磷灰石、石灰对Cd胁迫下黑麦草根形态及Cd吸收影响研究

为考察磷灰石、石灰和黑麦草对Cd污染土壤的修复效果,通过盆栽试验研究了不同剂量磷灰石(0、6、12、24 g·kg^-1风干土,编号为CK、L1、L2、L3)和石灰(1、2、4 g·kg^-1风干土,编号为S1、S2、S3)对Cd胁迫下黑麦草生物量、根形态、黑麦草Cd含量、Cd富集量、富集系数、土壤pH、土壤有效态Cd含量等的影响。结果表明,磷灰石、石灰处理(L1,S1除外)显著增加了黑麦草生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、Cd富集量和土壤pH,显著降低了黑麦草Cd含量、Cd富集系数、根平均直径和土壤有效态Cd含量。相关性分析结果表明:除根平均直径为正相关关系外,黑麦草根长、根表面积、根体积、根尖数与土壤有效态Cd含量、黑麦草地上部分及根系Cd含量、Cd富集系数呈显著或极显著负相关关系;除根平均直径为负相关关系外,其他根指标与黑麦草地上部分及根系生物量、Cd富集量呈极显著正相关关系。其中,L3处理黑麦草地上部分及根系生物量达到CK处理(不添加改良剂)的176.0倍和174.4倍;根平均直径相比CK降低了29.4%,根长、根表面积、根体积和根尖数分别为CK处理的20.2、21.0、21.3倍和24.5倍;黑麦草地上部分及根系Cd富集量达到CK处理的89.6倍和100.9倍。研究表明,根形态受土壤有效态Cd含量的影响显著,并可通过影响黑麦草生物量及Cd吸收决定其Cd富集量,施用24 g·kg^-1的磷灰石并种植黑麦草能很好地修复Cd污染土壤。     

萝卜对土壤中全氟辛酸赋存形态影响及吸收特征

为探讨植物种植对土壤中全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid,PFOA）赋存形态影响及吸收特征,以根系发达的萝卜为代表性植物,通过盆栽试验,探究了不同浓度PFOA污染土壤中萝卜的生长、对PFOA的吸收利用及土壤中PFOA形态分布的变化。结果表明：萝卜的种植会显著改变土壤中PFOA的赋存形态,且存在浓度差异。与无种植组相比,种植萝卜显著提高了低浓度土壤中的PFOA有机结合态比例（12%）、降低了残渣态比例（10.5%）;显著降低了高浓度土壤中PFOA的可脱附态比例（4.9%）。萝卜可从土壤中富集PFOA,且地上部（茎、叶）富集能力显著高于地下部。低浓度（0.2 mg·kg^-1）PFOA暴露显著降低萝卜生物量,但高浓度（5 mg·kg^-1）并未对生物量产生显著影响。研究表明,萝卜种植可以改变污染土壤中PFOA的形态分布,进而影响PFOA对人类健康及环境的潜在风险。     

黑麦草与丛枝菌根对番茄Cd质量分数及根际Cd形态的影响

采用大田试验研究在重金属Cd(5.943mg/kg)污染下,黑麦草和丛枝菌根对2个品种番茄("德福mm-8"和"洛贝琪")产量,Cd质量分数以及对根际Cd形态的影响.结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2个品种番茄果实、叶、茎、根及植株总干质量不同程度增加,增幅达2.67%~38.42%;同时显著降低2个番茄品种的果实、叶、茎及根部的Cd质量分数,降幅达4.59%~42.45%.番茄叶、根和茎为Cd主要积累部位,果实中Cd积累较少."洛贝琪"表现出Cd低积累特性,其果实Cd质量分数、积累量及植株Cd总积累量均低于"德福mm-8".在Cd污染土壤上,种植番茄的同时套种黑麦草或接种丛枝菌根,可减少土壤中可交换态(EXC-Cd),碳酸盐态(CABCd),铁锰氧化态(Fe-Mn-Cd)及Cd全量,其中土壤Cd全量降幅达8.65%~23.21%("德福mm-8")和15.89%~27.52%("洛贝琪").番茄果实Cd质量分数与土壤可交换态Cd,铁锰氧化态Cd质量分数之间呈显著正相关性关系(p0.05).接种丛枝菌根能促进黑麦草的生长及其对Cd的吸收,黑麦草地上部及总生物量、黑麦草Cd质量分数及Cd积累量均显著增加,分析番茄Cd质量分数与黑麦草Cd质量分数,二者呈显著负相关性(p0.05).     

