麦季土壤镉生物有效性对大气臭氧浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高的暴露环境,采用盆栽试验研究不同浓度外源镉污染土壤在小麦生长期间不同深度土层中各形态镉含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内镉含量的变化,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价小麦土壤镉生物有效性。结果表明:臭氧熏蒸在各土壤处理均有提高镉生物有效性的趋势,成熟期5mg·kg-1镉污染土壤的镉生物有效性变化显著,其中DTPA-镉含量在0~5、5~10、10~15cm土层分别增加21.82%、16.07%、21.90%,成熟期0~5、5~10cm土层的BCR弱酸溶解态镉分别提高34.83%、47.55%。臭氧熏蒸显著降低无污染土壤暴露组小麦籽粒的生物量(12.22%),却有增加植株各器官镉含量的趋势,其中秸秆部镉含量较对照组显著增加14.75%。臭氧暴露干扰土壤镉的形态分布,促进镉向更易被作物吸收利用的形态转化,增加小麦对镉的吸收累积,最终加剧镉进入食物链的风险。     

O3浓度升高对麦季土壤-植株系统中微量元素的影响

利用O3-FACE平台研究近地面臭氧浓度升高(目标值比周围大气高50％)对2009-2010年间麦季各生育期不同深度(0～5 cm,5～10 cm和10～15 cm)耕层土壤微量元素有效性和成熟期地上部分微量元素累积量的影响.结果表明,近地层大气O3浓度增加提高了麦季耕层(0～15 cm)土壤中有效性Fe、Mn含量,降低了有效性Cu、Zn含量,对Zn的减幅达27.3％(P＜0.05);大气O3浓度升高对土壤5～10 cm土层DTPA提取态Fe、Mn、Cu、Zn的影响最大;高O3浓度显著降低了5～10 cm和10～15 cm土壤DTPA-Zn含量(P＜0.05).O3浓度升高降低了小麦成熟期生物量和微量元素累积量.对不同层次土壤有效态微量元素和成熟期微量元素累积量对O3浓度升高响应进行了分析,同时指出应从土壤性质和作物生长两个方面进一步研究全球大气环境变化对土壤有效态微量元素的影响机制.     

大气臭氧胁迫对稻季土壤Cd生物有效性的影响

为明确大气O_3浓度升高对稻季土壤Cd生物有效性的影响,利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高(比周围大气高40 nmol·mol-1)处理,土壤设置外源加入0、5、50 mg·kg~(-1)Cd处理,研究水稻生长期间不同深度土壤Cd含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内Cd含量的变化情况。在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别采集耕层0~5、5~10、10~15 cm深度土样,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价盆栽水稻土壤Cd生物有效性。结果表明,臭氧熏蒸显著降低了无污染土壤处理水稻籽粒生物量,降幅达2.92%,但却有增加植株各器官Cd含量的趋势,中度和重度污染土壤处理水稻的籽粒Cd含量较对照分别增加了20.20%和6.67%,差异不显著;臭氧熏蒸加剧了水稻生长对残渣态Cd的活化,营养生长时期更加明显,臭氧熏蒸不利于水稻的生长,在Cd污染土壤上会加剧Cd对作物的毒害,可能增加其通过生物富集进入食物链的风险。     

成县石灰性土壤金属镉背景值调查

[目的]调查成县石灰性土壤重金属镉含量的背景值,为石灰性土壤镉污染评价提供参考。[方法]采集成县30个地块,每个地块采集0~20和20~40 cm土层土样,采用DTPA浸提–原子吸收分光光度法测定土壤中可给态镉含量。[结果]0~20 cm土层土壤的可给态镉含量平均为2.48 mg/kg,变动范围2.23~2.73 mg/kg(95%可靠度)或者2.15~2.81 mg/kg(99%可靠度);20~40 cm土层土壤的可给态镉含量平均为2.43 mg/kg,变动范围是2.23~2.63 mg/kg(95%可靠度),或者2.16~2.70 mg/kg(99%可靠度)。[结论]0~20 cm土层土壤镉含量污染的临界值为2.81 mg/kg,20~40 cm土层土壤镉含量污染的临界值为2.70 mg/kg。     

