间作条件下超积累和非超积累植物对重金属镉的积累研究

通过温室盆栽试验,研究了超积累植物龙葵、非超积累植物黑麦草、苋菜分别与玉米间作条件下对重金属Cd的积累特性。结果表明,几种间作作物中地上部生物量最大的是龙葵,其次是苋菜,最小的是黑麦草,其中土壤Cd浓度为1.59 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.41、10.6倍;土壤Cd浓度为1.92 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.42、9.06倍,3种富集植物地上部生物量的差异达到显著水平。玉米间作条件下超积累植物龙葵各器官中Cd含量表现为叶茎籽粒根,即地上部大于根部;而苋菜中Cd含量表现为根茎叶,黑麦草中Cd含量表现为根部地上部,即非超积累植物Cd含量为根部大于地上部。土壤中Cd含量为1.59 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的28.0、59.9倍;龙葵的富集系数是苋菜、黑麦草的28.2、59.3倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的8.08、55.9倍。土壤中Cd含量为1.92 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的30.8、43.5倍;龙葵的富集系数分别是苋菜、黑麦草的29.4、41.4倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的7.98、53.6倍。综上可知,超积累植物龙葵对土壤中Cd的吸收与转运能力远远大于非超积累植物苋菜、黑麦草,龙葵是最理想的与玉米间作的Cd污染土壤修复的植物修复材料。     

EDTA与GA_3强化黑麦草修复Cd污染土壤及其解毒机制

采用盆栽土培方法研究生长调节剂GA3和重金属螯合剂EDTA强化黑麦草修复Cd外源浓度分别为50mg/kg和100mg/kg的污染土壤以及黑麦草对Cd的解毒机制。结果表明:EDTA单独作用可提高黑麦草体内Cd含量和Cd在细胞可溶组分和细胞器组分中的比例,以及Cd在地上部分的移动性,Cd对植物的毒害作用也随之增强,导致植物生物量大大降低(P0.05)。叶面喷洒GA3可促进黑麦草的生长和对Cd的富集,其中10μmol/L GA3效果最显著。GA3可促进细胞壁对Cd的沉积作用,降低Cd在地上部分的移动性,从而增强植物对重金属的耐性。GA3和EDTA的联合使用表明GA3和EDTA可协同促进黑麦草对Cd的提取和富集,10μmol/L GA3+EDTA联合作用效果最佳,GA3可在一定程度上缓解EDTA和Cd对植物的伤害。因此,10μmol/L GA3+EDTA处理对强化黑麦草修复Cd污染土壤效果最显著,可作为实际植物修复的强化措施。     

MGDA与DA-6强化黑麦草对Cd污染土壤的修复作用

采用盆栽土培法,研究新型清洗剂甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)和植物生长调节剂胺鲜脂(DA-6)对Cd污染土壤植物修复的强化性能及其对植物体内Cd的解毒作用。结果表明:MGDA单独使用可促进黑麦草对Cd的富集,提高黑麦草抗氧化酶活性,但与对照相比,丙二醛(MDA)含量增加,且Cd在细胞壁中的比例(F1)下降,在细胞可溶组分(F2)和细胞器(F3)中的比例增加,因此,黑麦草生物量和叶绿素含量显著下降(P0.05)。DA-6单独作用不仅促进黑麦草对Cd的富集,而且提高了黑麦草抗氧化酶活性,降低了MDA含量,Cd在F1中比例增加,在F2和F3中的比例下降,显著提高了黑麦草生物量和叶绿素含量(P0.05)。DA-6与MGDA联用结果表明:DA-6可在一定程度上缓解Cd/MGDA对黑麦草的毒害,两者联用进一步强化黑麦草对Cd的富集(P0.05),其中,Cd外源添加浓度为25,50,100mg/kg,1μmol/LDA-6+5mmol/kgMGDA使黑麦草45d地上部分Cd浓度分别达到91.0,165.7,226.4mg/kg,Cd提取效率分别为2.2%,1.7%,0.8%,可在土壤Cd污染的植物修复中作为强化措施。     