模拟酸雨与Cd复合污染对黑麦草镉积累及土壤镉形态的影响

通过盆栽实验,研究短期模拟酸雨和Cd复合污染下的黑麦草生长状况和Cd积累情况,以及种植黑麦草后土壤镉形态的变化。结果表明,酸雨强度及土壤Cd浓度的增加对黑麦草的生长有抑制作用,同时促进黑麦草对的Cd积累;黑麦草根部对Cd的积累大于地上部分。随着酸雨pH值的降低,土壤中Cd的释放强度明显增大,土壤中Cd以交换态为主,生物可利用态明显增加。短期内模拟酸雨和Cd污染对黑麦草都有致害作用,但Cd污染的效应大于模拟酸雨的效应。模拟酸雨与Cd复合污染环境效应大于这2种污染物的单因素效应。     

黑麦草与丛枝菌根对大田番茄抗性及Cd吸收的影响

采用田间试验研究在土壤重金属Cd(5.943 mg·kg-1)污染条件下,黑麦草和丛枝菌根对"德福mm-8"和"洛贝琪"2个品种番茄产量、抗性、Cd浓度的影响。结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2种番茄叶、茎、根、果实生物量(DW)和植株总生物量(DW)分别比对照增加了2.7%~16.8%、3.0%~16.8%、8.4%~31.5%、4.2%~38.4%和4.5%~36.6%,同时使2种番茄叶和根的丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性(除叶中SOD含量外)降低;黑麦草和丛枝菌根单一或联合处理均减轻了Cd对番茄根尖细胞的毒害,根尖细胞均有恢复正常的趋势,其细胞较完整、细胞壁增厚,可见液泡、细胞核等细胞器。与对照相比,黑麦草或接种丛枝菌根处理使2种番茄果实、叶、茎和根的Cd浓度分别显著下降了6.9%~40.9%、5.7%~40.1%、4.6%~34.7%和9.8%~42.4%;番茄果实中Cd积累量较少,根、茎和叶为主要积累部位。2种番茄的果实Cd浓度和积累量及植株Cd总积累量表现为"洛贝琪"低于"德福mm-8"。     

不同土壤调理剂对Cd污染稻田修复效果

为验证不同土壤调理剂在轻度Cd污染稻田的修复效果,本研究于2021年和2022年在湖北大冶连续开展田间小区试验,研究了20种土壤调理剂对水稻产量、糙米Cd含量、土壤pH、土壤有效态Cd含量的影响,并选取2021年试验中具有代表性的4种调理剂（有机类：P3、P4,无机类：P11、P12）,探究其对Cd在土壤-植株中转运累积和在土壤中5种赋存形态转化的影响。两年的结果表明：与对照组相比,各调理剂处理后水稻产量变化幅度为-9.80%~20.09%,糙米 Cd 降幅为 8.05%~79.57%,土壤 pH 提高了-0.01~1.13个单位,有效态Cd含量降低了4.79%~25.00%,且连续两年土壤pH值与有效态Cd含量均呈显著负相关关系。2021年试验中4种调理剂处理均能显著降低Cd从土壤到水稻根系的转运系数,且无机类调理剂（P11、P12）效果显著优于有机类（P3、P4）;各类调理剂（P3、P4、P11、P12）处理使土壤中可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd占比分别降低5.91~17.77个百分点和6.33~8.88个百分点;使土壤中Fe-Mn结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd占比分别增加3.47~16.31、0.80~6.50个百分点和4.82~7.05个百分点。有机类调理剂（P3、P4）倾向于将土壤中Cd向有机结合态Cd转化,无机类调理剂（P11、P12）则更倾向将土壤中Cd向Fe-Mn结合态Cd转化。研究表明,选取适宜的调理剂能够实现Cd污染耕地安全利用,推荐无机类P12调理剂（主要成分CaO≥28%）作为湖北大冶轻度Cd污染修复调理剂。     