吉林省镍矿区土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn的形态分布特征及活性

为了正确评价吉林省镍矿区耕地土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn的潜在环境效应,采集了吉林省镍矿区11个有代表性的耕层土壤样品,测定了土壤p H、有机质含量和重金属全量,同时采用Tessier连续提取法对土壤重金属进行了形态分析,采用DTPA提取了土壤重金属的生物有效态,探讨了吉林省镍矿区土壤重金属的形态分布规律和活性及其与土壤性质的关系。结果表明:吉林省镍矿区土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn的形态规律略有差异,但均以残留态为主要形态,可交换态或碳酸盐结合态所占比例最小;Cu、Ni、Pb、Zn的DTPA可提取态含量分别为1.21~8.48,0.03~25.92,0.08~2.66,1.42~4.76 mg/kg,平均值分别为3.90,8.24,0.53,2.98 mg/kg;土壤Cu、Ni、Pb、Zn的DTPA可提取率分别为2.41%~14.61%,0.16%~34.53%,0.32%~4.93%,1.60%~5.27%,平均值分别为7.89%、9.56%、1.70%、3.23%,不同采样点土壤重金属的DTPA可提取量和可提取率均有很大差异。对于吉林省镍矿区土壤Cu、Ni、Pb、Zn 4种重金属,Ni的活性和生物有效性最高,Pb的活性和生物有效性最低;在土壤p H、有机质含量和土壤重金属全量3个因素中,土壤重金属全量是影响吉林省镍矿区土壤Cu、Ni、Pb、Zn的形态分布和DTPA可提取态的主要因素。     

小尺度下农田潮土Olsen-P的空间分布及其与重金属的关系

玉米收获后以10 cm×10 cm网格采取1.0 m×1.0 m范围内0~20 cm土样,测定Olsen-P含量、DTPA提取态和全量Cu、Mn、Pb和Zn,并研究磷与重金属的相关性。结果表明,土壤Olsen-P的变化范围为3.3~38.5 mg/kg,平均值为9.6 mg/kg,变异系数为49.87%;Olsen-P在采样区的南北边缘含量较高,空间变异是结构性因素和随机因素共同作用的结果;Olsen-P与DTPA态Cu和Pb之间存在极显著负相关(P0.01),与DTPA态Mn和Zn的相关性不显著(P0.05),全量Mn、Pb和Zn与Olsen-P之间呈极显著正相关(P0.01)。以上结果说明,玉米生长期间追施水溶性磷肥导致土壤Olsen-P的空间变异发生变化,磷肥施用导致部分Cu和Pb有效性下降、全Mn、全Pb和全Zn含量上升。     

不同种植年限蔬菜大棚土壤盐分累积及硝态氮迁移规律

通过对关中地区泾阳等地32个蔬菜大棚土壤分析,表明:该区大棚土壤盐分表聚和酸化现象明显。耕层(0~20cm)平均全盐量为3.2g/kg,20~40cm土层平均也达2.8g/kg,40~60cm和60~80cm土层在2.0g/kg左右;耕层土壤PH值比对照下降0.61,60~80cm土层比对照下降了0.27;耕层硝态氮含量平均高达63.3mg/kg,是对照的5.5倍,硝态氮深层下迁趋势明显,可达80cm以下,仅60~80cm土层的平均含量为27.3mg/kg;耕层平均有机质含量仅为16.0g/kg。随棚龄延长盐渍化和酸化程度加重,硝酸盐下迁损失愈多。其主要原因是偏施化肥,不重视有机肥,常年连作,不合理灌溉等。建议采取增施有机肥、限制化肥用量、改进施肥技术、科学灌排、轮作倒茬等措施。     

水生蔬菜轮作对大棚草莓连作土壤性质的影响

为解决温室大棚连续种植草莓导致土壤发生连作障碍的问题,对连作5年大棚草莓土壤进行耕翻、灌水和种植水生蔬菜处理,并研究处理后土壤性质的变化。结果显示:与不耕翻和自然休闲处理的土壤(对照)相比,耕翻和灌水休闲处理导致表层土壤(0~5.0 cm)碱解氮、硝态氮、全磷、有效磷、水溶性钾和有机质含量及电导率均下降,中层土壤(5.1~10.0 cm)的电导率、真菌数量和放线菌数量以及中、下层土壤(5.1~10.0 cm、10.1~15.0 cm)的pH值均显著下降。与耕翻和灌水休闲处理的土壤相比,轮作水生蔬菜导致表层和中层土壤的电导率以及中、下层土壤的全氮、碱解氮、全磷、有效磷、水溶性钾和有机质含量均显著下降,而表层土壤的有效磷和有机质含量、中层和下层土壤的pH值和真菌数量以及中层土壤的放线菌数量均显著增加。可见,水生蔬菜轮作显著改变了大棚草莓连作土壤耕层(0~15.0 cm)土壤的性质,减少了耕层土壤有效养分,减轻了土壤次生盐渍化,提高了土壤pH值。     

