喷施不同纳米材料对水稻幼苗磷含量的影响

为探究喷施不同纳米材料对水稻幼苗生物量和磷含量的影响,将水稻幼苗培养在不同含磷浓度营养液中,对水稻幼苗叶片喷施不同浓度的不同纳米材料,即粒径40 nm的羟基磷灰石(nHA)、三氧化二铁(nFe2O3)、零价铁(nFe)、二氧化铈(nCeO2)和甲壳素[CH,(C8H13NO5)n]悬浊液,测定水稻地上部和根部含磷量。结果表明:在正常供磷条件下,喷施nHA、nFe2O3、nFe处理,浓度分别在200、100 mg·L^-1和150 mg·L^-1时,地上部生物量达到最大,根部生物量则在150、100 mg·L^-1和100 mg·L^-1处理时达到最高;但大部分处理不会显著提高水稻幼苗磷含量。在供磷1/2条件下,各处理均可不同程度促进水稻幼苗对磷的吸收;喷施nHA、nFe2O3、nFe、nCeO2和CH处理,分别在50、100、100、100 mg·L^-1和150 mg·L^-1的浓度处理时生物量达到最大;nHA、nFe2O3、nFe处理均可显著促进地上部磷含量,地上部磷含量分别在150、100 mg·L^-1和150 mg·L^-1处理时达到最高。研究表明:在不同浓度磷供应条件下,喷施粒径40 nm的nHA、nFe2O3、nFe、nCeO2和CH均可不同程度促进水稻幼苗生长。不缺磷条件下,nHA、nFe处理促进生物量增加明显;缺磷条件下,nHA、nFe2O3、nFe促进磷吸收效果更明显。     

两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例（0, 1%, 2%, 4%）玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤pH值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤pH值升高了0.4～1.66个单位,较玉米炭处理土壤pH值多升高了0.25～1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤pH值升高了0.33～1.52个单位,较玉米炭土壤pH值多升高了0.3～1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。     

二氧化碳联合螯合剂强化向日葵修复铜污染土壤研究

【目的】以向日葵为研究材料,探讨其在CO2浓度升高条件下修复铜(Cu)污染土壤的效率以及对比CO2与螯合剂联合诱导下向日葵对铜污染土壤修复效率的差异,并筛选出对CO2浓度升高响应显著的品种,以期为利用植物修复铜污染土壤提供数据支撑。【方法】 在设置两个CO2浓度的人工气候室内(正常浓度370 mol/mol和升高浓度800 mol/mol),采用完全随机设计的盆栽土培试验,通过5个不同品种的向日葵,向铜污染水平为100mg/kg的土壤上施加不同浓度EDTA和DTPA,研究CO2浓度与螯合剂联合施用对向日葵修复铜污染土壤效率的影响。【结果】 1)不同螯合剂用量对铜污染土壤的浸提效果显著不同,根据螯合剂浸提土壤铜的高含量低毒性效应,选取EDTA 3 mmol/kg土和DTPA 5 mmol/kg土作为螯合剂的施加剂量。2)施入螯合剂后,CO2浓度升高一定程度上缓解了向日葵的失绿、 失水,增加了食葵3号和阿尔泰2号的总生物量,但降低了食葵4号和阿尔泰1号的总生物量。3)在相同CO2浓度下,加入螯合剂后明显提高土壤pH值,且DTPA处理的增幅明显高于EDTA处理。CO2浓度升高处理虽对土壤pH值有影响,但CO2施肥与不施肥处理间五个品种的土壤pH值无显著差异。4)试验选用的5个品种中,食葵4号、 阿尔泰1号在CO2浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量明显降低;食葵3号、 油生引2号在CO2浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量略有升高;阿尔泰2号在二氧化碳浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量明显升高。CO2与DTPA 5 mmol/kg土联合施用, 5个品种向日葵茎叶内铜含量较对照增加239％～646％;铜蓄积量较对照增加230％～362％。二氧化碳与EDTA 3 mmol/kg 联合施用时,EDTA的活化作用未达到最佳效果,对5个品种向日葵茎、 叶内铜含量的影响不一致。【结论】CO2浓度升高一定程度上可以增强向日葵的抗性。在100 mg/kg铜污染土壤上,阿尔泰2号对二氧化碳浓度升高的反应最敏感,同时二氧化碳与螯合剂联合施用时,螯合剂可能是影响土壤pH值变化的主要因子。在铜污染水平为100 mg/kg的土壤上,与EDTA施用量为3 mmol/kg土相比,5 mmol/kg土的DTPA与CO2联合施用的修复效果更好。     

