含量,增加黑麦草株高、总根长、总根表面积、总根体积、平均根系直径和单株干重(p0.05),达到增加土壤氮素含量和促进黑麦草生长的效果。与CK1相比,秸秆颗粒改良剂处理的平均全氮含量、全氮密度、全氮储量和硝态氮含量分别增加了12.50%,22.73%,20.90%和344.56%,黑麦草地上和地下部平均单株干重分别增加了57.50%和66.86%。增施秸秆颗粒改良剂可有效增加土壤氮素含量,黑麦草各生长指标也随改良剂施用量增加呈逐渐增加的趋势。施用量超过18t/hm2时,0—10cm土层的全氮、全氮密度、全氮储量和黑麦草各生长指标差异不显著。土壤氮素指标与黑麦草单株干重存在正相关关系,其中土壤全氮、全氮储量与黑麦草单株干重的相关性最高(r≥0.90**)。随改良剂施用量增加,外源养分淋溶率呈先降低后升高的趋势,在18t/hm2处有最小值。综合考虑土壤氮素含量、外源养分淋溶率和黑麦草生长的变化,秸秆颗粒改良剂以18t/hm2为川西北沙地土壤改良的最佳施用量。     

海泡石对猪粪秸秆厌氧发酵产物中Cd的钝化效果研究

由于饲料添加剂的使用,畜禽粪便中重金属含量增加。因此,为降低厌氧发酵过程中的重金属污染风险,该文以猪粪和玉米秸秆混合为发酵原料,重金属Cd为研究对象,通过添加2.5%的海泡石作为钝化剂,在35℃的条件下进行为期60 d的发酵。利用H_2O、KCl、Na_4P_2O_7、Na OH、HNO_3分级提取法对有机碳含量和重金属Cd在有机质中的分布变化情况进行分析,结果表明:随着发酵的进行,沼渣中有机质含量呈现前中期迅速降低,后期缓慢降低的趋势,且添加钝化剂后沼渣中有机质含量降低;总可提取态有机碳在10%～20%之间,发酵过程中胡敏酸(humicacid,HA)所占比例明显增加,富里酸(fulvicacid,FA)所占比例明显降低,HA/FA也随之增大,说明添加海泡石提高了腐殖质的腐殖化程度;沼渣中所提取的Cd含量达到总量的80%以上,其中大部分的重金属Cd存在于腐殖质中。水溶态和可交换态重金属Cd所占比例随着发酵过程的进行会逐渐降低,矿物质态和残渣态逐步增加,并且添加海泡石这种增加趋势进一步增强;沼渣中腐殖质大部分Cd主要与FA结合。随着发酵的进行,HA含量增加,FA含量降低,HA/FA也逐渐增大,增强了腐殖质中Cd的稳定性,从而降低了沼渣中重金属Cd的毒害作用。因此猪粪秸秆混合厌氧发酵或在这个过程中添加2.5%海泡石作为钝化剂可减少重金属污染的风险。     

Suitability of four woody plant species for the phytostabilization of a zinc smelting slag site after 5 years of assisted revegetation

Purpose

Zinc smelting activity generates large volumes of highly toxic waste slags and poses a potential extreme environmental risk for the surrounding areas. The establishment of a vegetation cap for the phytostabilization of abandoned mine tailing heaps using plants is usually considered a beneficial approach. This study aimed to evaluate the suitability of phytostabilization of zinc smelting slag using four woody plants combined with organic amendments, to investigate the distribution of heavy metals in the slag–plant system, and to better understand how the direct revegetation of a zinc smelting slag site can influence the mobility and geochemical fraction of heavy metals.

Materials and methods

Slags were collected from the areas planted with vegetation (Arundo donax, Broussonetia papyrifera, Robinia pseudoacacia, and Cryptomeria fortunei) and a bare area in a zinc smelting waste slag site using an indigenous method. Physicochemical properties were determined with the usual procedures. The geochemical fraction and bioavailability of heavy metals was determined using the three-step modified European Community Bureau of Reference (BCR) sequential extraction and diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) sequential extraction schemes. Heavy metal concentrations (Cu, Pb, Zn, and Cd) in the slag and plant samples were also measured.