华北平原地区交通干线附近土壤重金属有效性研究

选择郑州市郊潮土区域连霍高速公路和京广铁路交叉处附近农田,采集0~20cm土壤样品50个,同时采取远离道路和污染源的农田潮土作对照,研究了土壤DTPA态Ni、Zn、Cu和Pb含量,结果表明,研究区DTPA态Ni、Zn、Cu和Pb的平均含量分别为0.229、1.71、1.02、1.16mg/kg,且Ni和Cu有效性显著高于对照区域(P<0.05),Zn和Pb有效性高于对照区域,,但差异不显著(P>0.05)。小麦地重金属有效性较高,花椰菜地重金属有效性较低。主成分分析结果表明,土壤Ni、Zn、Cu有效性受相同因素影响,Pb有效性受另一因素影响。公路对土壤重金属有效性空间分布有一定影响,铁路对重金属有效性空间分布的影响不明显。以上结果表明,交通干线导致研究区内土壤重金属有效性增加,但程度较小,土地利用方式对土壤重金属有效性有重要影响,土壤重金属有效性空间分布受公路的影响比铁路大。     

施磷对夏玉米土壤硝态氮、吸氮特性及产量的影响

【目的】研究不同施磷水平对夏玉米生长期土壤硝态氮时空分布、累积量及玉米籽粒产量的影响,为夏玉米合理施肥提供参考依据。【方法】采用田间小区试验,在施磷水平分别为0,60,120和180 kg/hm2时,研究施磷对夏玉米产量及土壤氮素吸收累积的影响。【结果】在0~110 cm土层,随土壤剖面深度的增加,土壤硝态氮含量逐渐降低,0~30 cm土层明显高于30~110 cm土层且变幅较大,施磷肥能显著降低土壤硝态氮含量。随夏玉米生育期推进,0~110 cm土层硝态氮累积量呈先降低后升高的趋势,于灌浆期达到最低值;当施磷水平为120 kg/hm2时,成熟期0~110 cm土层硝态氮累积量低于施磷60和180 kg/hm2的处理;施磷肥能显著增加玉米籽粒产量、籽粒吸氮量及氮收获指数,均以施磷水平为120 kg/hm2时最高。【结论】在施氮基础上施用磷肥,有利于提高玉米籽粒产量,促进作物对氮素的吸收累积,减少土壤中硝态氮的累积及向更深土层中的运移量。     

淹水条件下有机肥对土壤重金属形态转化及迁移的影响

采用土柱模拟试验,利用欧共体参比司提出的BCR连续提取法,探讨了重金属Zn,Cu,Pb,Cd在农田土壤中的化学形态及迁移风险。结果表明,施用不同有机肥对重金属向下迁移影响不大,淹水9个月后,Zn,Cu,Pb,Cd从表层土壤（0-20 cm）向下迁移了约2 cm,集中于20-22 cm土层,不易对深层土壤造成污染。添加有机肥后,0-10 cm土层中Zn,Cu,Pb,Cd的酸溶态比例随着淹水时间的增加而降低,而可还原态比例却随之升高,表明有机肥对重金属的有效性有一定的抑制作用。在此期间,可氧化态和残渣态的含量基本保持不变,两者百分比之和在各元素中均小于15%。     

寿光设施菜地土壤养分累积与农产品硝酸盐污染研究

选择寿光市中南部7个典型设施蔬菜种植区,分析了其地下水、土壤理化性状和农产品氮素污染情况,结果表明:寿光市典型设施蔬菜种植区耕层土壤未出现酸化现象,pH值平均为8.10;耕层土壤EC值平均为0.339 mS/cm,与土壤中硝态氮含量显著线性相关(R2=0.7429);有机质平均含量为31.9 g/kg,57%调查样本的有机质含量超过30 g/kg;土壤0～150 cm剖面中硝态氮累积曲线呈近似"S"型,在90～150 cm土层中大量累积,而铵态氮的累积则呈明显的"S"型变化趋势,主要在90～120 cm土层累积;速效磷、速效钾累积曲线均呈现"倒L"型,随土层深度的增加含量明显降低,90 cm土层下速效钾累积量大于速效磷;所调查21个农产品样本中硝酸盐平均含量为109.34 mg/kg,最高含量为176.09 mg/kg。而农产品未出现明显的硝酸盐污染。     

