紫花苜蓿、黑麦草和狼尾草对Cu、Pb复合污染土壤修复能力的研究

随着经济和社会的发展,土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成了巨大的威胁,而目前对于土壤重金属污染的治理主要以植物修复为主。为了寻找适宜修复Cu、Pb复合污染土壤的牧草,采用盆栽试验法,将试验的植物设置9组处理:1组对照组(CK),不添加任何重金属盐;4组单一污染,即单一Cu低(Cu1,200 mg×kg-1)、高浓度(Cu2 400 mg×kg-1),单一Pb低(Pb1 300 mg×kg-1)、高浓度(Pb2 800 mg×kg-1);4组Cu、Pb复合污染(Cu1Pb1、Cu1Pb2、Cu2Pb1、Cu_2Pb_2)。通过比较紫花苜蓿(Medicago sativa)、黑麦草(Lolium perenne)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)的适应能力和富集特征,研究了这3种常见牧草植物对受Cu、Pb复合污染土壤的修复效果。结果表明:1)紫花苜蓿地上部和根部生物量均在Pb1处理组时最大,显著高于其他处理组;黑麦草地上部生物量在Cu1Pb1处理组最大,根部生物量在Pb1处理组最大;狼尾草地上部生物量在Cu_2Pb_2处理组最大,根部生物量在Cu2处理组最大。2)Cu单一污染下,狼尾草抗性系数最大;Pb单一污染下,紫花苜蓿抗性系数最大;Cu-Pb复合污染下,狼尾草的抗性系数较大。高浓度Cu处理组3种牧草植物的地上部生物量、根部生物量和抗性系数均呈现:狼尾草黑麦草紫花苜蓿,且狼尾草显著大于黑麦草和紫花苜蓿。3)种植3种牧草植物后,土壤重金属Cu、Pb含量均有所降低。在一定浓度下,土壤Cu-Pb重金属间会相互促进对方在牧草植物中的吸收。4)3种牧草中紫花苜蓿地上部对Cu的富集系数在Cu_2Pb_2处理组最大,达1.61;黑麦草根部对Cu的富集系数在Cu_2Pb_2处理组最大,达3.80;3种牧草地上部和根部对Pb的富集系数只在黑麦草根部的Cu1Pb1处理组时大于1,达1.46。5)黑麦草对Pb的吸收能力较强,且主要积累在根系;紫花苜蓿对Cu-Pb复合污染综合修复效果最好。紫花苜蓿和黑麦草分别在Cu-Pb复合污染和Pb单一污染土壤中对Pb的转运系数大于1,分别为2.72和2.06,反映其对土壤中的Pb具有富集潜力。综合表明,黑麦草对重金属Pb具有较强的耐性,在Pb单一污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料;紫花苜蓿对重金属Cu、Pb均具有较强的耐性,在重金属Cu单一或Cu-Pb复合污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料。     

纳米矿物基土壤调理剂对水稻富集镉的影响

将纳米矿物基土壤调理剂应用于镉污染耕地水稻种植,施用土壤调理剂对水稻产量无显著影响,但可显著降低稻米中的镉含量,也可以有效降低土壤中有效态镉的含量。施用该土壤调理剂1 500~4 500 kg/hm2,土壤有效态镉含量下降25.00%~35.71%,稻米镉含量则下降20.31%~50.00%,降镉效果随调理剂用量的增加而提高。同时,对纳米矿物基土壤调理剂的降镉机理进行了探讨,对材料应用的经济效益进行了简要分析。     

Suitability of common models to estimate hydrology and diffuse water pollution in North-eastern German lowland catchments with intensive agricultural land use

Various process-based models are extensively being used to analyze and forecast catchment hydrology and water quality. However, it is always important to select the appropriate hydrological and water quality modeling tools to predict and analyze the watershed and also consider their strengths and weaknesses. Different factors such as data availability, hydrological, hydraulic, and water quality processes and their desired level of complexity are crucial for selecting a plausible modeling tool. This review is focused on suitable model selection with a focus on desired hydrological, hydraulic and water quality processes (nitrogen fate and transport in surface, subsurface and groundwater bodies) by keeping in view the typical lowland catchments with intensive agricultural land use, higher groundwater tables, and decreased retention times due to the provision of artificial drainage. In this study, four different physically based, partially and fully distributed integrated water modeling tools, SWAT (soil and water assessment tool), SWIM (soil and water integrated model), HSPF (hydrological simulation program– FORTRAN) and a combination of tools from DHI (MIKE SHE coupled with MIKE 11 and ECO Lab), have been reviewed particularly for the Tollense River catchment located in North-eastern Germany. DHI combined tools and SWAT were more suitable for simulating the desired hydrological processes, but in the case of river hydraulics and water quality, the DHI family of tools has an edge due to their integrated coupling between MIKE SHE, MIKE 11 and ECO Lab. In case of SWAT, it needs to be coupled with another tool to model the hydraulics in the Tollense River as SWAT does not include backwater effects and provision of control structures. However, both SWAT and DHI tools are more data demanding in comparison to SWIM and HSPF. For studying nitrogen fate and transport in unsaturated, saturated, and river zone, HSPF was a better model to simulate the desired nitrogen transformation and transport processes. However, for nitrogen dynamics and transformations in shallow streams, ECO Lab had an edge due its flexibility for inclusion of user-desired water quality parameters and processes. In the case of SWIM, most of the input data and governing equations are similar to SWAT but it does not include water bodies (ponds and lakes), wetlands and drainage systems. In this review, only the processes that were needed to simulate the Tollense River catchment were considered, however the resulted model selection criteria can be generalized to other lowland catchments in Australia, North-western Europe and North America with similar complexity.     