高羊茅和黑麦草对污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特征

以潮褐土为供试土壤,通过模拟试验研究了高羊茅(Festuca arundinacea)和黑麦草(Lolium multif lorum)对复合污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特点。结果表明,在土壤Cd,Pb,Zn复合污染处理条件下,高羊茅Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.76,19.77,418.18 mg/kg,地下部分别为129.82,256.66,354.66 mg/kg;黑麦草Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.57,26.13,467.18 mg/kg,地下部分别为114.53,155.98,513 48 mg/kg。通过方差分析,这两种草坪草的重金属富集量没有显著差异,并且富集规律呈现较为一致的特点。地上部的富集量和土壤重金属含量的离子冲量呈显著的线性相关。这两种草坪草对其重金属的富集能力顺序为:Zn>Cd>Pb,其中对Zn的吸收呈现富集植物的特性规律,当土壤Zn含量>400 mg/kg时,其转运系数>1,地上部对Zn的富集能力很强,可作为Zn污染土壤的修复植物。通过偏相关和多元回归分析表明,这两种草坪草在土壤Cd,Pb,Zn复合污染条件下均未产生复合效应。     

土壤有机质和螯合剂对龙葵富集重金属Cd的影响

采用盆栽实验研究外源添加土壤有机质和螯合剂对龙葵富集Cd含量、土壤中有效态Cd含量以及植株地上部生物量的影响。结果表明,不同有机质和螯合剂处理在相同Cd浓度下,地上、下部植株Cd含量和富集系数分别表现为有机质含量2%有机质含量4%有机质含量6%和EDTAEDDS对照,但植物地上部带走Cd量以6%有机质和EDTA处理为最高;土壤有效态Cd含量表现为2%4%6%,EDTAEDDS对照;地上部生物量以有机质6%和螯合剂对照处理为最高。随着Cd浓度的增大,相同有机质和螯合剂下,植物Cd含量、地上部带走Cd量和土壤有效态Cd含量均呈增大趋势,但富集系数逐渐降低,其中3种含量有机质土壤下地上部的Cd富集系数变化范围分别为0.43~84.44,0.42~78.74,0.41~76.06;不同螯合剂处理下地上部Cd富集系数的变化范围分别为0.46~90.83,0.57~113.70,0.54~113.28。当Cd添加浓度大于40mg/kg时,龙葵的生长开始受到抑制。     

添加凹凸棒土和钠基蒙脱石对铜锌镉污染红壤的改良效应研究

通过温室盆栽试验.开展了凹凸棒土和钠基蒙脱石处理对铜锌镉污染红壤的改良效应研究.结果表明:添加凹凸棒土和钠基蒙脱石处理能显著增加黑麦草(Lolium multiflorum Lam)两茬的地上部生物量(鲜重).未施入改良剂时,两茬黑麦草地上部的生物量分别为是7.60 g/盆和5.67 g/盆,添加80 g/kg 凹凸棒土处理的两茬地上部生物量分别增加了184%和15%添加80 g/kg钠基蒙脱石处理的两茬地上部生物量分别增加了113%和99.3%.黏土矿物的加入使土壤的pH提高了0.26～1.02个单位.从而降低了植株对Cu、Zn、Cd的生物有效性.随着添加量从20 g/kg增加到80 g/kg,黑麦草地上部Cu、Zn、Cd的含量降低,钠基蒙脱石钝化Cu、Cd的效果好于凹凸棒土,但两者钝化Zn的效果没有显著差异性.添加40 g/kg和80 g/kg的凹凸棒土或钠基蒙脱石处理都显著降低了污染上壤TCLP提取液中Cu、Zn的浓度,对于TCLP提取液中Cd浓度的显著降低只有添加80 g/kg的凹凸棒上这一种处理达到.     