氮肥施用量对水浇地覆膜马铃薯土壤矿质氮含量及马铃薯产量的影响

【目的】针对马铃薯生产中存在的氮肥过量施用问题,探索氮素在土壤中的残留情况和马铃薯最佳施氮量,为科学施用氮肥提供参考.【方法】通过田间试验,研究不同氮肥水平(0,75,150,225,300,375Nkg/hm2)对水浇地覆膜马铃薯‘青薯9号’各生育期土壤0~20cm和20~40cm土层矿质氮(铵态氮+硝态氮)含量及马铃薯产量的影响.【结果】随施氮量的增加,土壤铵态氮含量变化较小,但0~20cm和20~40cm土层硝态氮的含量随施氮量增加显著增加,不同氮肥用量T2、T3、T4、T5和T6处理的0~20cm土层中硝态氮含量至收获期时高达57.53,88.53,149.86,185.10mg/kg和240.42mg/kg,比播前增加了40~200mg/kg;20~40cm土层硝态氮含量至收获期时分别为63.90,88.11,156.70,192.13mg/kg和244.51mg/kg,比播前增加了30~200mg/kg;过量施氮(T5和T6)和氮肥施用不足(T1、T2和T3)均降低了马铃薯的块茎产量.【结论】试验条件下,马铃薯的经济最佳施氮量和最高产量施氮量分别为180.99kg/hm2和231.07kg/hm2.不同氮水平主要通过影响‘青薯9号’的平均单株薯质量而影响块茎产量.     

三峡库区消落带土壤重金属含量特征及污染评价

以三峡库区蓄水位从175m回落至163m后的云阳段消落带土壤为研究对象,进行重金属Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量与剖面分布特征及评价研究。结果表明:消落带土壤Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量分别为58.09mg/kg、108.93mg/kg、15.18mg/kg、0.46mg/kg和71.81mg/kg。重金属剖面分布特征呈规律性变化:0～10cm土层Cu、Cr和Zn含量高于10～20cm土层,而在干湿交替处Zn、Cr含量却表现为0～10cm土层低于10～20cm土层;Pb和Cd剖面分布特征均呈现出0～10cm土层含量低于10～20cm土层,而在干湿交替处呈相反趋势。研究区不受Pb污染,而受Cd、Cu、Zn和Cr不同程度污染,尤以Cd污染最严重,甚至超出三峡库区土壤背景值3倍以上。     

河北省赤霞珠葡萄土壤养分情况与叶片营养诊断分析

研究河北省赤霞珠葡萄土壤养分和叶片营养元素丰缺状况,并对土壤和叶片相应元素进行相关性分析,为指导河北省赤霞珠葡萄主产区果园管理和平衡施肥提供理论依据.在河北省昌黎县葡萄主产区共选择57个果园分为高产组和低产组,采集0～30 cm土壤和叶片样品进行土壤养分丰缺状况和叶片营养诊断分析.结果表明,赤霞珠果园中各土层有机质平均含量均小于10.0 g/kg,处于缺乏水平;硝态氮0～60 cm土层平均含量均大于9.0 mg/kg,处于丰富水平;有效磷含量随着土层深度增加而减小,处于适量水平;速效钾各土层土壤平均含量均大于200 mg/kg,处于丰富水平;有效锌、有效铁和有效铜各土层平均含量均处于适量以上水平;有效锰0～60 cm土层土壤平均含量均大于15.0 mg/kg,处于适量以上水平.高产园叶片中N、K、Ca、Mn、Cu、Zn平均含量为26.7 g/kg、16.9 g/kg、29.5 g/kg、97.5 mg/kg、22.9 mg/kg、141.4 mg/kg,均大于低产组;P、Fe、B元素平均含量为4.1 g/kg、57.8 mg/kg、39.6 mg/kg,均小于低产组.DRIS诊断结果确定叶片对Zn、B、Fe、Mn、P、Ca、Cu、Mg需求强度依次降低,N、K过剩.说明葡萄园应增施有机肥和钙肥,控制氮肥、钾肥用量,适量施用磷肥,合理施用微量元素肥料.     