三种有机物料组成性质及其对土壤Cd形态与水稻Cd含量的影响

为探讨有机物料对土壤Cd形态和水稻Cd含量的影响,于2017年5月至2017年9月在温室大棚进行水稻盆栽试验,在不同外源Cd浓度处理下,通过分析对照组(CK)及施加猪粪堆肥(PM)、腐殖土(HM)、污泥堆肥(CS)对水稻Cd含量的影响,探究有机物料活性组分差异与水稻Cd含量的关联性。结果表明:三种有机物料含氧官能团含量和极性大小顺序均为HMCSPM。施加三种有机物料都有利于缓解土壤Cd污染对水稻的生长毒害作用。外源Cd浓度为2 mg·kg~(-1)时,施用PM、HM和CS后的水稻籽粒Cd浓度较对照分别降低17.24%、32.41%和17.93%。且施用HM后,水稻籽粒Cd最高浓度为0.19 mg·kg~(-1),满足《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)要求。而在外源Cd浓度达到10 mg·kg~(-1)时,仅施加PM可使水稻籽粒Cd浓度降低,但仍不能达到食品安全标准要求。水稻籽粒Cd含量与土壤可交换态Cd及铁锰氧化物结合态Cd含量呈显著正相关关系,与水稻根Cd含量呈极显著正相关,含氧官能团丰富、极性大的HM降低土壤可交换态镉含量效果最好。有机物料主要通过改变土壤Cd赋存形态,降低水稻根系对土壤Cd的吸收富集,抑制Cd向籽粒转运,进而影响Cd在水稻体内含量。     

不同改良剂对Cd污染土壤及水稻Cd吸收转运的影响

本研究以位于浙江省金华市某村农田重金属Cd轻度污染土壤为研究对象,以不添加改良剂为对照(CK),比较石灰类调理剂、甲壳素、生物炭等3种改良剂对水稻安全生产的影响。结果显示,不同改良剂处理提高了土壤pH值和有机质含量,但无显著变化;且均降低土壤中有效态Cd含量,其中生物炭和石灰类调理剂处理有效态Cd下降最显著,与对照相比分别降低了10.32%和8.29%。石灰类调理剂处理对水稻体内各部位的富集系数及转运系数均表现出最低。石灰类调理剂及生物炭用量在1 200 kg·hm^-2和2 250 kg·hm^-2下,可使稻谷籽粒(糙米)中的Cd含量控制在食品安全国家标准的限量以内。综上所述,石灰类调理剂处理对Cd污染农田土壤治理效果最好。     

丝瓜与伴矿景天间作对土壤Cd形态及丝瓜Cd吸收的影响

采用盆栽实验将丝瓜和超积累植物伴矿景天间作于重金属污染土壤中,并向土壤添加钙镁磷肥或向丝瓜根际添加固镉菌剂,研究间作对土壤Cd的形态及丝瓜重金属积累性的影响。结果表明,丝瓜与伴矿景天间作一定程度上减少了丝瓜的结果数量,同时存在增大丝瓜果实中Cd含量的风险;通过施加固镉菌剂或钙镁磷肥增加了丝瓜的结果数,且丝瓜果实中Cd含量均未超过国家标准的限定值。同时,景天和丝瓜对土壤Cd具有移除能力,丝瓜主要表现在茎叶对Cd的吸收,其中重污染土壤中的景天和丝瓜对土壤Cd的移除能力大于低污染土壤种植的景天和丝瓜。总体来看,丝瓜与超积累植物伴矿景天间作可用于低污染土壤进行边修复边生产。但是,由于存在较高食品安全风险,在间作的同时可采取施固镉菌剂或钙镁磷肥等措施来降低果实部分Cd含量。     

