长期定位试验点土壤镉的吸附解吸及形态分配

以中国生态系统研究网络和国家土壤肥力和肥料效应长期定位监测网络5个农业生态实验站的表层土壤为材料,研究了不同区域农田土壤对Cd的吸附解吸特性;同时,在研究长期定量施肥对封丘潮土和祁阳红壤Cd积累及其有效性影响的基础上,对不同施肥处理进行了土壤Cd形态分级。结果表明,5种农田土壤中,中厚黑土的吸附量较大,旱地红壤的吸附量较小,土壤的最大吸附量与土壤有机碳含量、土壤CEC及土壤pH有关;长期施用化肥对封丘黄潮土和祁阳红壤Cd积累的作用不明显,长期施用有机肥可增加土壤Cd的积累,但内源性有机肥(秸秆)使黄潮土Cd含量增加的幅度远低于外源性有机肥(猪粪)使红壤Cd含量增加的幅度,长期施用有机肥对土壤Cd有"活化"作用。黄潮土和红壤中Cd的形态分配顺序均为:残渣态弱酸提取态可还原态可氧化态,但黄潮土中残渣态Cd的比例显著高于红壤中残渣态Cd的比例。化肥和有机肥均可影响Cd在黄潮土和红壤中的形态分配。     

水稻生产改为蔬菜或葡萄栽培对土壤养分的影响研究——以浙江富阳为例

以浙江杭州郊区为例,研究了土地利用方式变化对土壤养分的影响,以期对土地利用方式的选择提供借鉴。选取当地3种典型的土地利用方式变化类型,调查由传统水稻生产改为种植高经济收益的芦笋、葡萄或芥菜后不同年限对土壤养分变化的影响。结果表明,水稻田改种芦笋后,除铵态氮以外,土壤表层中的其他养分（有机碳、全氮、全磷、全钾、硝态氮、有效磷、速效钾）浓度均显著提高（P〈0．05）;全氮、全钾以及硝态氮的增幅延续到剖面深层。其他两种类型的土地利用方式变化也有相似规律,其中有效态养分增幅更为明显。土地利用方式变化对养分分布也有一定的影响,水稻田改种芦笋后全氮和全钾的浓度增加最为显著,而改种葡萄后变化最大的养分是速效钾,改种芥菜后土壤硝态氮上升更显著。因此,水稻田转变成种植其他经济作物会引起土壤表层乃至剖面深层养分浓度的增加,可能造成农业面源污染,易引起养分流失和导致水体富营养化。     

植物–微生物联合对土壤不同粒径组分中 PAHs 的修复作用

采用温室盆栽试验,在种植紫花苜蓿的同时,分别施加木霉菌剂、根瘤菌菌剂以及木霉与根瘤菌复合菌剂,并采用离心分级法将处理后土壤分为4个粒径团聚体,即细黏粒(0.1~1μm)、粗黏粒(1~5μm)、粉粒(5~50μm)以及细砂粒(50~250μm),分析了植物–微生物联合作用对不同粒径土壤中PAHs的去除效应。研究结果表明:紫花苜蓿–根瘤菌联合作用对PAHs污染土壤的修复效果最优,其降解率达60%以上。不同粒径组分中PAHs含量的分布表现为细砂粒粉粒粗黏粒细黏粒,且PAHs在不同粒径团聚体中去除率差异性较大。低环(2、3环)PAHs在各粒径组分中去除率较低(20%以下),并在不同粒径组分间呈非均衡分配状态;4环PAHs的去除主要集中在粉粒和细砂粒中,而5环PAHs的去除主要发生在细黏粒上。可见,PAHs在土壤不同粒径组分中分布特征及降解效应为进一步阐明PAHs污染土壤的生物修复机制提供了科学依据。     

不同生境下锌镉在伴矿景天不同叶龄叶中的富集与分布特征

田间试验、温室盆栽和生长室水培试验研究了Zn和Cd超富集植物伴矿景天不同叶龄叶片的Zn、Cd富集和分布特征。结果显示,田间条件下伴矿景天新叶中Cd浓度高于成熟叶、但新叶中Zn浓度低于成熟叶。温室盆栽试验发现,连续种植伴矿景天,第4季时低污染土壤（S1）上新叶中Zn浓度低于成熟叶,但高污染土壤（S4）上新叶中Zn浓度高于成熟叶;而到了第6季,S1、S4上新叶中Zn浓度均低于成熟叶,且在S1上两者达到显著水平;第4和第6季,伴矿景天新叶中Cd浓度始终高于成熟叶（除S1成熟叶中Cd浓度略高于新叶外）。水培试验结果发现,无论在高Zn（600 mmol/L）、高Cd（100 mmol/L）,还是低Zn（10 mmol/L）、低Cd（1 mmol/L）处理,新叶中Zn、Cd浓度均高于成熟叶;而且随着处理时间的延长,新叶和成熟叶中Zn、Cd浓度均明显上升。水培条件下,新叶和成熟叶中Zn最高分别为43 107、33 774 mg/kg（以干重计）（600 mmol/L,处理56 天）;新叶和成熟叶中Cd的最高浓度分别为15 057、9 060 mg/kg（以干重计）（100 mmol/L Cd,处理56 天）。这些结果表明,Zn、Cd在伴矿景天新叶和成熟叶中富集和分布与其生长介质中Zn、Cd的浓度尤其是有效态浓度、处理时间及植物所处的生长阶段等有关,同时也表明Zn、Cd优先分布于新叶可能与伴矿景天超富集Zn、Cd的机制有关。     

