中国农田土壤重金属污染与其植物修复研究

通过对我国部分城市农田土壤及农作物重金属污染状况的调查,分析了我国农田土壤重金属污染的特点以及污染的来源,最后介绍了重金属污染土壤的植物修复技术以及该技术的优点和局限性.     

不同降水年型各农田生态系统氮、磷、降水配合效应研究

在宁夏南部山区旱农试区进行施肥与降水对春小麦产量的影响和春小麦施肥模式研究结果表明，N肥对春小麦的影响最大，P肥其次，而降水的影响最小。N肥和P肥的增产效应转化阈值为16.94kg/hm^2，N肥和降水的增产效应转化阈值为80.81kg/hm^2，P肥和降水的增产效应转化阈值为69.12kg/hm^2。并分析了最大和最佳产量的施肥组合及其经济效益，提出了不同降水条件下的合理施肥范围。     

湿地植物对富营养化水体中氮、磷吸收能力研究

用营养液培养方法研究了11种湿地植物对氮、磷的吸收能力。结果表明,湿地植物平均生物量变化范围在9.31～49.53.g/plant(干重)之间;其地上部分与地下部分生物量的比值在1.21～3.09之间。美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇有较高的地上部分生物量,而麦冬的地上部分生物量较低。地上部分植株氮、磷含量变化范围分别是22.13～33.03.mg/g和2.53～5.38.mg/g(以干重计算);湿地植物对氮、磷的吸收量分别是252.99～1279.98和23.55～251.83.mg/plant,对氮、磷去除率分别是10.91%～59.32%和50.13%～87.26%。氮和磷的吸收主要受湿地植物生物量的影响,美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇对氮、磷都有较好的吸收能力。     

我国农田磷养分平衡研究进展

从农田养分平衡的角度出发,通过磷平衡的计算方法、我国农田磷平衡的时空变异特征、不同作物农田磷平衡状况、磷平衡对土壤磷含量的影响等4个方面,综述了近年来我国农田磷平衡研究的主要进展。研究表明,我国农田磷平衡表现为整体盈余,且目前盈余程度仍在加剧;但不同区域间变异较大,部分农田磷亏缺,不同区域及不同作物间磷平衡呈现"两极化"发展趋势。不同研究者对于我国农田磷平衡的总盈余量、单位面积盈余量以及空间变异特征所得结果差异较大,不宜直接对比;而对时间变异、不同作物种植类型农田磷平衡以及土壤磷累积规律等方面的研究结果基本一致。为保持土壤磷养分库的稳定与提升,基于我国磷平衡研究现状,探讨了我国未来在磷平衡评价指标、改善磷平衡技术措施方面的几个研究方向,并提出政策措施引导、客观舆论宣传等建议。     

污染土壤植物修复技术研究进展

综述了国内外污染土壤植物修复技术研究进展 ,植物修复是利用某些植物对土壤重金属的超量吸收挥发以及对土壤中有机污染物降解等特殊功能 ,并与根际微生物协同作用 ,原位修复污染土壤的方法 ,费用低 ,效果显著 ,环境友好 ,是极具发展潜力的“绿色产业”。     

地球化学工程技术修复农田土壤重金属污染研究进展

随着我国农田土壤重金属污染的加剧,传统的物理、化学和生物修复方法不能完全满足农田土壤修复的要求,亟待寻找高效稳定、成本低廉且无二次污染的农田土壤修复技术。地球化学工程技术即是遵循这一理念的修复技术之一。本文就地球化学工程技术在农田土壤修复中的应用现状与阶段性成果进行了回顾,着重概述了地球化学材料固定与钝化,地球化学工程阻隔,地球化学转化、吸收与浓集以及地球化学自然降解与衰减等4类技术在土壤修复中的研究进展和实践成果。并在此基础上讨论了应用地球化学工程技术进行农田土壤修复的优势和不足,展望了地球化学工程技术修复农田土壤的应用前景和发展趋势,提出注重多种修复技术的联合使用、开发功能化纳米材料与磁性纳米复合材料进行修复及加快土壤修复理论成果转化的研究方向。     