Cd污染对3种类型土壤酶活性及Cd形态分布的影响

【目的】认识3种类型土壤酶活性对Cd污染的响应特征,以及Cd形态分布受土壤类型的影响。【方法】采用室内培养的方法,向紫色土、冲积土和黄壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模拟不同程度镉污染,测定土壤关键酶活性及Cd的形态分布特征;【结果】Cd污染均抑制了3种土壤的蔗糖酶活性,伴随污染的加剧,抑制作用更显著,尤其是冲积土;Cd污染对冲积土脲酶活性有显著的激活作用;3种土壤的酸性磷酸酶对Cd污染的响应表现出"低促高抑的效应";随土壤中Cd2+浓度的增大,冲积土的碱性磷酸酶活性降低,其余两种土壤的碱性磷酸酶没有显著变化。Cd污染处理下,紫色土中Cd的形态分布均表现为:可还原态残渣态可氧化态弱酸提取态。黄壤和冲积土在1 mg/kg时,Cd的各形态分布为:弱酸提取态残渣态可氧化态可还原态;随着Cd含量的增加,冲积土和黄壤中弱酸提取态Cd和可还原态Cd的比例有较大幅度的增加,残渣态Cd的比例下降。【结论】紫色土和黄壤中的土壤酶活性受到Cd污染影响较小,冲积土的酶活性受到的影响较大;冲积土和黄壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收,生态安全存在更大的隐患。     

不同改良剂对石灰性镉污染土壤的镉形态和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,分别在正常土壤(A)、低镉含量土壤(B)、高镉含量土壤(C)三种土壤上种植小白菜,研究4种改良剂(鸡粪、腐植酸、海泡石和生物炭)对小白菜生长、镉含量及土壤各形态含量的影响。结果表明,高施用量的鸡粪能显著提高小白菜的生物量,增加42.7%~79.8%。在B土壤中,除海泡石外,鸡粪、腐植酸和生物炭均增加小白菜地上部的镉含量;在C土壤中,4种改良剂对小白菜吸收镉均有促进作用。施入不同改良剂对土壤中镉形态的影响不同,在A土壤中镉主要以交换态和铁锰氧化态形式存在,在鸡粪和腐植酸处理下,土壤中镉主要以交换态和碳酸盐结合态形式存在,海泡石则增加了土壤中残渣态和有机态的比例。相关分析表明,小白菜镉含量与土壤中交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化态镉和有机态镉存在极显著正相关关系(P<0.01),与土壤总镉含量的相关性最好。     

蚯蚓对黑麦草在土壤体系中镉迁移影响的研究

[目的]探讨蚯蚓在高浓度镉污染土壤植物修复中的作用,以便为进一步利用蚯蚓改善植物修复技术提供理论依据.[方法]以灰漠土为供试土壤,在两种Cd浓度(200和500 mg/kg)处理下,模拟高浓度Cd污染土壤,设置了接种不同数量(10、30和50条)蚯蚓和不加蚯蚓的对照处理,并种植黑麦草以研究高浓度Cd污染土壤中不同数量蚯蚓活动对黑麦草富集Cd的影响.[结果]加入蚯蚓提高了黑麦草的生物量,在2个浓度的处理中加入10条蚯蚓黑麦草生物量增长最大,分别为对照的135.8;、146.3;.在200 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部和地下部Cd浓度,30条蚯蚓对黑麦草地上部Cd的富集影响最大.在500 mg/kg Cd处理下,蚯蚓提高了黑麦草地上部Cd浓度,但对地下部Cd浓度影响不显著.[结论]蚯蚓活动不仅能促进黑麦草生物量的增长,而且能促进黑麦草对Cd的吸收.     