改良剂对复合污染红壤中镉锌有效性的影响及机理

采用盆栽试验,研究了施用石灰、有机肥、海泡石对红壤上小油菜生物量、Cd与Zn吸收量、土壤Cd、Zn形态转化、pH等的影响。结果表明,改良剂对无污染红壤小油菜的生长影响不大,但能显著提高污染土壤上小油菜的生物产量,同时明显降低小油菜对Cd、Zn的吸收浓度。改良剂单施的效果是有机肥>石灰>海泡石,而有机肥和石灰配施或3种改良剂配合施用优于单施。改良剂降低复合污染红壤Cd、Zn生物有效性的主要原因是,施用改良剂后,土壤重金属形态和pH值发生显著变化。施用改良剂,土壤Cd、Zn转变为植物不易吸收的形态,与植物生长有良好相关性的土壤有效态重金属含量显著减少;施用石灰使土壤pH升高约2个单位,施用海泡石和有机肥使土壤pH增加1.2个单位以上。     

一种氮杂化多孔炭材料的制备表征及其对染料的吸附性能研究

选用玉米秸秆为原料,氨气为活化剂,制备一种新型氮杂化多孔炭质吸附材料。利用比表面积测定仪、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱和傅里叶红外光谱等技术,较系统地研究了该氮杂化炭材料的理化特性,并以常见染料酸性橙7为代表,探讨了其对染料的吸附性能。结果表明:当活化温度从600 ℃提高到800 ℃时,材料表面氮元素含量从3.2%增加到8.81%,比表面积从72.7 m²·g^-1增加到418.7 m²·g^-1,微孔率从16.2%增加到71.5%;同时,其对酸性橙7的吸附效率和吸附容量也显着提高,最大吸附量可达292 mg·g^-1,优于常见的炭质吸附材料;等温吸附曲线符合Freundlich方程,为异质性表面的多层吸附过程,吸附机理主要以化学吸附为主。该氮杂化炭材料比表面积大、微孔结构发达、吸附能力强,具有较广阔的应用前景。     

大麦中镉的亚细胞分布和化学形态及PCs合成的基因型差异

为探明不同基因型大麦对镉耐性和转运能力差异,选取大麦耐镉品种华10118和敏感品种华2255进行水培试验,比较不同镉处理下大麦根系和地上部中镉的亚细胞分布和化学形态的差异,并研究了根系和叶片中PCs含量对镉转运能力的影响。结果表明：华10118对镉的转运能力较差,地上部镉含量较低;镉在两个大麦品种中主要分布于细胞壁和胞液中,基本各占35%~44%,细胞器占5%~26%,华2255的细胞器组分中镉含量显著大于华10118,可能是华2255耐镉性差的原因。两个基因型大麦根系中的镉以醋酸提取态为主,而地上部中以NaCl提取态最多;华2255的乙醇提取态、去离子水提取态和NaCl提取态的镉含量较高,可能是其对镉转运能力较强和耐受性差的原因。华2255根系和叶片中的PC2和PC3含量都显著高于华10118,根系合成较多的PC2和PC3有助于镉从根部向地上部的转运。     

