品种和土壤对水稻镉吸收的影响及镉生物有效性预测模型研究进展

稻田受重金属镉(Cd)污染后,土壤中的Cd可能被植物吸收通过食物链进入人体,威胁人类健康。而水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累有着深远的影响,因此在进行Cd的农产品安全阈值制定和人体健康风险评价时,需考虑土壤Cd的生物有效性和不同水稻品种对Cd吸收的影响。本文综述了水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累的影响,并重点介绍了目前常用于预测重金属生物有效性的模型,以期为环境风险评价、土壤环境质量标准及农产品安全阈值制定提供有效的工具,并为生产安全(无公害)稻米提供参考。     

包膜控释尿素（追施）对冬小麦生长发育及土壤硝态氮含量的影响

通过田间试验,研究了苗期和返青期追施释放期为30d和60d的包膜控释尿素对冬小麦生长发育及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,分别在冬小麦苗期和返青期追施释放期为60d包膜控释尿素（N60N60）,能显著促进植株生长发育,增强植株对N、P、K养分吸收,增加籽粒产量。与不追肥（CK）处理相比,N60N60处理植株地上部和地下部干物重分别提高33.21%和67.84%;叶片叶绿素含量增加12.77%～25.20%;植株茎叶N、P、K含量分别增加63.55%、37.08%和6.91%,籽粒N、P、K含量分别增加8.56%、31.18%和24.49%;小麦穗长、穗粒重、千粒重和籽粒产量分别增加14.14%、27.00%、39.32%和48.01%。在返青期追施1次包膜控释尿素,N0N30优于N0N60处理,叶绿素含量增加1.50%～3.04%;植株茎叶N、P、K含量分别增加12.37%、12.25%和1.26%,籽粒N、P、K含量分别增加0.50%、5.69%和9.74%;小麦穗长、穗粒重、千粒重和籽粒产量分别增加2.84%、11.81%、11.65%和6.61%。同时,包膜控释尿素施用能明显减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,减轻对地下水污染风险。     

不同氮磷水平对南四湖区稻谷产量及肥料吸收利用的影响

为了确定南四湖区农田合理的氮磷肥投入量,减轻氮磷流失风险,对不同氮磷水平下稻田的稻谷产量及肥料吸收利用情况进行研究。结果表明,不施氮磷肥使耕层土壤氮磷含量明显下降,稻谷产量显著降低;减施30%氮磷肥显著提高了氮磷肥利用率,降低了稻谷产量。过量施用氮磷肥处理对稻谷产量无显著效果,且显著提高了耕层土壤硝态氮含量,明显降低了氮磷肥利用率,促进了水稻对氮素的积累,对水稻磷素积累无显著效果。稻谷氮磷累积量明显高于稻草,稻谷和稻草含氮量均随氮磷肥施用量的增加而增大。氮磷肥利用率随氮磷肥施用量的增加而降低。减施15%氮磷肥对土壤氮磷含量和稻谷产量均影响不大,显著提高了氮磷肥利用效率,降低了经济成本,减轻了氮磷素流失风险,是南四湖区稻田较好的氮磷肥施用模式。     

脱硫废弃物和专用改良剂在碱化土壤改良中的效果

通过大田试验,研究了添加燃煤脱硫废弃物和几种专用改良剂对碱化土壤性质的变化及其对油葵(Helianthusannuus)生长的影响。结果表明:二者配合施用提高了土壤有机质和养分含量,一定程度上降低了碱化度、pH和全盐含量,使油葵出苗率、株高和产量分别提高了116.7%、19.2%和140.7%以上;3种专用改良剂间,改良剂Ⅲ在提高土壤养分含量和降低碱化度和全盐含量等方面的效果最佳,其增产幅度也最高;改良剂Ⅰ的两个施用时期间,秋施显著提高了有机质、全N和碱解N含量,降低了全盐含量,提高了油葵出苗率和产量;改良剂Ⅰ的3个施用水平间,7.50 t hm-2和11.25 t hm-2的施用量下具有较高的全N和碱解N含量、较低的全盐含量和碱化度以及较高的出苗率、株高和产量。以上结果表明脱硫废弃物和改良剂及其配合施用改善了土壤物理化学性质,且有利于油葵的生长和发育。其中,改良剂Ⅲ的改良效果最佳,但其施用技术有待于进一步的研究。     

磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径组分中的吸附行为研究

采用批平衡吸附试验法,研究了磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为。结果表明,磺胺嘧啶的吸附不同程度地偏离线性模型,但均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好地线性拟合。黑土（〈0.2mm）及其不同粒径（粘粒：〈0.002mm、粉粒：0.002~0.02mm、砂粒：0.02~0.2mm）的Freundlich容量因子Kf值分别为29.6、53.1、32.9L.kg-1和21.6L.kg-1,说明磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为存在差异。将吸附参数Kf进行碳标化处理后,Koc值除粉粒外,其他基本一致。随着溶液pH的持续增加（1.0~10.0）,黑土及其不同粒径中的磺胺嘧啶的吸附参数lgKf呈现先急剧降低然后稍微回升的趋势,由此推测,阳离子交换作用可能是磺胺嘧啶土壤吸附的重要机制。过氧化氢处理去除土壤有机质后,黑土的Kd值从1.92L.kg-1降为1.22L.kg-1,磺胺嘧啶的吸附量由16.5mg.kg-1降低到11.2mg.kg-1,说明有机质含量也是影响磺胺嘧啶吸附行为的重要因素。     