不同施肥模式对黑麦草根际土壤氮转化相关酶的影响

采用大田试验方法,研究了不同施肥模式下种植黑麦草对根际土壤氮转化相关土壤酶活性的影响。结果表明:采用50%的N由有机肥提供,50%的N由尿素提供的施肥模式时,黑麦草根际土壤脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性最强,黑麦草地上部产量最高。     

蚯蚓-菌根相互作用对Cd污染土壤中速效养分及植物生长的影响

以灰化土(Aquods)为供试土壤,分别加入4个浓度的Cd2 (0、5、10、20mg·kg-1)模拟土壤污染,设置每钵接种8条蚯蚓(Pheretimasp.)、接种菌根(InoculumEndorize-Mix2)和同时接种蚯蚓和菌根的处理,以不加蚯蚓和菌根为对照,并种植黑麦草(Loliummultiflorum),研究蚯蚓菌根相互作用对Cd污染土壤中速效养分和黑麦草生长的影响。结果表明,在供试土壤上和设定的浓度范围内,菌根浸染率不受添加Cd浓度的影响,平均浸染率为22%,加入蚯蚓能使菌根的侵染率提高9%。在Cd污染的土壤上,引进蚯蚓显著增加了黑麦草地上部的生物量,接种菌根对黑麦草地上部分产量没有明显影响,同时接种蚯蚓和菌根与只接种蚯蚓相比没有显著差异。只接种蚯蚓或菌根均能显著提高土壤中速效N、P的含量,而对速效K的含量无显著影响。菌根与蚯蚓并不存在着增加土壤中速效N、P、K的协同作用。蚯蚓、菌根均能增加黑麦草对N、P的吸收,同时接种蚯蚓和菌根促进了黑麦草对N的吸收,但没有促进对P的吸收。不论只接种蚯蚓或菌根,还是同时接种蚯蚓和菌根均不能促进黑麦草对K的吸收。     

有机物料对土壤的外源铜和镉形态变化的不同影响

采用盆栽和连续提取法研究稻草和紫云英对土壤外源铜和镉形态分布的不同影响。研究结果表明,添加稻草和紫云英可促进潮土中外源铜逐步向生物有效性较低的紧有机质结合态铜和无定形铁结合态铜转化,降低铜的生物有效性。但添加有机物料对潮土中外源镉形态的影响完全不同。添加稻草和紫云英,在分蘖期可减少潮土交换态镉、提高紧有机质结合态和氧化锰结合态镉。但这种作用并不稳定。随着时间的推移,氧化锰和紧有机质吸附的镉将随着活性锰的还原和紧有机质的分解被释放出来,并向交换态镉转化,提高镉的生物有效性。铜和镉离子与土壤的固相不同的结合能力导致稻草和紫云英对潮土中外源铜、镉形态的再分配过程的影响不同。     

不同冻融处理土壤对镉的吸附能力及其影响因子分析

为了探讨冻融对土壤镉吸附能力的影响及其机理,通过人工控温、室内分析的实验方法,采用相关分析和通径分析等统计方法,研究了不同水分条件下,冻融处理土壤镉的吸附能力及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,Ｈｅｎｒｙ模型（Ｙ＝ａ＋ｋｄＣ）可以很好地拟合土壤镉的静态吸附过程。在不同含水量处理下,土壤镉的吸附能力均表现为随着冻融次数的增加先增加后降低,土壤镉的吸附能力随着土壤含水量的增加在不同冻融处理时呈现不同的趋势。冻融土壤镉的吸附能力与土壤ｐＨ、阳离子交换量（ＣＥＣ）、永久电荷（ＣＥＣｐ）、可溶性有机质（ＤＯＭ）显著或极显著相关。土壤ｐＨ、ＣＥＣｐ、ＤＯＭ对土壤镉吸附能力的影响是通过直接作用产生的,而ＣＥＣ对土壤镉吸附能力的影响则是通过间接作用产生的。冻融对土壤ｐＨ、ＣＥＣｐ、ＤＯＭ的影响是导致不同冻融处理土壤镉吸附能力差异的主要原因。     