适量施磷有效提高苋菜对镉污染土壤的修复能力

  【目的】  土壤性质和化肥施用均影响作物对重金属污染土壤的修复效果。探究不同磷肥施用量对苋菜镉 (Cd) 吸收和累积的影响,为通过养分管理减少作物对重金属的积累提供依据。  【方法】  以苋菜 (Amaranshus mangostanus L.) 为供试作物,以黄棕壤和赤红壤为供试土壤进行盆栽试验。在两个供试土壤中,加入分析纯CdCl₂?2.5H₂O (Cd 15 mg/kg土), 平衡一个月后,用于苋菜栽培。设置5个磷肥（P）施用水平:0 (CK)、50、100、200、400 mg/kg土,以磷酸二氢铵 (分析纯) 加入。苋菜生长45天后收获,调查地上部和根部生物量,分析其磷、镉含量,并测定土壤中DTPA提取的有效态Cd含量。  【结果】  施用磷肥能提高苋菜的生物量,随着施磷量的增加,苋菜生物量也随之增加,且各处理均与CK处理差异显著。在黄棕壤上,苋菜地上部生物量增幅为9.2%～39.0%,根部为4.0%～15.0%;在赤红壤上,苋菜地上部增幅为7.7%～46.0%,根部为10.0%～100.0%。苋菜Cd含量与CK处理相比均显著降低,在黄棕壤上,苋菜地上部和根部Cd含量的降幅分别为7.4%～50.2%和7.9%～58.8%;在赤红壤上,降幅分别为9.9%～55.8%和21.7%～66.0%。苋菜Cd累积量与CK处理相比均呈上升趋势,黄棕壤上苋菜地上部和根部Cd累积量的增幅分别为36.2%～54.3%和7.4%～38.9%;在赤红壤上,增幅分别为34.3%～62.8%和5.4%～55.4%。当施磷量为P 50 mg/kg土时,苋菜地上部、根部在黄棕壤和赤红壤上的Cd累积量均最大。施磷降低了土壤中镉的生物有效性。随着施磷量的增加,土壤有效态Cd含量显著降低,黄棕壤上的降幅为0.9%～7.2%,赤红壤上的降幅为1.2%～7.9%。植株体内Cd含量与磷含量之间存在一定的负相关性。  【结论】  施用磷肥显著提高苋菜的生物量,同时降低土壤中有效态镉的含量。虽然施磷肥显著降低了苋菜地上部和根部的Cd含量,但显著提高的生物量有效增加了苋菜对土壤Cd的总吸收和累积量,提高了其对镉污染土壤的植物修复效率。盆栽结果表明,在镉浓度为15 mg/kg 土的黄棕壤和赤红壤上,磷肥施用量为50 mg/kg土时修复效果最佳。     

土壤质地和碳氮比对龙葵富集重金属Cd的影响

在盆栽种植龙葵条件下,研究土壤质地、碳氮比和外源投加Cd对龙葵地上、下部富集重金属Cd、土壤有效态Cd含量和地上部生物量的影响。结果表明,相同Cd投加浓度时,不同质地和碳氮比处理,植株地上、地下部Cd含量、富集系数均为砂土粘土壤土和25∶135∶115∶1,但植株地上部带走Cd量以壤土和碳氮比25∶1为最高;土壤有效态Cd含量为砂土壤土粘土,碳氮比处理25∶135∶115∶1;地上部生物量以壤土和碳氮比15∶1为最高。同一质地和碳氮比下,随着外源添加Cd含量增加,植株地上、地下部Cd含量、植株地上部Cd含量除粘土、砂土先增后降外,其他处理均呈增加趋势,且土壤有效态Cd含量也随之增大,但富集系数随之减小,Cd投加量大于20~40mg/kg时对龙葵生长产生一定的抑制作用。     

硫磺对土壤Cd、Pb有效性的影响

采用盆栽试验,以无硫磺处理为对照,研究不同硫磺处理对土壤pH值、有效态Cd和Pb含量,以及对小油菜生物量、植株Cd和Pb含量的影响。结果表明,施用硫磺以后,土壤pH值在30d内明显降低,同时土壤有效态Cd、Pb含量显著升高。随着硫磺施用量的增加,土壤有效态Cd含量升高,不同处理之间差异达5%显著水平。30d时,160mmol/kg硫磺处理土壤有效态Cd含量为0.863mg/kg,比对照增加了1.98倍。小油菜干物质量随硫磺施用量的增加而增加,同时植株Cd含量也显著升高,植株地上部Cd含量最高可达491.35mg/kg,是同时期对照处理的1.64倍。植株吸收的Pb主要分布在地下部,说明试验中种植小油菜未能达到净化Pb污染土壤的目的。总之,施用硫磺具有强化小油菜对Cd的吸收,增强小油菜提取污染土壤Cd效率的功能。     

不同母质土壤-水稻系统Cd吸收累积特征及差异

通过选取土壤有效态镉(Cd)含量相近、母质不同的水稻土河沙泥(河流冲积物发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育),添加不同浓度的外源Cd(0,0.5,1,2,5mg/kg)模拟Cd污染稻田土壤进行盆栽试验,研究不同母质稻田土壤Cd胁迫条件下水稻不同生育期对Cd吸收累积的差异,并推算出土壤Cd环境安全临界值。结果表明,水稻生育期2种土壤有效态Cd含量均在分蘖期最高,河沙泥有效态Cd含量平均为0.47mg/kg,紫泥田平均为0.36mg/kg,同一外源Cd水平下,河沙泥土壤有效态Cd含量高于紫泥田。对河沙泥而言,随着外源Cd浓度的增加,水稻总生物量呈现先增加后下降的趋势,当外源Cd浓度为1mg/kg时达到最大生物量,为47.11g/pot;而紫泥田水稻生物量呈现逐渐增加的趋势,但各处理间差异不显著(P0.05)。2种土壤中水稻糙米、谷壳、茎叶、根Cd含量均随外源Cd浓度的增加而增加,整体分布特征为根茎叶谷壳糙米,且河沙泥高于紫泥田;河沙泥水稻平均Cd累积量为51.71μg/pot,紫泥田平均Cd累积量为42.56μg/pot,2种土壤成熟期水稻Cd累积量对比分蘖期分别增加1.45,1.07倍。回归分析表明,河沙泥和紫泥田稻米Cd超标的土壤Cd安全临界值分别为2.03,3.14mg/kg。水稻对Cd的吸收累积特征及土壤Cd安全临界值因土壤母质不同而存在显著差异。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

