CaCO_3对Cd和几种营养元素在红壤-黄豆系统中的调控作用

利用盆栽试验,通过研究CaCO3施用对Cd在红壤-黄豆系统中的迁移与分配和对几种营养元素在土壤以及黄豆叶片中含量变化的影响,探讨了CaCO3对Cd和几种营养元素在红壤-黄豆系统中的调控作用。结果表明,CaCO3施用能提高土壤pH值和交换态Ca含量,显著降低土壤交换态Cd含量,有效抑制黄豆植株对Cd的吸收和转运,从而达到修复土壤Cd污染的目的。同时,随着CaCO3施用量的增加,土壤交换态K,Mg,Zn,Mn等营养元素含量下降,黄豆叶片中这些元素含量也同时降低。CaCO3施用虽然能够降低土壤Cd的活性,有效抑制土壤Cd向植物地上部分迁移,显著降低黄豆各器官的Cd含量,但是黄豆叶片中营养元素含量下降的现象应该引起人们的注意。     

植物塘人工湿地系统对灌溉水Cd的生态拦截效果

为拦截灌溉水Cd,设计实施了水平潜流与表面流两种工艺组合的植物塘人工湿地系统,在水稻生育期净化处理灌溉水,结合田间水稻种植小区试验,于2017年1月至2018年12月逐月采集水样,同时多次采集水稻和土壤样品,监测分析样品Cd含量,探讨人工湿地系统对灌溉水中Cd的净化效率及对米Cd累积的影响。结果表明:连续两年监测,人工湿地系统进水Cd浓度范围为0.034～0.644μg/L,平均浓度为0.232μg/L,经过植物塘人工湿地系统处理后出水Cd浓度范围为0.001～0.189μg/L,平均浓度为0.059μg/L。一级、二级和三级人工湿地系统对灌溉水中Cd的去除率分别为50.21%、14.06%和7.81%,人工湿地系统总去除率达72.06%;与未净化灌溉水相比,经人工湿地系统净化处理后灌溉的水稻糙米Cd含量下降了10.50%～24.51%。研究表明,植物塘人工湿地系统能有效拦截去除灌溉水中的Cd,减少该途径对稻田土壤Cd输入通量,并降低糙米中Cd累积量。本结果可为典型稻田重金属污染灌溉水的净化及湿地植物的选择、减少稻田重金属输入和粮食安全生产提供理论依据和参考。     

菜籽饼堆肥对水稻土壤Cd有效性及Cd在水稻全生育期转运与累积的影响

为研究菜籽饼堆肥对土壤Cd有效性和在水稻体内迁移转运与累积的影响,在Cd污染(Cd=0.72 mg/kg)土壤中施用不同添加量(0.75%,1.5%,3.0%)的菜籽饼堆肥,以未添加菜籽饼堆肥为对照(CK),并进行水稻盆栽种植试验。结果表明:(1)菜籽饼堆肥进入稻田土壤后会显著降低土壤中TCLP提取态Cd含量,在熟化期施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,与对照相比土壤TCLP提取态Cd含量下降了45.1%～68.7%。但水稻的种植会影响菜籽饼堆肥对土壤中TCLP提取态Cd含量的降低效果,使其含量随着水稻生育期的延长逐渐上升,但仍低于同时期的对照土壤。(2)施用菜籽饼堆肥能显著提高水稻产量,但同时也增加水稻糙米中Cd含量。与对照相比,施用0.75%～3.0%的菜籽饼堆肥,水稻糙米中Cd含量为0.04～0.14 mg/kg,低于国家食品中污染物限量标准(GB 2762—2012, Cd<0.2 mg/kg)。同时,每株水稻产量分别增加3.6～4.3 g/株,约为1 620～1 935 kg/hm^2。(3)施用菜籽饼堆肥会提高Cd在水稻体内的转运能力,同时显著提高水稻成熟期各部位Cd累积量,特别是地上部分。总体来说,施用菜籽饼堆肥增加水稻糙米中Cd含量,但依然保持在较低水平,满足中轻度Cd污染地区水稻的安全生产。但在Cd污染程度更高或者土壤Cd活性更强的土壤中施用菜籽饼堆肥,种植水稻糙米Cd含量可能高于国家食品中污染物限量标准。因此,在保证稻米安全的前提下对Cd污染稻田应该谨慎施用菜籽饼堆肥。     

3种萃取剂对土壤重金属的去除及其对重金属有效性的影响

通过重金属污染土壤的浸泡试验,比较了HCl、柠檬酸、EDTA3种萃取剂对污染土壤中3种重金属Pb、Cd、Zn的去除能力,并研究了这3种萃取剂的萃取对土壤重金属有效性的影响。结果表明,随着浓度的提高,3种萃取剂对Pb、Cd、Zn的去除作用增强。EDTA去除3种重金属的能力远远大于其他2种萃取剂。HCl和柠檬酸对3种重金属去除率的顺序均为Cd>Zn>Pb,EDTA溶液对3种重金属去除率的顺序为Pb>Cd>Zn。HCl和柠檬酸萃取提高了土壤Pb的有效性,降低了Cd、Zn的有效性。EDTA萃取降低了土壤Pb、Cd、Zn的有效性,并且这3种重金属的有效性低于HCl和柠檬酸的处理。可见,EDTA作为治理重金属污染土壤的萃取剂比HCl和柠檬酸更合适,HCl和柠檬酸虽然也能明显地去除土壤中的重金属,但它提高土壤Pb的有效性的效应值得注意。     