Results and discussion

Vegetation planted directly in the zinc smelting waste slag significantly enhanced the nutrient accumulation and reduced the bioavailability of heavy metals (Cu, Zn, and Cd) with the exception of A. donax for Zn and Cd. The presence of four woody plants increased the bioavailability of Pb. Sequential extraction revealed that revegetation reduced the acid-soluble extractable fraction and increased the fraction of heavy metals associated with the Fe/Mn oxy(hydr)oxides or organic matter. This is attributed to the establishment of plant-enhanced weathering of minerals in the waste slag that resulted in the formation of an amount of dissolved metals, and the amount of dissolved metals was partly redistributed into the soluble extractable fraction of the zinc smelting waste slag. The final concentration of metals (Cu, Pb, Zn, and Cd) in the soluble extractable fraction is dependent on the dynamics of metals induced by root activity in the rhizosphere. Much lower levels of heavy metals with lower translocation factors accumulated in the four woody plants than in the associated slags.

Conclusions

We conclude that the studied four woody plants showed a beneficial vegetation cover and phytostabilization potential within 5 years of revegetation. These woody plants have the potential for high heavy metal tolerance and low heavy metal accumulation. Therefore, these woody plants could be used for revegetation and phytostabilization of zinc smelting slag sites under field conditions.

     

Long-term fertilization with pig-biogas residues results in heavy metal accumulation in paddy field and rice grains in Jiaxing of China

Pig-biogas residue is widely used as organic fertilizer for rice (Oryza sativa L.) in China. To evaluate the risk of heavy metal contamination in paddy soil and rice grains caused by long-term pig-biogas residue fertilization, this study was conducted in paddy fields which had been fertilized continuously with pig-biogas residue for 8 years. We found that pig-biogas residues contained high concentrations of arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu) and zinc (Zn). As a result, the concentrations of these four metals in paddy soils and rice grains sampled from biogas residue fertilized fields were significantly higher than those from control fields. In addition, in biogas residue fertilized fields, the concentrations of these four metals rapidly increased in the tillage layer compared with those in deep soil layers, and biological availability was significantly higher than in control fields. Moreover, we found that the accumulation of these four metals in paddy soils and rice grains increased in the second year compared with the first year. To reduce heavy metal accumulation in rice grains, we screened for rice genotype among 20 local rice genotypes. We found obvious genotypic differences in grains’ accumulation of heavy metals, and identified some rice genotypes which had low accumulation of multiple heavy metals. These low-accumulating genotypes predicate the possibility to reduce heavy metal accumulation in rice grains grown in pig-biogas residue fertilized fields.     

赤泥颗粒对韭菜吸收污染土壤中铅锌的抑制效应研究

采用盆栽试验方法,通过添加赤泥颗粒修复铅锌污染土壤,按照火焰原子吸收分光光度法测定不同时期种植韭菜的土壤中重金属的含量,分析赤泥颗粒对土壤中重金属的钝化行为与机理,确定赤泥颗粒对土壤修复和对韭菜生长促进最佳的添加量。结果表明,赤泥颗粒能缓释OH-,促进重金属铅、锌化学形态转化和抑制生物吸收。铅、锌污染土壤修复的最佳赤泥颗粒添加量为5%,此时,土壤中铅、锌的生物有效态含量在修复期内分别降低了41.03%、26.55%;结合铅锌污染土壤修复与韭菜生长影响,初步确定赤泥颗粒的最佳施用量为1%,此时,土壤中铅、锌的生物有效态含量在修复期内分别降低了24.81%、15.9%;赤泥颗粒对铅锌污染土壤的修复能力大小为铅〉锌。     

