土壤钝化剂对黑土中铜的原位固定作用

采用盆栽试验研究3种钝化剂(粉煤灰、磷灰石和膨润土)对黑土中铜(Cu)的化学形态、生物积累和有效性的影响。结果表明:3种钝化剂能显著降低Cu污染黑土中水提取态(DW)、TCLP提取态和二乙基三胺五乙酸-三乙醇胺(DTPA-TEA)提取态Cu含量,其中以膨润土的效果最为明显;Tessier连续提取测定发现,3种钝化剂显著降低非残留态Cu(水溶态和交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)含量(p<0.01),增加残留态Cu含量,表明3种钝化剂通过改变黑土中Cu的化学形态,降低了黑土中Cu的可淋失性和生物有效性;与对照相比,添加钝化剂能显著降低水稻地上部分的Cu含量(p<0.01),如在400Cu mg/kg处理的土壤上,添加2.5%的粉煤灰、磷灰石和膨润土使米粉中的Cu含量分别降低21.8%,22.7%和31.9%。土壤中可淋失态和生物有效态Cu的分析表明,钝化剂主要是通过改变土壤中Cu的化学形态,降低土壤中Cu的生物有效性,以降低Cu在水稻中的积累;试验表明,Cu污染土壤中施用钝化剂可以修复Cu污染,降低水稻Cu污染风险。     

巢湖表层沉积物重金属的分布特征及生物有效性

为分析沉积物中重金属的分布特征、相互关系及其可能来源,以安徽巢湖表层沉积物为研究对象,利用原子吸收分光光度法(AAS)测定5种重金属(铅、铜、镍、锌、镉)总量和同步浸提重金属(SEM)含量,同时测定酸可挥发性硫化物、总氮、总磷、总有机碳等多种指标,利用低影响程度(ER-L)和中影响程度(ER-M)基准值,[∑SEM]/[AVS]模型和[∑SEM]-[AVS]模型,判断预测表层沉积物中重金属的生物有效性。结果显示:重金属总量在全湖的空间分布不均匀,具有入湖口大于湖心的特征,共8个指标超过ER-L基准值,西湖区各金属总量大于东湖区,两者之间具有显著性差异(P<0.05),全湖[∑SEM]/[AVS]的值在1.097～2.076之间,但[∑SEM]-[AVS]的变化范围为0.127～0.996μmol/g;表明重金属Cu、Cd污染较严重,人为输入影响大,AVS对重金属的束缚作用有重要影响,大部分表层沉积物中的重金属生物有效性低。     

不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉二级和三级污染的红壤和褐土上添加不同磷酸盐（磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙）后种植小油菜40d,测定植株生物量、镉吸收量、土壤有效态镉含量、pH值,分析不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,3种磷酸盐使污染红壤和褐土上小油菜生物量分别提高了18.7%～291.1%和31.5%～991.2%,在红壤上提高顺序为磷酸二氢钙〉磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵,而在褐土上则表现为磷酸二氢钙≈磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵。3种磷酸盐影响下小油菜吸收镉量,在镉二级污染水平的红壤上表现为显著提高8.3%～60.6%,而在镉三级污染水平的红壤上则表现为显著降低了4.6%～58.4%。污染红壤有效态镉含量在加入3种磷酸盐后提高了17.0%～122.7%,提高顺序为磷酸二氢钙〉磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵;而磷酸二氢铵使污染褐土有效态镉含量降低了2.4%～13.4%。3种磷酸盐使红壤pH值提高了0.24～0.99。可见,不同土壤类型、不同镉污染水平下,3种磷酸盐对土壤镉的生物有效性的影响存在差异,其机制有待进一步研究。     

模拟酸雨胁迫对赤红壤磷素形态特征的影响

通过田间小区模拟酸雨实验,研究酸雨胁迫下赤红壤不同磷素形态变化的方向和程度。结果表明,原位模拟酸雨影响下,一定强度（pH≥4.0）的酸雨胁迫能有效促进有效磷的释放,而当pH〈4.0强度酸雨胁迫时有效磷的释放随pH值降低逐渐受到抑制。随酸雨酸度的增强,土壤酸性磷酸酶和微生物量磷均呈现先升高后降低的变化趋势,可见一定强度酸雨胁迫能促进溶磷微生物和磷酸酶活性,而当高强度酸雨胁迫时土壤微生物活动逐渐受到抑制。无机磷组分中Al-P、Ca-P和Fe-P含量均随酸雨酸度的增强而降低,土壤O-P含量没有显著变化。相关分析发现,有效磷含量与微生物量磷、酸性磷酸酶呈极显著正相关,表明此时土壤有效磷变化与有机磷矿化关系最为密切。有效磷含量与各种形态无机磷（Al-P、O-P、Ca-P和Fe-P）含量之间也有较强的正相关性,表明土壤生态系统磷素转化是一个自我调节的动态平衡过程,且在一定条件下可以相互转化。     