重金属污染土壤的植物强化修复研究进展

随着工农业生产的快速发展,土壤重金属污染日益严重,土壤重金属污染的高效快速修复技术备受关注。在各种土壤重金属污染修复技术中,植物修复技术因其清洁、简单、高效、低消耗等优点,得到人们的认可,具有良好的发展前景。论文综述了土壤重金属污染来源及现状,植物修复技术的基本原理及特点,植物强化修复技术的研究进展,分析了当前植物强化修复技术中存在的问题,并指明了植物强化修复技术的发展方向,以期为土壤重金属污染的快速、绿色修复提供理论依据。     

转基因技术在污染土壤植物修复中的研究进展

利用植物及其相关的微生物修复污染土壤、沉积物、地下水,已经成为一种经济环保的技术,越来越受到关注。植物修复主要是利用积聚、络合、挥发、降解、去除、转化或者固定等机制来处理污染物。识别超富集植物中的特定基因,通过基因操纵技术以及植物转化技术,获得高效去除环境中污染物的转基因植物,对于污染场地的植物修复应用具有非常大的潜力。根据相关文献分别从植物提取、植物挥发以及植物降解三个方面,对国外转基因技术在土壤污染植物修复中的研究进展进行了综述。     

农田退水浮床栽培空心菜产量及品质研究

通过浮床栽培技术,可将蔬菜作物移栽到退水水面进行无土栽培。试验选用空心菜作为供试蔬菜,通过芦苇浮床和泡沫板浮床,将空心菜移栽到高浓度和低浓度2种营养水平的退水中。研究不同条件下空心菜的产量和品质情况,并对空心菜进行重金属含量的测定,结果表明空心菜中没有产生重金属富集,符合食用标准。     

太湖地区农田水环境中氮和磷时空变异的研究

试验研究了太湖地区农田水环境中N和P的动态变化结果表明:太湖地区农田水环境均受到不同程度的N、P污染,且3~7月间呈加重趋势;目前地表水特别是太湖水中N、P含量已远远超过富营养化的极限值,富营养化程度十分严重;地下水中总P和NO3--N含量变化明显,NH4 -N已劣于V类地下水质量标准,基本不适合饮用;浅层地下水中的NH4 -N含量与土壤黏粒含量呈负相关关系,深层地下水(井水)中NO3--N含量与pH值呈正相关关系。该研究可为太湖地区水环境保护和农业面源污染治理提供参考依据。     

滇池流域坡耕地土壤氮磷流失效应

为了揭示间作对坡耕地上不同类型土壤径流和侧渗氮(N)、磷(P)浓度的削减及作用机制,通过径流和淋溶模拟试验,设置不同类型土壤(红壤和紫色土)、坡度(8°和15°)和玉米(Zea mays L.)/大豆(Glycine max L.)间作及各自单作对照,比较分析了各因素影响下径流和侧渗N、P浓度的变化情况。结果表明:(1)径流总氮(TN)、总磷(TP)在红壤不同坡度条件下,与单作大豆处理相比较,间作处理对径流TN浓度有不同程度的削减作用,分别降低27.5%和30.8%,且间作处理下TN浓度在坡度为8°时最低为0.75mg/L;在紫色土8°条件下,与单作大豆、单作玉米相比,间作处理对径流TN浓度的削减效应更为明显,降幅分别为97.8%和89.8%,与单作玉米处理相比较,间作处理对径流TP浓度均有不同程度的削减作用;从8°至15°处理,径流TP浓度相应有所增加。(2)侧渗TN、TP在红壤8°和15°条件下,与单作玉米相比,间作处理对侧渗TN浓度也有较大的削减作用,分别降低87.9%和86.8%,且在8°时侧渗TN浓度最低为2.91mg/L;在紫色土8°和15°条件下,与单作玉米处理相比,间作处理对侧渗TN浓度有约50%和80%的降幅,与单作玉米处理相比较,间作处理对侧渗TP浓度亦有不同程度的削减作用;其中红壤8°条件间作处理下侧渗TP浓度最高为0.25mg/L,15°条件间作处理下TP浓度最低为0.07mg/L。不同坡度条件下,土壤中N、P的输出量不同,且随着坡度增大,径流或侧渗中N、P总体的流失量也呈一定的增加趋势。玉米/大豆间作体系对径流和侧渗中的N、P有一定的削减作用;对于红壤和紫色土,由于其自身理化性质的不同,对坡耕地土壤中N、P流失的削减效应也不尽相同。因此,控制坡耕地氮、磷流失应综合考虑各种因素,对于保护滇池流域水环境具有重要意义。     