城镇开发区建设中的人为水土流失及防治措施

简析了婺源县城镇开发区建设过程中造成水土流失的状况、危害、原因后,提出了其防治措施,并阐明开展城市（镇）水土保持的紧迫性。     

河道堤防滩地的水土流失及其防治

平原地区河道堤防滩地的水土流失,直接淤积河床,影响行洪安全。堤防滩地的水土流失是自然因素和人为因素共同作用的结果,以新修堤防的水土流失最为严重,对其防治须实行工程措施、植物措施和人为预防相结合。     

建设类与建设生产类开发建设项目水土保持方案的异同分析

20世纪末,开发建设项目水土保持方案的编报工作已经实现了规范化和制度化,但有不少的编制者在编制建设类和建设生产类项目的水土保持方案时往往出现失误.建设类和建设生产类项目的水土保持方案在很多方面都存在很大区别.根据多年编制两类水土保持方案的实践经验,总结出了这两类项目水土保持方案的编报工作在水土保持要求、服务年限、预测时段划分、防治目标等方面的异同,以防止在编报过程中出现水土流失量预测、水土保持措施体系以及水土保持监测等方面产生较大的偏差.     

分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统设计与试验

为了便捷地采集和实时诊断农业病虫害图像,设计了一个分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统。该系统由多个便携式图像采集终端和一个图像处理服务器组成;其中,图像采集终端包括嵌入式相机、可伸缩的手持杆和装载控制App的手机;图像处理服务器包括农业病虫害诊断、信息记录和反馈模块等。手持杆可将安装在其前端的嵌入式相机送到人手或视觉难以企及的病虫害区域,手机可实时预览前端相机的拍摄画面和实现控制相机完成农业病虫害图像采集等功能;系统通过HTTP协议实现多个采集终端与图像处理服务器的数据交互,协同进行分布式计算,可以减少网络移动资费和服务器的负载。利用该系统对水稻纹枯病图像采集与诊断测试结果表明,该系统的图像采集终端可以便捷地采集到水稻纹枯病图像,手机端视频预览画面延时低,对相机控制命令无误,图像采集终端与服务器通信稳定,服务器端对水稻纹枯病图像处理和诊断实时,基于图像的水稻纹枯病为害等级诊断准确率为83.5%。如果服务器端加载不同的农业病虫害图像处理和诊断算法,该系统可广泛应用于各种农业病虫害图像的采集与诊断。     

甲基硫茵灵及其代谢物在不同种植模式黄瓜和土壤中的残留

采用液质联用仪比较分析了3个不同种植区域（江苏南京、广西南宁和湖南长沙）露地和大棚两种种植条件下黄瓜和土壤中甲基硫菌灵及其代谢物多菌灵的残留动态,同时对黄瓜中的最终残留量进行了比较分析。施药后,甲基硫菌灵在黄瓜和土壤中均能很快转化为多菌灵[施药后1 d甲基硫菌灵未检出（〈0.01 mg·kg-1）],多菌灵在露地黄瓜和土壤中的原始沉积量均低于大棚。3个试验点露地黄瓜中的半衰期分别为2.3、1.4 d和1.4 d,在大棚黄瓜中的半衰期分别为2.6、1.7 d和2.0 d。在3个试验点露地土壤中的半衰期分别为1.6、1.7 d和2.3 d,在大棚土壤中的半衰期分别为2.3、2.0 d和2.3 d。最终残留试验在最后一次施药后1 d采样时,大棚、露地黄瓜中的甲基硫菌灵均未检出（〈0.01 mg·kg-1）,多菌灵在3个试验点露地黄瓜中的最终残留量为0.014~0.162 mg·kg-1,而在3个试验点大棚黄瓜中的最终残留量为0.121~0.561 mg·kg-1。参照我国所制定的黄瓜中多菌灵的MRL（0.5 mg·kg-1）,露地种植方式下所有处理黄瓜中甲基硫菌灵代谢物多菌灵的最终残留量均符合国家标准的规定,但大棚种植方式下其残留量有超标的风险。     