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。     

废旧汽车拆解区土壤重金属分布及Pb、Zn生物有效性分析

为了解废旧汽车拆解区土壤重金属污染问题,采集某废旧汽车拆解厂汽车拆解区垂向0~1000 cm深度的土壤样品,对重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、Hg和As元素含量进行检测和污染评价,并对土壤中重金属Pb和Zn的不同形态进行分析研究。研究发现:废旧汽车拆解区表层土壤存在一定程度的Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、As污染,其中,Pb、Zn、Cu含量严重超标,呈现Cu、Ni、Pb、Cr、Zn、As多种元素复合污染的特性。同时,拆解区土壤中重金属含量随土壤深度显著下降,但是,Pb和As的污染超标深度可达150 cm。拆解区土壤中可离子交换态的Pb含量最低,土壤pH值对各种形态重金属Pb的控制作用不显著,随着土壤垂向深度的增加,可氧化态和弱酸提取态Pb的比例迅速降低,残渣态Pb的质量分数逐渐提高,Pb的生物有效性下降。土壤pH对可Zn的生物有效性具有显著相关性,弱酸性土壤中以生物有效性高的形态Zn存在,中性土壤中以可还原态和可氧化态Zn为主。     

磷转运蛋白基因TaPht1;4的染色体定位及其在低磷下与小麦吸磷能力的关系

【目的】植株对介质中磷素的吸收及磷素在体内器官组织间的转运,是通过位于细胞质膜上的磷转运蛋白(PT)介导完成的。高亲和PT在介导植物对低磷逆境下的磷素吸收中发挥重要作用。本研究以小麦中国春遗传背景的整套B染色体双端体为材料,对小麦高亲和PT基因TaPht1;4的染色体定位特征及其与低磷下小麦品种磷效率的联系进行系统研究,旨在为今后小麦品种磷效率分子鉴定和磷高效遗传改良提供依据。【方法】采用水培法培养中国春(CS)及其遗传背景B染色体组双端体幼苗。三叶期时收获各供试材料根系,提取各材料基因组DNA,通过PCR特异扩增TaPht1;4,鉴定TaPht1;4在染色体上定位。通过对各供试材料三叶期幼苗进行24 h低磷胁迫获取丰缺磷处理根叶样本,采用半定量RT-PCR及实时定量PCR分析TaPht1;4在丰缺磷下的表达。采用上述幼苗培养、丰缺磷处理和基因表达分析技术,研究不同磷吸收效率小麦品种磷效率参数和TaPht1;4表达特征。【结果】1)与CS及其他双端体材料能特异扩增目标基因不同,在3BS中未扩增到目标基因TaPht1;4;采用半定量RT-PCR和qPCR对丰、缺磷下CS和各双端体根、叶中TaPht1;4的表达研究表明,丰磷下各供试材料根、叶中均检测不到TaPht1;4表达,缺磷下各供试材料叶片中也均未检测到TaPht1;4表达,但在根中除3BS未检测到TaPht1;4表达外,CS和其他双端体均具有较高的TaPht1;4表达水平。表明TaPht1;4定位在3B染色体长臂,呈低磷诱导和根系特异表达特征。2)丰磷下,3BS单株干重与CS没有差异;缺磷下,与CS相比,3BS单株干重显著降低。表明缺少TaPht1;4及所在3B染色体长臂后,植株干物质生产能力受到较大影响,这可能与因缺乏该染色体臂丧失TaPht1;4造成低磷下植株的磷素吸收能力降低密切相关。3)对丰、缺磷下不同磷吸收效率6个小麦品种TaPht1;4的表达水平以及单株干重、全磷含量、磷累积量和磷效率研究表明,缺磷下各小麦品种表现为随品种磷吸收效率提高,TaPht1;4表达水平也随之增高。表明TaPht1;4表达水平与低磷下小麦品种磷素吸收能力和干物质积累具有紧密联系。【结论】小麦高亲和PT基因TaPht1;4定位在3B长臂。低磷条件下,3BS的单株干重和磷累积量较CS显著降低。丰、缺磷下,不同磷吸收效率小麦品种TaPht1;4表达水平与植株干重和单株磷累积量密切相关。TaPht1;4能显著增强小麦在低磷下磷素吸收能力,可作为小麦品种耐低磷能力的参考分子评价指标。     