海藻糖对镉胁迫下水稻幼苗生长的影响

为了研究海藻糖对水稻镉耐受性的影响,以T705品种水稻为试验材料,采用水培试验研究了镉胁迫下,海藻糖对水稻幼苗镉吸收速率及叶绿素含量影响的动态变化。水稻幼苗茎叶和根系镉含量随着镉处理时间的延长和浓度的提高而增大,但外源海藻糖的施用则有效抑制了水稻镉吸收。经过88.96μmol·L~(-1)镉处理48 h后,水稻幼苗的镉积累量趋于平稳,镉+海藻糖处理的水稻茎叶镉含量相比只有镉处理的减少了42.0%,根系部分则下降了24.2%。水稻幼苗镉吸收速率随着镉浓度的增加而增大,且根系积累量远高于地上部分。水稻幼苗镉含量随着海藻糖处理浓度的增加而减少,镉+海藻糖处理的茎叶和根系的吸收速率分别比只有镉处理的减少了32.44%～41.4%和4.29%～21.56%。此外,海藻糖有效提高了相同镉处理下的钙、镁含量。伴随着镉浓度或者海藻糖浓度的升高,水稻幼苗叶绿素含量逐渐降低,在52.85 mmol·L~(-1)海藻糖处理下,8.89、17.79、44.48μmol·L~(-1)和88.96μmol·L~(-1)镉胁迫后的幼苗叶绿素含量降幅最大,与空白相比分别下降了27.6%、29.9%、36.2%和35.9%。试验结果表明,海藻糖可在一定程度上缓解镉对水稻幼苗的胁迫。     

腐植酸及pH对生物炭-铁锰氧化物复合材料吸附As(Ⅲ)的影响机理

采用振荡平衡法,研究不同用量和不同添加顺序的腐植酸(Humic acid,HA)对生物炭-铁锰氧化物复合材料(F1M4BC25)吸附As(Ⅲ)性能的影响及其机理。结果表明:添加不同浓度的HA对F1M4BC25吸附As(Ⅲ)的性能存在明显差异,与未添加HA相比,添加5 mg·L~(-1)的HA时最大吸附容量(Qm)为8.39 mg·g-1,增加了5.00%;添加10、50 mg·L~(-1)的HA时,Qm分别为7.59、5.25 mg·g-1,分别降低了5.00%和34.3%。不同HA添加顺序对F1M4BC25吸附As(Ⅲ)的性能有较大影响,Qm顺序为:后添加HA(5.82 mg·g-1)同时添加(5.20 mg·g-1)先添加HA(3.30 mg·g-1)。在初始pH=3时,F1M4BC25对As(Ⅲ)吸附能力高于pH=6时。两种pH条件下吸附平衡后溶液的pH值均增大,初始pH=3时增幅大于初始pH=6时;两种pH条件下DOC浓度大小顺序均为:后添加HA同时添加先添加HA。研究表明,低浓度HA以及弱酸性条件有利于F1M4BC25对水体中As(Ⅲ)的去除,高浓度HA能够与As(Ⅲ)产生竞争吸附。     

CO2浓度升高对2个品种水稻Cu吸收、根形态和植物络合素合成的影响

为探讨CO2浓度升高条件下不同水稻品种粤杂889 (YZ)和荣优398(RY)对耐Cu胁迫性的变化特征,利用水培试验研究不同Cu浓度下CO2浓度升高对2种水稻幼苗生物量、Cu含量、根形态及植物络合素(GSH和PCs)的影响.结果表明,低铜处理对水稻生长具有促进作用,增加2种水稻生物量及根系根毛数、总根长、表面积和体积.随着Cu处理浓度升高,根系GSH和PCs含量分别呈现渐减和渐增趋势.CO2浓度升高条件下,2种水稻生物量显著增加,600 μmol/L Cu处理时增加比例最大,YZ和RY分别增加59.8％和49.0％;水稻根、茎叶Cu含量降低,但根系形态各个指标明显增加,且在高Cu处理下其增加比例较大.CO2浓度升高显著增加根系PCs合成,50 μmol/L Cu处理时增加比例最大,YZ和RY分别增加121.6％,78.7％.在CO2浓度正常与升高条件下,根系GSH、PCs含量与Cu浓度都具有显著相关性.CO2浓度升高通过增加根系形态和PCs含量以增强水稻对Cu的抗逆性,但存在着品种差异,YZ的增加比例大于RY.     

两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例(0,1%,2%,4%)玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤p H值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.4~1.66个单位,较玉米炭处理土壤p H值多升高了0.25~1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.33~1.52个单位,较玉米炭土壤p H值多升高了0.3~1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。