黑麦草生长及根系形态对土壤Cd，Pb与石油污染的响应

[目的] 研究不同污染条件下黑麦草生理指标的动态变化,为植物修复污染土壤提供初步理论基础。[方法] 通过室内试验模拟不同类型的土壤污染。设置4个处理,未污染土壤+黑麦草（SH）、重金属污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺和50 mg/kg Cd²⁺）+黑麦草（SGH）、石油污染土壤（1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPH）、石油和重金属复合污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺,50 mg/kg Cd²⁺和1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPGH）,采用WINRHIZO根系分析系统测量根系形态指标,用分光光度计测量叶片色素指标,研究不同类型土壤污染对黑麦草生长的影响。[结果] 3种不同类型的污染土壤均不同程度地刺激了黑麦草根系的生长。与未污染处理相比,在20 d时,石油重金属复合处理下的黑麦草根系的根长、根表面积、根体积、根直径分别增加了88.10%,148.60%,221.90%,32.20%。与未污染相比,随着培养时间的增加各污染处理的地下生物量呈现出先增加后减少的趋势,地上生物量均低于未污染处理,且在第10,40,80 d时,复合污染处理的地上生物量最小,较未污染处理分别降低了34.68%,45.42%,58.05%。80 d时,重金属污染处理、石油污染处理和石油重金属复合污染处理的黑麦草叶绿素含量显著低于未污染处理,分别降低了26.84%,44.82%和47.02%。[结论] 不同污染物都可以促进黑麦草根系形态发育,降低黑麦草的生物量及色素含量;石油重金属复合处理对黑麦草的生长影响最大,石油污染处理次之。基于不同污染物对黑麦草根系形态及生长影响的差异,在今后植物修复土壤污染过程中,可添加一些生长调节物质来缓解污染对植物的毒害作用,提高植物生物量及增强相关生理功能,提升污染土壤修复效果。     

Soil microorganisms and the growth of Lupinus albus on a high metal soil in the presence of EDTA

A pot experiment was designed with the objective of determining whether the presence of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and the resulting mobilization of heavy metals have any affect on: (i) soil microorganisms, (ii) growth of L. albus, and (iii) microbial colonization of roots. There was no effect of the different treatments on the contents of soil microbial biomass C and microbial biomass N. Increasing addition of EDTA to soil led to proportionate increases in extractable C and N, being roughly equivalent to the added amount. Increasing EDTA addition to soil led also to a proportionate increase in mobile heavy metals. Plant height, total amount of shoot and root C were not affected by EDTA addition. Fungal ergosterol in the lupine roots showed a 5- to 8-fold increase in the 0.1 and 0.2% EDTA treatments in comparison with the control. In contrast, EDTA addition did not affect fungal glucosamine or bacterial muramic acid concentrations in the lupine roots. Increasing EDTA addition to soil led also to a proportionate increase in the metal concentrations in the lupine shoots. The concentrations of heavy metals in the lupine shoots and in the NH₄NO₃ soil extracts were all highly significantly correlated.     

Assessment of allelopathic effects of residues of Flaveria bidentis (L.) Kuntze on wheat seedlings

Flaveria bidentis (L.) Kuntze, an invasive plant, poses a serious threat to the structure and function of the native ecosystem in Hebei Provience, China. However, little is known about the allelopathic activity of the residues of this plant species. In this study, the impact of the phytotoxicity of unburnt (UR) and burnt (BR) residues of the exotic invasive weed on the growth of wheat (Triticum aestivvm L.) was assessed. Extracts prepared from both UR and BR reduced the shoot length, root length and dry weight of wheat significantly compared with the control, thereby indicating the presence of some water-soluble allelochemicals in F. bidentis residues. Growth studies conducted in soil amended with UR and BR extracts or residues also revealed phytotoxic effects towards wheat. A significant amount of phenolics was detected in the residue extracts and in residue-incorporated soil. The phenolic content rose with increasing residue concentration, thereby showing their direct involvement in the observed growth inhibition. The inhibition of wheat growth by the burnt residue and its water extracts was similar to that of unburnt residue, so burning it is not a good way to eliminate the allelopathic effects of the residue of F. bidentis on native plants.     