再生水灌溉对4类土壤Cd生物有效性的影响

根据国家土壤环境质量标准,选取重金属Cd含量为二级水平的4类土壤（红壤、 潮土、 土、 黑土）进行土培试验,研究再生水灌溉与小白菜生物量及Cd含量、 土壤有效态Cd含量、 pH、 微生物群落的关系,以及不同类型土壤间的差异性。结果表明, 再生水灌溉在不同类型土壤上对小白菜生物量及Cd含量、 土壤有效态Cd含量、 土壤pH和微生物数量的影响不同: 1）红壤、 潮土、 土上小白菜生物量增加显著,分别增加9.09%、 16.08%、 9.92%,黑土上增加不显著; 2）小白菜Cd含量在红壤上显著降低,由对照的0.29 mg/kg降低到0.22 mg/kg,在黑土上比对照增加了18.75%,在潮土和土上影响不大; 3）有效态Cd含量在红壤没有变化,但在潮土、 土、 黑土上增加显著; 4） 4类土壤微生物数量增加显著; 5）潮土、 土、 黑土的pH值有所降低。     

基于冠层光谱的锦橙叶片磷素营养监测研究

以盆栽蓬安100号锦橙施肥调控试验为基础,利用田间冠层光谱信息探索建立植株磷素营养监测技术与方法。通过采集蓬安100号锦橙95个单株样本的冠层光谱信息和室内检测分析叶片磷含量,随机选取76个作为建模样本,19个为检验样本,运用多种光谱预处理方法和偏最小二乘法(Partial least square method,PLS)及内部交叉验证方法建立校正模型与模型检验。结果表明,经多种光谱预处理方法的建模结果比较,冠层原始反射光谱经二阶求导和SNV处理后建立的蓬安100号锦橙叶片磷含量冠层光谱监测模型预测能力和稳健性最佳,其主成分数4个,能表达全波段63%的信息;校正模型相关系数为0.90,偏差Bias=2.45E-10,且RMSEC和RMSEP均最小。模型检验预测的决定系数R2=0.85。因此,利用二阶导数及标准归一化(Standard normal variate transformation,SNV)预处理的田间冠层光谱信息快速无损监测蓬安100号锦橙叶片磷含量具有一定的可行性。     

施用常规磷水平的80%可实现玉米高产、磷素高效利用和土壤磷平衡

【目的】近年来,黑土有效磷含量呈逐年增加趋势。研究田间条件下,黑土的玉米产量及构成因素、磷素的吸收利用和土壤有效磷含量变化对不同施磷水平的响应,为黑土区的磷肥合理施用和地力培育提供理论依据。【方法】在土壤有效磷初始含量较高（30.15 mg/kg）的吉林公主岭黑土区,进行了3年的田间试验,以不施磷肥为对照（P0）,设置当地磷肥用量的80%（P₂O₅ 60 kg/hm2,P60）和当地施肥量（P₂O₅75 kg/hm2,P75）,研究不同施磷水平对玉米产量及产量性状、磷素吸收分配、磷肥利用效率的影响,并分析了土壤表观磷平衡和有效磷含量的变化。【结果】连续三年（2009~2011年）不同施磷水平下,玉米的产量随施磷水平的提高而增加,到第三年施磷处理的玉米产量显著高于不施磷处理,随施肥年限增加,P60与P75处理的增产效应差距缩小。P75处理吸收的磷素高于P60,但分配到籽粒中的磷素比例逐年下降,说明其吸收的磷素未高效转移到籽粒中,存在磷素奢侈吸收现象。两个施磷处理的磷肥利用率均为P75>P60,磷肥偏生产力均为P60>P75,说明P60处理中土壤基础养分和施入磷肥的综合效应更大。2009~2011年,土壤的表观磷平衡,P0处理一直处于亏缺状态,P60和P75处理均有盈余。P0、P60和P75处理的土壤有效磷的变化量为-15.4、-0.19和3.50 mg/kg。有效磷含量变化与表观磷盈余量呈极显著线性正相关,土壤P盈余每增加100 kg/hm2,有效磷含量增加9.6 mg/kg。【结论】在有效磷含量较高的黑土区,适当减少磷肥用量（60 kg/hm2 P₂O₅,比传统施肥减少20%）能获得与传统施磷相当的产量,维持土壤适宜的有效磷含量和供磷水平,并能保证磷肥的高效利用。可以考虑将P₂O₅ 60 kg/hm2作为黑土区的推荐施磷水平。