Sodium and potassium effects on cation concentration and yield of lucerne and phalaris grown separately and together

Abstract

Lucerne (Medicago sativa L.) and phalaris (Phalaris aquatica L.) were grown separately and together in a pot trial on a yellow‐brown pumice soil with three rates of sodium (Na) and two rates of potassium (K) in factorial combination. Lucerne alone had a low Na concentration but growing phalaris as a companion grass produced herbage with a Na concentration adequate for stock. Na application increased the Na concentration in phalaris and the mixture of phalaris and lucerne much more than in lucerne alone; had little effect on K concentration; slightly reduced Mg concentration; and greatly reduced Ca concentration but not as much in lucerne as in phalaris or the mixture with lucerne. K application increased K concentration and reduced Na, Ca and Mg concentrations throughout. Yield of phalaris grown alone and in combination with lucerne was increased significantly by Na application when K concentration in the plants was low. Yield of lucerne was not affected by Na application and it is concluded that Na did not substitute for K in this species. It is concluded that field trials are warranted to investigate the possibility of growing a special purpose mixture of lucerne and phalaris on New Zealand yellow‐brown pumice soils to provide feed that has adequate Na for grazing animals.     

Forest soil respiration and its heterotrophic and autotrophic components: Global patterns and responses to temperature and precipitation

Quantifying global patterns of forest soil respiration (SR), its components of heterotrophic respiration (HR) and belowground autotrophic respiration (AR), and their responses to temperature and precipitation are vital to accurately evaluate responses of the terrestrial carbon balance to future climate change. There is great uncertainty associated with responses of SR to climate change, concerning the differences in climatic controls and apparent Q₁₀ (the factor by which respiration increases for a 10 °C increase in temperature) over HR and AR. Here, we examine available information on SR, HR, AR, the contribution of HR to SR (HR/SR), and Q₁₀ of SR and its components from a diverse global database of forest ecosystems. The goals were to test how SR and its two components (AR and HR) respond to temperature and precipitation changes, and to test the differences in apparent Q₁₀ between AR and HR. SR increased linearly with mean annual temperature (MAT), but responded non-linearly to mean annual precipitation (MAP) in naturally-regenerated forests. For every 1 °C increase in MAT, overall emissions from SR increased by 24.6 g C m⁻² yr⁻¹. When MAP was less than 813 mm, every 100 mm increase in MAP led to a release of 75.3 g C m⁻² yr⁻¹, but the increase rate declined to 20.3 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP was greater than 813 mm. MAT explained less variation in AR than that in HR. The overall emissions in AR and HR for every 1 °C increase in MAT, increased by 12.9 and 16.1 g C m⁻² yr⁻¹, respectively. The AR emissions for every 100 mm increase in MAP, increased by 44.5 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP less than 1000 mm. However, above the threshold, AR emissions stayed relatively constant. HR increased linearly by 15.0 g C m⁻² yr⁻¹ with every 100 mm increased in MAP. The Q₁₀ value of SR increased with increasing depth at which soil temperature was measured up to 10 cm and was negatively correlated with HR/SR. Our synthesis suggests AR and HR differ in their responses to temperature and precipitation change. We also emphasized the importance of information on soil temperature measurement depth when applying field estimation of Q₁₀ values into current terrestrial ecosystem models. Q₁₀ values derived from field SR measurements including AR, will likely overestimate the temperature response of HR on a future warmer earth.     

低山丘陵区开发建设项目水土保持与生态建设

边坡植被恢复是解决高速公路建设所造成的环境破坏问题的重要手段之一,已受到人们的普遍重视.但是,对坡面植被恢复质量的评价尚没有统一、公认的指标体系.基于恢复生态学和美学的理念,在分析坡面植被功能的基础上,参考道路工程、植物生态学、恢复生态学、草地生态学、水土保持学、景观学等理论.提出了绿期、盖度、多度、截流量、综合抗性、根系稳定效果、景观优美度、管理水平8个重要评价指标,并给出了各指标的量化计算办法.利用AHP评判矩阵计算了各评价指标的权重.根据坡面植被群落的演替规律,提出了建议的评价时间,得出了坡面植被恢复质量的评价值,确定了质量等级.结合2008年奥运公路--济南至青岛高速公路南线工程,进行了实例分析.