干旱土壤中生物炭对黑麦草生长的促进机制

通过控制不同生物炭添加量和降水量,分析土壤理化性质及黑麦草(Lolium perenne L.)的各项生长指标,探究不同添加量的生物炭对缺水植物生长促进的直接与间接作用。结果表明:生物炭的添加可以提高土壤的田间持水率、土壤中速效磷的含量以及土壤的pH;干旱条件下,增加生物炭的用量能促进黑麦草植株的增高,但高剂量的生物炭抑制黑麦草的生长;生物炭加入并不能持续性的保持土壤中的水分,高浓度(>15%)的生物炭反而增大土壤中水分的流失,但由于生物炭中钾元素为植物对抗干旱提供了必要条件。适当添加生物炭(5%)可缓解黑麦草在缺水时生长发育受到的抑制作用,并促进黑麦草的根系生长以及保证较高的发芽率。土壤中添加生物炭对干旱条件下植物的生长有促进作用,有利于缓解植物受干旱胁迫的影响。     

微生物诱导碳酸钙沉淀对干旱半干旱区铜尾矿污染治理效果

为明确微生物诱导碳酸钙沉淀技术（microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP）在干旱半干旱高风蚀地区重金属尾矿治理效果,以研究区生境土中筛选的碳酸盐矿化细菌—纺锤型赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus fusiformis）为研究对象,通过在尾矿渣中加注纺锤型赖氨酸芽孢杆菌菌液和由1 mol/L的尿素及氯化钙配制成的胶结液进行室内模拟试验,研究MICP处理前后尾矿坡顶、坡中、坡底（坡顶—细颗粒（K1<5 mm）、坡中—中颗粒（5 mm15 mm））不同粒径尾矿渣中重金属元素含量、pH、电导率及酶活性等基础理化性质的变化,利用双因素方差分析和相关性热图比较分析揭示基于生境微生物的MICP修复技术对区域不同粒径尾矿渣污染物治理的效果及确定MICP技术对不同粒径尾矿渣修复的菌剂用量。结果表明,采用MICP技术对尾矿渣中重金属含量、pH、电导率及酶活性等基础理化性质有显著影响。MICP处理下细颗粒（K1<5 mm）尾矿渣中As降低21%,中颗粒（5 mm15 mm）中Pb降低22%。K1、K3中的pH降低5%,K2降低4%。K1中全钾、脲酶均升高33%（p<0.05）,K2中全碳升高39%（p<0.05）,K3中蔗糖酶升高7%（p<0.05）,微生物碳氮在K1、K2、K3中显著升高（p<0.05）。同时MICP处理下Ni与Pb、As与Cu、电导率与Pb等呈极显著正相关（p<0.01）,pH与Pb呈极显著负相关（p<0.01）,在MICP技术处理后,全碳、全氮、全钾、全磷及有机质和重金属元素含量间的相关性增强。综上所述基于生境微生物的MICP修复技术能够降低尾矿渣重金属元素含量,调节尾矿渣土体养分状况从而调节污染土体质量,降低由矿产开发导致的环境污染风险。同时,进一步确定不同颗粒尾矿渣达到修复治理水平所需菌剂用量,具有污染土质治理修复应用价值。     

大豆秸秆生物炭对铅锌尾矿污染土壤的修复作用

采用盆栽空心菜的方法,研究了大豆桔杆生物炭对铅锌尾矿污染土壤的修复作用。污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd含量分别为50,400,1 119,3.4mg/kg。结果表明:土壤无论是否受到铅锌尾矿污染,添加3%生物炭(w/w)均能显著提高土壤pH;3%生物炭能够抑制铅锌尾矿污染导致的土壤pH降低。大豆桔杆生物炭对尾矿污染土壤和未污染土壤中重金属有效态的影响不同,与未污染土壤相比,3%生物炭的钝化作用不能抵消铅锌尾矿污染导致的重金属有效态含量的增加。铅锌尾矿污染抑制空心菜生长;施加3%生物炭可以消除铅锌尾矿污染对空心菜生长的抑制作用。生物炭显著降低污染土壤空心菜根部重金属含量,而对地上部分的影响,不同元素表现出不同的特点;3%生物炭能够阻控铅锌尾矿污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd向空心菜地上部迁移富集。大豆桔杆生物炭对空心菜吸收重金属的影响,在铅锌尾矿污染土壤和未污染土壤上表现不同,存在元素之间的拮抗作用以及由于生物炭提高空心菜生物量所产生的稀释作用。在研究设置条件下,与未污染土壤相比,从空心菜生物量和可食部分吸收重金属含量来评价,施加3%大豆桔杆生物炭可以修复铅锌尾矿导致的土壤污染。