Phytoremediation of Nitrogen-Polluted Water Using Water Hyacinth

ABSTRACT

Aquatic plants can be used for treating eutrophicated water in a simple and cost-effective manner, but many such plant systems remain to be characterized. The effects of growing Eichhornia crassipes on removal of nitrogen (N) from the eutrophicated water were investigated in a large-scale enclosure system installed in hyper-eutrophicated water in Hua-jia-chi pond, Hangzhou city, China. Total N concentration in the enclosures decreased from 2.1 to 0.50 mg L^{? 1} after growing Eichhornia crassipes for 44 d. Ammonium concentration decreased at least 2-fold after plant growth. Nitrite concentration decreased to below detection limit after growing Eichhornia crassipes for only 14 d and was maintained at that level afterwards. Chlorophyll a concentration (an indicator of water eutrophication) decreased to 10 μ g L^{? 1} after 44 d. The water transparency increased significantly, reaching the depth of 1.8 m (i.e., to the bottom of the pond) after 44 d. Eichhornia crassipes removed 21.7 kg nitrogen from 6,000 t of hyper-eutrophicated water in the enclosures, thus quickly and effectively improving the water quality. Growing Eichhornia crassipes is the first step toward re-establishing natural ecosystem functions in eutrophicated water bodies.     

柴河流域种植方式与沟渠类型对农田径流氮、磷含量的影响

为了解高原湖泊流域内农田种植方式及沟渠类型对雨季径流中固体悬浮物及氮磷浓度变化的影响,在柴河流域不同农田种植方式(蔬菜地、玉米地、大棚种植区)的区域内选择典型自然沟渠及土质沟渠进行自然降雨过程中径流氮、磷含量分析。结果表明:(1)该区域农田径流水体总氮(TN)、总磷(TP)平均值为27.16,17.18mg/L,相对地表V类水质限值而言超标严重,溶解态氮(DN)与颗粒态磷是氮、磷的主要存在形态,符合面源污染特征;(2)降雨是影响径流污染物含量最重要的因素之一。除此之外,种植方式对总氮、溶解态氮及溶解态磷(DP)具有显著影响(P0.05),而沟渠类型对污染物含量的影响不显著(P0.05);(3)在同一降雨量(18.05 mm)条件下,蔬菜地及大棚区的农田径流氮含量(TN:32.26 mg/L和29.02mg/L,DN:21.33mg/L和17.46mg/L)显著高于玉米地(TN:18.33mg/L,DN:6.23mg/L),大棚区径流的磷素含量(TP:17.46mg/L,DP:2.16mg/L)则显著高于蔬菜地(TP:6.89mg/L,DP:1.38mg/L)及玉米地(TP:7.92mg/L,DP:0.64mg/L);自然沟渠相对于土质沟渠可以显著降低径流中的总磷、DN及DP含量(P0.05)。研究结果表明在同一降雨量条件下,土地种植方式仍是影响柴河流域面源污染的主要因素,沟渠虽然可以有效降低面源污染含量,但其影响却小于土地种植方式。因此建议在流域面源污染控制及水土保持过程中,首先需要对流域原有种植结构进行优化,然后在此基础上实现对现有沟渠生态化水平的改造与提升,以增加对面源污染物的控制效能。     

农田水位管理系统地下排水磷淋失实验研究

农田控制排水对减少土壤养分淋失、保护农田水环境具有重要作用。为探讨影响地下排水磷淋失量的要素,基于田间实验小区观测资料,统计分析了玉米作物生长期间农田水位管理系统运行对地下排水量和磷淋失量的影响,结果表明,与暗管自由排水系统相比,农田水位管理系统下的累积排水总量约减少1/3,但次地下排水磷淋失浓度和地下排水总磷累积淋失量均明显增高。农田水位管理系统下存在的土壤持续性饱和厌氧状态造成地下排水中氧化还原电位Eh的明显降低和pH值及可溶解性Mn和Fe浓度的显著增大,这或许是导致该系统地下排水磷淋失量明显高于暗管自由排水系统的主要影响因素。     