设施栽培土壤有机质和氮素含量的积累规律

研究了不同土壤类型和棚龄的设施栽培土壤有机质和氮素含量的变化规律。结果表明:设施栽培土壤有机质、全氮和有效氮含量显著高于露地土壤,0~20 cm土层分别提高16.5 g/kg、1.02 g/kg、55.52mg/kg,20~40 cm土层分别高13.9 g/kg、0.75 g/kg、39.54 mg/kg;且0~20 cm土层明显高于20~40 cm土层,增加量具有相同的趋势。在一定年限内随棚龄的延长,土壤有机质、全氮和有效氮含量增加,呈明显的积累现象。     

不同年限日光温室土壤中有机质和氮素变化动态

采集青海省西宁市城北区大堡子乡和乐都县碾伯镇种植1～30年日光温室蔬菜地耕层土壤及剖面土壤(1～100 cm),分析了土壤中有机质和氮素含量。结果表明,日光温室耕层土壤有机质、全氮和速效氮含量明显高于露地土壤,其有机质、全氮、速效氮含量最低值比露地(CK)土壤分别增加1.900 g/kg、0.405 g/kg、19.700 mg/kg。随着土层深度的增加,土壤中铵态氮(NH4+-N)在0.375 1～0.435 1 mg/kg范围内变化,变化最大幅度为0.060 0 mg/L;硝态氮在表层含量极高,60 cm以下硝态氮含量变化趋于稳定。随着种植年限的增加,硝态氮(NO3--N)含量在0.946～45.400 mg/kg内变化;铵态氮(NH4+-N)含量总体上变化趋势比较平缓。     

华北平原某铅冶炼厂附近土壤的重金属含量和理化性质

在河南某年产量约2.6×105 t的冶炼厂以西,距冶炼厂烟囱239～4 795m处,选20个点,采集0～20、20～40、40～60和60～80 cm土样并分析其重金属含量和理化性质.结果表明,在0～20 cm土层,土壤Pb质量分数为28.3～183.0 mg·kg-1,DTPA提取态Pb质量分数为5.43～75.5 mg·kg-1.在0～40 cm土层,土壤全量和DTPA提取态Pb质量分数与到烟囱的距离间存在非线性相关性.在40～80 cm土层,也存在随距烟囱的距离增加,土壤全铅质量分数增加的现象.在40～80 cm土层,当采样点到烟囱的距离小于600 m时,土壤DTPA提取态Pb质量分数也较高.土壤pH、电导率和Olsen-P质量分数没有受到冶炼厂的明显影响.随着采样深度增加,高铅样品到烟囱的距离减小.以上结果表明,该冶炼厂已经造成附近土壤全铅和DTPA-Pb质量分数的增加,而土壤其他性质未受到铅冶炼的明显影响.     

辣椒土壤中Cd形态分布及其生态风险评价

为探明贵州辣椒土壤中Cd的生态风险,利用盆栽试验,研究外源Cd进入土壤后的形态分布特征及辣椒土壤中Cd的生态风险程度。结果表明:1)辣椒土壤中Cd形态分布与土壤Cd添加浓度有一定的关联。当外源Cd浓度为0mg/kg时,苗期、花期土壤中Cd形态分布表现为残渣态酸溶态可还原态可氧化态,果期中残渣态可氧化态酸溶态可还原态;当Cd浓度为0.5mg/kg和1.0mg/kg时,辣椒生育期内土壤中Cd为残渣态酸溶态可还原态可氧化态;Cd浓度为2.5mg/kg时,酸溶态残渣态可还原态可氧化态;Cd浓度为5.0mg/kg时,酸溶态可还原态残渣态可氧化态。2)辣椒不同生育期土壤中Cd污染风险程度为外源Cd浓度0mg/kg时风险低,0.5mg/kg时风险中度,1.0mg/kg时(苗期土壤中Cd对生态危害接近高风险的边缘)与2.5mg/kg时为高度风险,5.0mg/kg时达到极高度风险水平。结论,贵州辣椒土壤中Cd污染的生态风险偏高。     

栗叶栗果与土壤中微量营养元素形态关系的研究

[目的]研究栗叶栗果与土壤中微量营养元素形态的关系。[方法]同时采用有效态和欧共体BCR三步提取法对燕山山区板栗土壤0～20和20～40cm土层中Fe、Mn、Zn、Cu的各形态含量进行了测定,并分析了板栗的生物吸收系数以及土壤中微量营养元素形态与栗叶和栗果中矿质营养的关系。[结果]栗叶对Mn的生物吸收系数高于其他元素,栗果对Zn的生物吸收系数较大。运用营养元素赋存形态能更好地揭示板栗土壤中元素的生物地球化学特征,可用0～20cm土层弱酸提取态Mn以及20～40cm土层的弱酸提取态Fe、Zn来判断板栗叶相应元素的营养状况。栗果中Mn、Cu、Zn的含量受到土壤中元素形态间交互作用的影响。[结论]为监测板栗生长、合理施肥、提高板栗产量和品质以及维护板栗林区生态环境提供了理论依据。