高镉累积水稻对镉污染农田的修复潜力

为探究高镉累积水稻品种扬稻6号和玉珍香对镉污染农田土壤的修复潜力,通过大田小区试验,测定6个不同生育期(返青、分蘖、孕穗、齐穗、蜡熟、完熟)5个部位(根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上和谷)稻草的镉含量,开展高镉累积水稻镉累积规律、移除时间和移除高度研究。结果表明,水稻扬稻6号和玉珍香各部位镉含量随生育期的延长而增加,孕穗期增幅最大,完熟期达到最大值,在同一时期不同部位镉含量分布随株高呈递减趋势;完熟期,水稻品种扬稻6号和玉珍香的根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上部分和谷中镉含量分别为19.3、11.8、9.4、8.1和3.9mg/kg与19.5、16.3、14.3、9.7和3.7 mg/kg,其对应的镉富集系数均大于1,对镉表现出高积累特性;稻草镉的移除含量在全育期均表现从大到小依次为整株收割、地上部全收割、离地10 cm收割、离地20 cm收割,完熟期整株移除情况下,扬稻6号稻草镉累积移除含量达1 652.11μg/株,玉珍香稻草镉累积移除含量达1 547.70μg/株;一年种植一季水稻扬稻6号和玉珍香,整株移除情况下土壤镉移除效率分别为9.1%和8.5%,地上部全移除情况下土壤镉移除效率分别为7.2%和7.1%。因此为兼顾水稻移除修复效果和可操作性,建议稻草在完熟后按地上部全收割的方式移除。研究结果可为镉污染稻田的植物修复治理提供新的思路。     

侵蚀地貌中土壤团聚体碳、氮、磷含量变化及其环境风险

为明确侵蚀环境中长期施用化肥条件下农田土壤养分积累特征及其对流域面源污染的潜在威胁。在高塬沟壑区,分别采集塬面—坡地—沟道和川地—河漫滩—河道中土壤及泥沙样品,分析不同侵蚀地貌单元中团聚体粒级分布特征和不同团聚体中C、N、P含量变化及其潜在环境风险。结果表明:(1)沟道和河道等低洼地带＜63 μm粒级团聚体占比最高,川地—河漫滩—河道系统中＜63 μm粒径含量显著高于塬面—坡地—沟道系统;(2)塬面有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(Olsen—P)含量分别为8.49,1.19,1.23 g/kg和51.80 mg/kg,是80年代初的1.39,1.49,1.76,16.27倍;川地分别为6.80,1.00,1.07 g/kg和27.40 mg/kg,是80年代初的1.12,1.25,1.52,8.13倍,磷素积累最为明显。各粒级团聚体中SOC、TN、TP、Olsen—P含量由高到低依次为＞250 μm粒级,63~250 μm粒级,＜63 μm粒级;(3)无论是从塬面到沟道,还是从川地到河道,不同粒级团聚体中SOC、TN、TP、Olsen—P都呈现了显著降低趋势,但沟道和河道＜63 μm粒级团聚体中有效磷素含量已升高到塬面上世纪80年代初水平。易侵蚀迁移的团聚体(＜250 μm)分布特征和CaCl₂—P的突变点问题突出,成为塬面和川地农田土壤养分积累影响水体环境的潜在风险源。因此,防治水土流失和改善施肥措施是确保黄河流域高质量发展的基础。     

工程堆积体坡面不同植被格局的控蚀效果研究

为探明不同植被格局对工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀的影响,采用10,20,30 L/min 3种放水流量,对黄土区不同格局（裸坡、坡顶、坡中、坡底、条带）下的高陡边坡（32°,20 m×1 m）进行模拟放水试验,选取径流率、产沙率、减流效益、减沙效益等因子对堆积体坡面植被的控蚀效果进行分析。结果表明：3种放水流量下,条带、坡顶、坡中、坡底的平均径流率较裸坡分别减小57.33%,61.17%,41.62%,24.78%,平均产沙率较裸坡分别减小74.99%,61.10%,55.01%,46.43%,且径流率与产沙率的线性关系（R²=0.57~0.80,p<0.01）整体上弱于裸坡（R²=0.71,p<0.01）。不同植被格局中,条带及坡顶格局的减流效益分别是65.97%,60.52%,减沙效益分别为71.44%,57.22%,二者的控蚀效果远高于其他格局。产沙率与径流功率的线性相关性（R²=0.61~0.83,p<0.01）高于径流剪切力（R²=0.29~0.76,p<0.01）,径流功率能更好地反映堆积体坡面土壤侵蚀机制。     