重金属锌对猪粪堆肥过程中氧化还原类酶活性的影响

以猪粪和秸秆为主要试验材料,添加不同浓度重金属Zn,采取发酵罐处理方法,在好氧高温条件下研究了重金属Zn对猪粪堆肥过程中多酚氧化酶、脱氢酶活性的变化,以及堆腐过程堆体温度、堆料pH值、胡敏酸E4/E6值的变化。结果表明：（1）低量重金属Zn处理（L）较不添加重金属Zn（CK）和添加高量重金属Zn（H）堆料升温快、温度高、高温持续时间长。（2）重金属Zn的加入对堆料的pH值影响不大,不是影响堆肥进程的直接原因。（3）H处理在整个堆肥过程中E4/E6值均高于L和CK,表明高浓度Zn处理抑制腐殖质的缩合和芳构化。（4）L处理的多酚氧化酶活性大多数时间高于H处理的活性,说明低量重金属Zn更好地促进了木质素的降解及其产物的转化。（5）从整个堆肥过程来看,3个不同处理的脱氢酶活性表现出一定的不稳定性,可能是重金属对脱氢酶活性有抑制作用的同时发生＂抗性酶活性＂现象。     

畜禽废水磷回收产物的磷素释放特性及肥效试验研究

以畜禽废水沼气发酵液为磷回收对象,采用曝气沉淀结晶法磷回收工艺,对回收产物进行水溶性磷连续浸提试验和玉米盆栽试验,考察畜禽废水磷回收产物的磷素动态释放情况、玉米盆栽的肥效以及磷素利用情况。浸提试验表明,磷回收产物经6次浸提,水溶性磷的释放量呈缓慢下降的趋势,第6次与第1次相比只下降了1.42%,总释放量占总磷的57.97%,证明磷回收产物（RPP）具有良好的缓释性,作为肥料使用时不易被水淋失。盆栽试验表明,用RPP以不同比例代替磷酸一铵作为肥料对玉米均能起到显著的增产作用,最佳的质量替代比例为40%;RPP较磷酸一铵的地上部分和地下部分磷素利用率分别高出19.14%和2.50%,显示其具有较高的磷吸收效率。因此,从畜禽废水沼气发酵液中回收得到的磷回收产物具有较高的肥效价值,是一种节约资源、保护环境、缓解磷资源危机的新型肥料。     

鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及3种豆科植物生长发育的影响

基质改良和耐性物种选择是重金属矿业废弃地生态修复的关键。本文通过室内盆栽试验,以4kg尾矿为植物盆栽基质,分别加入腐熟鸡粪0、8、16、32g混匀,记作MA0（CK）、MA8、MA16、MA32处理方式,研究不同比例腐熟鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及3种豆科植物决明（Cassia tora）、田菁（Sesbania cannabina）、菽麻（Crotalaria juncea）生长发育的影响。结果表明,添加鸡粪改良处理后,3种豆科植物生长的尾矿基质中均以硝态氮为有效氮的主要形态,总无机氮含量为17.96～44.82mg·kg-1。其中菽麻MA32处理组尾矿基质中铵态氮含量（5.31mg·kg-1）最高,菽麻MA16处理组尾矿基质中硝态氮含量（43.06mg·kg-1）和总无机氮含量（44.82mg·kg-1）最高。MA16处理时,田菁和菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b值均表现最大。3种豆科植物叶绿素a/b为0.92～1.08。在同一鸡粪比例处理中,菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b值均显著高于决明和田菁（P〈0.05）。鸡粪改良铜尾矿基质能够促进3种豆科植物生长,植物株高、冠幅、根长均增加,并且随着生长期延长,增加明显。其中MA32处理菽麻70d株高（94.40cm）最大,阻止尾矿风蚀水蚀的效果最好。综合分析表明,MA16处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质理想的比例模式,菽麻可作为铜尾矿生态修复优选植物种。     

水体重金属污染评价方法对比研究——以扎龙湿地湖水为例

采用对权重公式进行发展的模糊综合评价模型对仙鹤湖湖水重金属污染状况进行了评价和分析,并与灰色关联分析法、分级评价法、内梅罗指数法和单因子指数法进行了评价结果的比较,其中前3种方法的评价结果整体趋势是基本一致的。与实际情况对比表明,模糊综合法和分级评价法评价结果概率分布比较客观真实地反映了整体湖水水质状况,因此模糊综合法对评价对象的整体质量状况评价结果明显。基于评价结果进行了蒙特卡罗（MC）预测,参考各方法的评价结果的蒙特卡罗预测值和湖水水质实际情况,满足湖水评价参数的概率为74.87%,即扎龙湿地仙鹤湖湖水整体水质为Ⅱ级,同时有向Ⅲ级转化的趋势。扎龙湿地仙鹤湖营养状态级别为中度富营养。     

不同管理措施对西藏河谷农田土壤微生物量碳的影响

土壤微生物量碳(MBC)是反映农田土壤质量的重要指标。本研究以西藏河谷农田生态系统为对象,在中国科学院拉萨农业生态试验站长期施肥样地和农田撂荒地通过随机混合采样获取土壤样品,实验室内以氯仿熏蒸法测定土壤微生物量碳,探讨了不同施肥方式、不同除草方式对西藏河谷农田土壤质量的影响。从3个不同生育期的平均结果来看,施加羊粪样地的土壤微生物量碳比空白样地提高了56.1%,单纯施用化肥样地的微生物量碳比空白样地降低了14.0%,表明有机肥的施用对于提高西藏农田土壤质量具有显著的促进作用,而单纯施用化肥则会导致土壤质量的下降。在农田撂荒地试验中,自然撂荒样地(不除草)的土壤微生物量碳大约为85.2 mg/kg,而经常除草样地的土壤微生物量碳比不除草样地降低约1/4,从而进一步说明有机质输入对于提高高原农田土壤质量具有重要的作用。