湿地植被污染物的分析和处理

最近几年我国农业飞速发展,过度使用农药以及化肥,周围河流受到非常严重的污 染。湿地资源比较丰富的地区可以充分利用湿地,对农业造成的污染进行处理。调查河套地区 所有的湿地的情况,对湿地的植被以及水文等进行分析,探讨湿地植被通过怎样的方式缓解农业 污染物对环境造成的压力。     

晚粳稻籽粒中As、Cd、Cr、Ni、Pb等重金属含量的基因型与环境效应及其稳定性

选择籽粒Cd、Cr、As、Ni和Pb等重金属含量差异较大的12个晚粳稻基因型，种植于浙江省晚粳稻主产区嘉兴、湖州、杭州、宁波、绍兴等市的6个试点，研究籽粒中5种重金属含量的基因型与环境变异及其稳定性、籽粒和土壤有效态（DTPA提取态）Cd、Cr、As、Ni和Pb等重金属含量之间及与Fe、Zn含量之间的关系，以及土壤pH对籽粒重金属积累的影响。结果表明，环境、基因型及其互作效应对籽粒重金属含量的效应均达极显著水平，表明筛选和选育籽粒重金属含量低的品种以及通过农艺措施减少籽粒重金属含量是可能的。同时，籽粒中这5种重金属含量的稳定性因环境、基因型而有较大差异，且亦因重金属种类而异。因此，为降低籽粒重金属含量，应针对特定重金属污染的环境进行基因型选择，并同时考虑基因型籽粒重金属含量的稳定性。土壤pH不仅影响土壤重金属有效性及水稻籽粒中重金属积累量，还影响籽粒重金属积累的基因型与环境互作效应（即积累稳定性）。此外，土壤中一些重金属常发生复合污染，如Cd和Cr、As或Ni，Cr和As，Pb和As间表现为协同消长，Cd含量较高的稻米往往As和Pb含量也高，Cr和Ni含量以及As和Pb含量之间也呈正相关。     

冶炼厂周边农田土壤水稳性团聚体中镉的分布规律

采集冶炼厂周边农田表层土壤样品,通过湿筛法获得不同尺寸水稳性团聚体,测定原土与团聚体层级不同化学形态镉(Cd)含量及理化性质,分析影响不同化学形态Cd在团聚体层级分布的主要因素。结果发现:土壤总Cd含量3.77 mg·kg-1,以惰性的残渣态Cd为主,其次是潜在可利用结合态Cd;不同化学形态Cd在粉砂+粘粒组分中最易富集,而在微团聚体中不易积累;考虑团聚体质量分配,总Cd和各化学形态Cd主要存在库是2000~250μm大团聚体和微团聚体;影响总Cd分布的主要因素是土壤有机碳,影响可交换态Cd和铁锰氧化物结合态Cd分布的主要因素是CEC。以上结果表明:Cd在粉砂+粘粒组分中富集以及存在于2000~250μm大团聚体中的潜在可利用结合态Cd导致农田土壤Cd污染风险提高。显然,通过土壤物理组分分级和Cd的化学形态分级的途径有助于客观、全面地解析Cd的污染风险。     

盐土植物提取修复重金属污染盐土研究进展

土壤盐渍化和重金属污染已成为世界性的环境问题,世界众多地区同时受到高浓度可溶性盐和重金属污染,其对人体健康构成严重威胁,盐土的重金属污染问题引起人们的广泛关注。与甜土植物相比,盐土植物可在含有高浓度Na+和Cl-的盐土中生存甚至旺盛生长,因此更利于植物修复盐土重金属污染。近年来,国内外众多学者相继开展了盐土植物修复重金属污染盐土的研究,一系列重要研究成果被报道,鉴于有关盐土植物提取修复重金属污染盐土的综述尚罕见报道,综述了盐土植物对盐和重金属胁迫的耐性机理、植物提取修复潜力及其影响因素的最新研究进展,并对盐土植物提取修复的可行性、植物修复效率、局限性和挑战进行了深入讨论,对未来研究方向进行了展望。以期为今后盐土植物提取修复盐土重金属污染提供有益参考。     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

防控农业面源污染与提升农田土壤质量至关重要

发展现代生态农业是中国特色现代农业的重要组成部分,其核心内容包括合理利用时空结构与自然资源,构建有效循环利用的技术模式,充分发挥农业的多功能的作用,提高资源利用率,土地产出率,劳动生产率,污染防控率,实现生产-生活-生态的有机统一。很显然,大力发展现代生态农业,必须把握防控农业面源污染与提升农田土壤质量的重要环节。本文提出了必须采取主动防控技术措施与提升土壤质量行动,力求从根本上扭转农业面源污染被动治理与种地养地难以有机结合的局面,从而保证优地优产优质的高度统一,力求从根本上保障粮食安全,食品安全与农业生态安全的观点与对策。     

园林绿地土壤的农药污染与植物修复技术

农药对园林绿地土壤环境的污染已得到人们越来越多的关注。本文综述了农药对园林绿地土壤污染的现状及对土壤环境和园林植物的影响。通过几种土壤农药污染修复技术的比较,评价出植物修复技术作为园林绿地农药污染的有效修复方法,为园林绿地养护服务提供技术支撑。