连续模拟降雨下岩溶区含砾石堆积体坡面径流产沙特征

为明确砾石含量对岩溶区石灰土质堆积体坡面径流产沙特征的影响,以土质坡面为对照,采用室内模拟降雨试验方法,研究了递增型降雨(0.5,1.0,2.0,2.5,3.0 mm/min)条件下偏土质(砾石含量30%)和偏石质(砾石含量70%)石灰土坡面的径流特性及侵蚀特征。结果表明:(1)随雨强增大,各坡面径流率呈稳定增长—波动的变化趋势,且土质坡面径流率整体小于2种含砾石坡面;偏土质、偏石质坡面累计产流量较土质坡面增加了0.49,0.37倍;(2)1.0~3.0 mm/min雨强下,土质坡面侵蚀速率在0.16~5.4 g/(m^2·s)范围内波动,整体呈稳定—波动增加的变化趋势;偏土质和偏石质坡面分别为0.16~5.4,0.06~0.74 g/(m^2·s),前者侵蚀速率变化范围大且波动剧烈,后者变化范围小且稳定;随砾石含量的增加,各坡面累计侵蚀量呈先增后减的变化趋势,偏土质坡面侵蚀量较土质坡面增加2.5倍,偏石质坡面较其减少了0.9倍;(3)土质、偏土质和偏石质坡面的侵蚀速率与径流率分别呈极显著正相关幂函数、线性函数和线性函数关系。研究结果可为桂西北岩溶区弃渣场水土流失治理提供一定的科学依据。     

基于EDEM的猪粪接触参数标定

为准确快速获得畜禽粪便的接触参数,该研究通过物理堆积试验与仿真方法对猪粪接触参数进行了标定。测定了不同含水率下猪粪的堆积角,建立了含水率与堆积角的回归方程;基于Hertz-Mindlin with JKR球体粘结模型,进行了离散元仿真模拟;采用筛选试验设计(Plackett-BurmanDesign,P-BD)对10个初始参数进行了筛选,发现JKR(Johnso-Kendall-Roberts)表面能、颗粒间滚动摩擦系数、颗粒间碰撞恢复系数对猪粪堆积角影响显著;并根据响应曲面试验设计(Box-BehnkenDesign,B-BD)建立了堆积角与显著性参数的二阶回归模型,得到了3个显著性参数值分别为JKR表面能0.03J/m~2、颗粒间滚动摩擦系数0.27、颗粒间碰撞恢复系数0.54;将仿真所得堆积角与物理试验值进行对比验证,相对误差为4.27%。结果表明,该研究提出的标定方法能准确模拟物理堆积试验,可为畜禽粪便接触参数的标定提供参考。     

水肥调控对二月兰和后茬花生养分累积及土壤肥力的影响

摘 要：田间试验条件下，研究不同水肥处理对二月兰生长，及其翻压后后茬花生产量和养分累积的变化。结果表明，灌溉和施肥可显著促进二月兰生长。在绿肥季，不论施肥与否，灌溉处理均可显著提高二月兰的生物量和N、P、K养分含量， NPW（绿肥季施氮磷肥和灌溉）和CKW处理（绿肥季不施肥，只进行灌溉处理）的二月兰生物量和N、P、K养分含量分别比相应的未灌溉处理提高了66.47%和63.97%、76.95%和32.36%、88.31%和9.80%、21.71%和15.56%。二月兰翻压的养分还田量为91.04～260.23 kg/hm2，约占花生季化肥总养分的27.59%～78.86%。与冬闲处理（CF）相比，不同施肥和灌溉处理的绿肥翻压均促进了花生产量和养分累积，及土壤养分含量的提高，其中以EN处理的提升效果最明显。周年等养分条件下，花生季35.00%氮和/或42.86%磷肥料前移至绿肥季，可明显促进绿肥养分还田量的增加，后茬花生产量不同程度增加（增幅22.82%～41.18%）。综上，在适量灌溉和施肥条件下，二月兰生物量明显增加，进而促进后茬花生产量增加及养分累积。研究结果可为我国绿肥农田应用及化肥减施提供数据支撑和实践依据。     