农田氮磷面源污染环境风险研究评述

为了促进我国农田氮磷面源污染环境风险防控的理论研究和实践应用,对国内外农田氮磷面源污染的环境风险研究进行总结和评述。通过对相关文献系统调研和梳理,将农田氮磷面源污染环境风险研究分为三个方面:一是氮磷面源污染风险源识别与风险机理研究,二是氮磷面源污染环境风险模型模拟研究,三是氮磷面源污染环境风险控制研究。研究认为我国面源污染研究对国外模型的局限性关注不够;缺乏面源污染风险评价和控制技术标准;氮磷面源污染环境风险发生机理和防控机制研究不够深入。今后我国农田氮磷面源污染环境风险研究应着重以下几个方面:(1)农田面源污染发生机制及其影响因子的研究;(2)面源污染环境风险评价方法和防控技术标准,特别是农田氮磷施用环境安全阈值研究;(3)农田氮磷面源污染风险与农户行为的关系研究;(4)农业面源污染的综合治理研究。     

台湾地区农地渠道与生态工法之探讨

台湾地区之农田灌溉、排水渠道与农田水路,以往多以输水效益、结构体之安定性为考量。如今自然生态环境保育意识抬头,农地之排水渠道,除须符合一般之规划设计外,更需考量生态之效益,复育逐渐丧失之水路生态空间且影响水生动植物正常栖息与繁衍的生态系统。本研究针对台湾地区农地排水渠道之发展过程、规划设计及相关效益之分析,以探讨渠道生态工法之必要、可行性与其综合效益,期能作为排水渠道生态工法之推广依据,并唤起对日益恶化之农地生态环境的保育与关怀。     

生物砖排水沟在开发建设项目水土保持中的应用

生物砖排水沟是一项新型水土保持工程型生物措施。该技术将水土保持植物措施和工程措施结合于一体,具有“施工简便、成本经济、生态效果良好”的突出特点,目前正在逐步推广应用于深圳市各类开发建设项目的水土保持工程和水土保持生态建设中。重点介绍了生物砖排水沟的结构、特点、适用范围及应用效果。     

农田排水沟水体与底泥中盐分迁移研究

基于陕西卤泊滩农田排水沟底泥盐分年内跟踪监测数据,探讨试验区排水沟底泥盐分的迁移特性和分布情况。研究结果表明:当前条件下研究区排水沟底泥盐分沿着水流汇集的方向和底泥层深度方向均有一定的累积,对流和水动力弥散是排水沟底泥盐分运动的主要机制;沟底泥盐分含量与水体水量呈负相关关系,而与水体盐分含量呈良好的正相关关系,且相关系数达到0.93;水体水量的变化是引起其本身和底泥盐分含量变化的主要因素。     

滇池流域农田土壤氮磷流失分析研究

采用实地调查与田间模拟实验相结合的方法,研究了滇池流域沿湖15个乡镇农田地表径流氮、磷流失状况及其影响因素。结果表明,研究区农田地表径流氮、磷污染负荷很高,年均流失量差异较大,总氮为5.07~113.16 kg/hm2,总磷为0.15~10.14 kg/hm2。高强度的化肥施用是造成农田径流氮、磷流失量大的主要原因,同时也与土地利用方式、水肥管理方式及种植制度有关;不同坡度农田径流中氮、磷的输出量不同,从6°~12°氮、磷流失急剧增大,12°以后流失量增加减缓;无论在一次降雨中,还是在作物生长周期内,径流中氮、磷流失速率均表现出随时间参数增加而递减的趋势;施肥处理不同,氮、磷流失量存在一定差异,其中尿素与普钙配合施用可减少氮、磷流失,同时获得较高的白菜产量。     

地下水对农田腾发过程作用研究进展

在地下水浅埋区地下水参与和影响了SPAC系统的水分、生物、化学等过程。文中从研究方法、试验和模型3个方面论述了地下水对农田腾发过程作用研究的进展情况和发展趋势。分析认为,应把地下水层和SPAC作为一个整体系统,从野外试验入手,研究地下水浅埋条件下地下水参与SPAC系统水分过程、生物过程和化学过程的机理,为发展节水农业提供理论依据