菲在黑麦草种植土壤中的降解及其对土壤酶的影响

研究了种植黑麦草对土壤中3环多环芳烃菲的动态降解作用。结果表明,黑麦草可以促进土壤中菲的降解,在75 d的盆栽试验里,种植黑麦草土壤中菲的可提取浓度明显低于不种植土壤（p<0.05）。在菲浓度为5 mg kg^-1、50 mg kg^-1、200 mg kg^-1的3种处理中,种植黑麦草壤中菲的降解率分别为81.07%、90.35%、84.94%,而不种植土壤中菲的降解率分别为75.34%、86.62%、67.60%。种植黑麦草增强了土壤中多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性以及增加土壤中微生物生物量碳的含量,即提高了土壤中生物活性,从而促进了土壤中菲的降解率。不同浓度菲处理,土壤中生物活性存在明显差异,高浓度菲(200 mg kg^-1)对土壤中生物活性产生较强的抑制作用,影响土壤中生物对菲的降解作用,从而揭示了植物促进菲降解的生物学及酶学机理。黑麦草对土壤中多环芳烃有较强的忍耐性,但过高的菲浓度对黑麦草的生长有影响。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物。印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大。本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响。结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长。印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重。这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复。     

重金属污染土壤的微生物学评价

随着研究方法 改进，采用微生物学指标评价土壤重金属污染越来越受人们关注。比较敏感的指标有：对重金属敏感细菌与耐性细菌之比，脱氢酶活性与土壤有机碳之比，代谢商，微生物生物量碳与土壤有机碳之比，异养因氮菌的固氮作用。但微生物的生物是及其活性在受重属金影响的同时也受土壤性质及自然条件的影响，应当把微生物学性质的变化与重金属的形态、植物吸收联系起来评介污染土壤。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物.印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大.本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响.结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长.印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重.这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复.     

重金属复合污染下土壤微生物群落功能多样性动力学特征

用碳素利用法对浙江省天台铅锌银尾矿区重金属复合污染土壤微生物群落功能多样性动力学特征进行了初步探讨。研究结果表明 ,矿区重金属复合污染降低了供试土壤的微生物群落代谢剖面 ,且群落代谢剖面值与培养时间之间呈非线性关系 ,其变化过程符合微生物种群生长动态模型 (S形 )。随着重金属复合污染程度的加剧 ,土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值越低 ,参数s值所需的时间则越长。上述动力学参数与群落代谢剖面各自的主成分分析结果显示 ,微生物群落功能多样性的动力学参数K值和s值能够很好地区分矿区土壤重金属污染程度 ,并且其区分效果比微生物群落代谢剖面值好。土壤微生物群落功能多样性动力学特征的变化可以较好地显示矿区重金属复合污染土壤微生物群落对碳源利用模式的差异 ,反映矿区特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化 ,在一定程度上揭示重金属胁迫下环境微生物种群作用机理。     

商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)的锰耐性和超积累

超积累植物的确证对成功实施重金属污染环境植物修复是必不可少的。通过野外调查和营养液培养试验 ,研究超积累植物商陆 (PhytolaccaacinosaRoxb )的锰富集特性 ,结果表明 ,商陆对生长介质中的Mn具有很强的耐性和累积能力。商陆在锰含量高达 114× 10 3 mgkg-1的尾矿废弃地上依然生长良好 ,叶锰含量最高达 19 3× 10 3 mgkg-1。温室培养条件下 ,当生长介质中Mn浓度为 8 0 0 0mmolL-1时 ,虽然其生物量与对照相比有所降低 ,但植株仍能生长。随着生长介质中Mn浓度的升高 ,商陆叶和茎的Mn含量逐渐增加 ,生物富集系数则逐渐降低 ,但是地上部分锰积累量则先增加后减少。当Mn浓度为 5 0 0 0mmolL-1时 ,商陆地上部分锰积累量达到最大值 2 5 8 2mgplant-1;当Mn浓度为 12 0 0 0mmolL-1时 ,商陆仍能完成整个生命周期 ,叶锰含量达到最大值 36 4× 10 3 mgkg-1,生物富集系数为 5 5。不同锰供应水平下 ,商陆吸收的锰有87%～ 95 %被转移到地上部分。这进一步验证商陆的锰超积累特性 ,为利用超积累植物对大面积污染土壤实施植物修复提供了有力证据 ,对锰污染土壤和水体实施植物修复具有很大的应用前景