表层土壤中菲的紫外光降解研究

多环芳烃化合物（PAHs）由于致癌、致畸和致突变而受到广泛关注。本实验以多环芳烃菲（Phe）为目标污染物,研究了温度、腐植酸和紫外辐射强度对Phe光降解的影响并对不同因素对降解动力学的影响作了研究。结果表明,Phe的降解在20 ℃到30 ℃范围内,随着温度的升高,光降解率增加;腐植酸在Phe污染土壤的光降解中起敏化作用,可显著促进光解,腐植酸浓度为5 mg·kg^-1足以达到敏化的效果;Phe光降解速率常数随辐射强度的降低而降低,呈正相关,光解的半衰期随着辐射强度的降低而增加,呈负相关。     

姜花在Cu胁迫下的耐性机理研究

采用模拟湿地盆栽试验,研究了姜花在Cu胁迫下的积累、分布、化学形态和富集能力。结果表明：（1）姜花对Cu的积累能力随Cu处理浓度的增加而增大,但各部位对Cu的积累具有明显的差异性。当Cu处理浓度≤150mg·kg。时,其积累能力表现为根〉叶〉茎;当Cu处理浓度≥200mg·kg。时,其积累能力表现为叶〉根〉茎。（2）Cu在姜花叶片细胞中的分布具有选择性,其主要分布位点为细胞可溶性部分和细胞壁部分,而在细胞器中Cu的含量较低。（3）Cu在姜花根、茎和叶中赋存的化学形态有明显差异。在根部,Cu的化学形态主要以乙醇提取态和水提取态为主;在茎部,Cu均以氯化钠提取态为主;而叶部Cu主要以活性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在。（4）姜花对Cu具有一定的富集能力,但富集能力不强,当Cu浓度达到400mg·kg^-1以上时,姜花植株便出现了较明显的毒害症状并随之死亡,因而姜花尚未达到超富集植物的标准。可见,姜花在Cu胁迫下具有一定的耐受性,分布选择性和富集能力,将其运用于湿地Cu污染修复中,将极大地缓解重金属Cu污染给环境带来的压力。     

浙北平原不同种植年限蔬菜地土壤氮磷的积累及环境风险评价

长期过量施肥可导致蔬菜地土壤养分大量累积、养分利用效率下降和环境污染风险增加。以浙北平原不同种植年限蔬菜地土壤为研究对象,采用化学测试方法研究了菜地土壤氮和磷的积累及其淋失潜力的变化。结果表明,随着种植年限的增加,蔬菜地土壤全磷、有效磷（Olsen P）和NO3-N呈明显的积累;蔬菜种植年限为〈2、2～5、6～10、11～20、20～30和＆gt;30a的表土全P平均分别为0.66、0.75、1.07、1.49、2.40和2.12g·kg-1,有效P平均分别为13.2、37.8、42.2、70.2、137.9和101.7mg·kg-1,NO3-N平均分别为9.15、13.58、50.18、46.48、73.28和74.20mg·kg-1,同时土壤N和P垂直下移渐趋明显。土壤水溶性磷含量随土壤有效磷（OlsenP）积累的变化存在一个明显的突变点,相对应的土壤OlsenP临界值约为60mg·kg-1。随着种植年限增长,蔬菜地地表径流中氮和磷浓度呈明显增加,利用年限为20～30a的蔬菜地径流中可溶性P和NO3-N浓度分别约为利用年限〈2a蔬菜地的13.12和9.48倍。研究认为,长期超量施肥已导致这一地区蔬菜地土壤养分的过度积累,在蔬菜生产中应重视和提倡平衡施肥,控制土壤氮磷的积累。     

苏州市不同区域水稻籽粒重金属积累特征与健康风险评价

以苏州市7个县市的水稻籽粒为研究对象,在2006年采集的449份水稻籽粒样品的基础上,分析了稻米中Cu、Pb、Cd、Cr和Zn的积累特征,并评价了样品的健康风险。结果显示,苏州市水稻籽粒重金属积累平均含量均不超标,但水稻籽粒Pb存在29．49％的样点超标率,Cu、Cd和Cr的超标样点一般在4个以下。单因子污染指数评价结果显示,水稻籽粒重金属元素污染指数高低顺序为Pb＞Cr＞Cu、Zn＞Cd,其中昆山和吴江水稻籽粒受到Pb的轻度污染。综合污染指数评价表明,水稻籽粒重金属污染处于警戒线级别,且水稻籽粒的污染是由于Pb的积累量较高引起的,其中太仓和张家港两市水稻籽粒属于安全等级,昆山、吴中、相城和常熟处于警戒线等级,吴江风险较高。暴露风险评价结果显示,研究区存在水稻籽粒Cr暴露风险,而水稻籽粒Pb仅在个别县市暴露风险高,整体风险并不高。