湖南郴州、石门、冷水江3个矿区As污染状况的初步调查

通过实地调查以及采集土壤和植株样品分析,研究了湖南省郴州柿竹园、石门雄黄矿、冷水江锡矿山这3个矿区的As污染状况。结果表明,3个矿区的农业生产都受到了As污染的影响,都出现过As中毒的事故,采集的土壤和植物样品As含量范围分别为18.9～7097.5mg·kg-1和8.4～1538.2mg·kg-1。3个矿区的As污染都是由矿产开发和冶炼所造成的,其中,柿竹园矿区污染最严重,柿竹园和锡矿山污染面积较大,且都为As与其他重金属的复合污染,污染状况较为复杂。     

表面活性剂与重金属对泥鳅的联合毒性研究

在实验室条件下,研究了阴离子表面活性剂(LAS)与重金属(Cu2 、Cd2 )对泥鳅的联合毒性。结果表明:LAS、Cd2 、Cu2 对泥鳅单独作用24 h、48 h、96 h的LC50分别为15.43、13.87、12.94 mg/L;23.75、20.86、19.46 mg/L和1.56、0.52、0.21 mg/L。LAS-Cd2 对泥鳅联合作用24 h、48 h、96 h的AI值分别为0.74、1.04、1.48;Cd2 -Cu2 对泥鳅联合作用24 h、48 h、96 h的AI分别为1.47、0.39、0.27;联合毒性效应均为毒性增强的协同作用。LAS-Cu2 对泥鳅联合作用24 h、48 h、96 h的AI分别为0.10、0.26、-0.25。24 h、48 h内表现为协同作用;96 h后表现为拮抗作用。     

三种无机萃取剂去除土壤中PbCd的条件研究

通过对重金属污染土壤的萃取实验,比较了HCl、Na2S2O3、CaCl2 3种常用无机萃取剂对重金属Ph和cd的萃取效果,并通过改变萃取条件（萃取剂浓度、时间、固液比、萃取次数和温度）,以期找到各种萃取剂达到最大萃取效率时所需的萃取条件。结果表明,萃取剂浓度对于萃取效率的影响最大,随着浓度的提高,3种萃取剂对Ph、Cd的去除作用增强;固液比和萃取次数对Ph、Cd的去除率也有较大的影响;时间对两金属的去除率也有一定的影响,但在本实验条件下,达到萃取平衡所需时间很短;温度对萃取效率的影响很小。本实验中,HCl去除Pb、Cd的能力远远大于其他两种萃取剂。对Cd进行萃取时,需增加萃取次数才能达到较好的萃取效果。     

大豆对镉胁迫的生理反应及耐镉机理探讨

为探讨大豆对镉(Cd)胁迫的生理反应及忍耐机理,以8157为供试材料,采用Hoagland营养液培养和土壤盆栽培养试验,研究了添加不同浓度外源Cd对大豆的生理效应及Cd吸收分布的影响。结果表明,大豆吸收的Cd向地上部转运的比率较高,根系对Cd的阻滞作用较弱;植株体内的Cd主要以NaCl提取形态存在(占89.61%),降低了Cd的生物毒害性。土壤添加低浓度Cd(0.25～0.50mg·kg-1),大豆籽粒中Cd-P表现为协同作用,Cd浓度升高则转为拮抗作用;不同浓度Cd处理,籽粒中Cd-Zn表现为协同作用,叶片中Cd-Zn则表现为拮抗作用。Cd胁迫促进大豆体内脯氨酸(PRO)的合成,提高了过氧化物酶(POD)的活性,增强了大豆对Cd胁迫的防御和抵抗能力。     

湖南两个小流域土壤中铝和铁的形态分布及其相关性研究

分别在湖南的郴州和长沙选定两小流域(SZY 和 LKS),从小流域规模分析了酸雨频降区两小流域土壤的主要理化特性和土壤 Al、Fe 形态。结果表明:在小流域 SZY 土壤中,各种形态的 Al、Fe 含量均高于小流域 LKS 土壤中对应形态的 Al、Fe 含量;在同一剖面, 各种形态的 Al、Fe 含量有表土高于底土的趋势。两小流域土壤中,除 Feox外各种形态的 Al、Fe 均与土壤有机质呈正相关,酸沉降能影响 Al、Fe 形态的转化和淋溶。酸沉降影响 Al、Fe 的溶出可能是通过形成可溶性的有机物-Al、Fe 的复合物而从难溶性 Al、Fe 转化而来。土壤中各种形态的 Al 与对应形态的 Fe 呈线性正相关,酸沉降增加了毒性元素 Al 的溶出,同时也可能增加营养元素 Fe 的有效性。     

土壤酸碱性质对尿素转化特征的影响

试验研究了3种酸性土壤和3种碱性土壤施入尿素后,对土壤pH值变化、氨挥发特性、氮素转化及A l元素活性的影响。试验结果表明:土壤酸碱性对尿素水解的影响与尿素浓度有关,在常温25℃下,3种酸性土壤的pH值在短期内都随着加入尿素浓度的增大而急剧上升,而3种碱性土壤的pH值却是随着加入尿素浓度的增加先增加再减少然后又增加,且其变化的幅度较之酸性土壤小;动态试验表明,pH值上升的现象是短期的,6种土壤pH值达到最大值后缓慢下降,2周后3种碱性土壤的pH降到比原来更低的程度。氨挥发强度与土壤pH变化同步;在酸性土壤和碱性土壤中,氨气日挥发量都是先从小到大出现峰值,然后又降低;酸性土壤氨挥发高峰期约在7~9天,碱性土壤的氨挥发高峰期约在第3天左右。各处理NH4+-N含量和NO3--N含量与土壤pH变化趋势相似,在前2~4星期增加到峰值,而后开始下降并保持不变。短期内,交换性A l随着尿素浓度的增大而急剧下降,交换性A l含量与土壤pH变化呈显著负相关,施用尿素短期内能显著降低酸性土壤交换性铝的含量。