Barricade除草剂残留土壤后对黑麦草生长发育的影响

采用室内生物活性测定的方法,通过测定黑麦草的出苗率、叶色、株高和地上部鲜质量等生理指标,研究Barricade除草剂残留土壤后对黑麦草的药害。试验结果表明:Barricade除草剂残留土壤30 d内,对黑麦草的出苗率、叶色、株高及地上部鲜质量都有一定程度的影响,且药剂剂量越大影响越大,随着播种时间的推移,Barricade残留土壤后对黑麦草生长发育的影响逐渐减少;残留药后45 d播种黑麦草,Barricade除草剂对黑麦草的出苗率及叶色基本无影响。Barricade除草剂在黑麦草播种前45 d以上使用,有效成分用量为585～780 g/hm2时对黑麦草相对安全。     

镉污染稻草还田对土壤镉形态转化的影响

采用模拟培养实验,研究了镉污染稻草还田后清洁土壤(pH=4.72)和镉污染土壤(pH=7.90)中有效态镉含量及镉形态分布的变化特征。结果表明:添加稻草和淹水培养使土壤pH值向6.0~7.5的区间转变,并显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量。清洁土壤添加镉污染稻草后,土壤DTPA(Diethylene triamine pentacetate acid)提取态Cd含量增加23.5%~225.0%,土壤酸提取态和可还原态镉的相对比例显著提高,而残渣态和可氧化态镉的比例则相对降低,其效果随稻草添加量的增加显著增强;镉污染土壤添加镉污染稻草后,DTPA提取态镉仅在培养初期(2 d)略有提高,随培养时间的延长,DTPA提取态镉含量显著降低(28.6%~41.1%),且添加稻草促使酸提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转化。研究表明,镉污染稻草进入清洁土壤会带来镉污染的扩散风险,而进入供试污染土壤后则能在一定程度上降低污染土壤中镉的有效性。     

矿物调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响

【目的】探索施用调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响,为调理剂的田间应用提供指导。【方法】选取一种碱性矿物源复合材料作为供试调理剂,采用水稻盆栽试验动态取样方法,研究调理剂对不同生育时期稻田土壤镉形态及镉在植株体内迁移的影响。【结果】矿物调理剂有效提高土壤pH,降低土壤有效态镉（DTPA-Cd）含量,促进土壤镉的可利用态持续向难利用态或残渣态转化。矿物调理剂显著降低水稻根系、茎叶、谷壳和糙米镉含量,且其用量分别与水稻根系、茎叶、谷壳、糙米镉含量呈显著负相关。水稻各部位镉含量与土壤DTPA-Cd、返青期土壤可交换态镉和孕穗期土壤可交换态镉呈极显著正相关,与返青期土壤可氧化态镉和孕穗期土壤可还原态镉呈极显著负相关。不同生育时期水稻根系和茎叶中镉含量的显著不同,对照处理（CK）不同生育时期根系镉含量的大小顺序为：成熟期≈返青期＞拔节期＞分蘖期＞孕穗期;茎叶镉含量的大小顺序为：返青期＞成熟期＞分蘖期＞拔节期＞孕穗期;成熟期时,与对照相比,矿物调理剂对水稻根系、茎叶、谷壳和糙米镉含量的最大降幅依次为92.0%、94.1%、86.3%、80.6%;当调理剂用量达到5 g·kg^-1土时,糙米镉含量低于食品安全国家标准（0.2 mg·kg^-1）。水稻各部位镉含量顺序为根系＞＞茎叶＞＞糙米＞谷壳。由不同生育时期镉从根系向茎叶的转运系数可知,矿物调理剂对水稻生育前期镉的阻控效果优于生育后期。【结论】该调理剂可促进土壤中高活性镉向低活性转化,抑制水稻各器官对镉的吸收富集。