稀土元素在土壤-小麦体系中的迁移和分馏特征

通过观察土施和喷施两种条件下稀土元素从土壤向植物迁移过程中生物富集系数(Ax)大小和分布变化,研究了农用稀土在土壤-小麦体系中的迁移和分馏特征。结果表明,土施和喷施都存在一“效应期”,受稀土微肥成分的影响,在“效应期内植株有富集轻稀土的特征。在外源稀土影响较小时,小麦不同部位对稀土元素的富集具有不同的特点,根部稀土元素未出现分馏,但地上各部位出现Eu正异常,其中籽粒又有富集重稀土元素的特征。根据Eu异常值(δEu')的变化,初步确定稀土元素Eu在土壤-小麦体系迁移过程中发生分馏强弱的不同地上部位顺序为:茎≥籽粒>叶。利用相同方法对其他植物的研究表明,植物对稀土元素的富集模式因种类和生长环境的差异可能有很大不同。

稀土对土壤的生态效应研究进展

稀土对土壤的生态效应直接影响到土壤生产力和生态平衡,是农用稀土环境效应评价的基础和前沿之一。本文从稀土在土壤中的地球化学特征、稀土对土壤性状的影响、稀土在土壤中的生态风险评价等几方面的国内外研究进展出发,就稀土对土壤的生态效应进行了综述,同时对今后应注意和加强研究的问题提出了建议。

陆地水体中溶解态稀土元素的分布特征及主控因素研究进展

主要介绍了陆地水体包括地表和地下水体中溶解态稀土元素的时空分布特征、基本分布模式及其主要特征,并从源区稀土地球化学特征、水-岩相互作用、水化学作用等三方面对溶解态稀土元素的主控因素进行了归纳,同时指出了当前稀土元素水体地球化学研究应注意的几个方向。

外源稀土对土壤中稀土和重金属可交换态的影响

通过土壤旱作和淹水 2种培养方式 ,研究了不同时期添加外源稀土对黄褐土中稀土和重金属Fe、Mn、Zn可交换态含量的影响 .研究结果表明 ,稀土处理显著提高土壤中可交换态含量 ,其分配系数也随之增大 ,但绝大部分仍维持在 1 0 %以下 .淹水条件下交换态稀土的含量比旱作高 ,但随培养时间的延长逐渐降低 .随稀土处理浓度的升高 ,交换态稀土组成逐渐向外源稀土成分靠近 ,并在 2 0 0mg·kg- 1以上达到相对稳定 .土壤中交换态Fe、Mn、Zn的含量随稀土处理浓度的升高呈线性升高 。

土壤中稀土对有效氮形态分配和转化的影响

在土壤旱作和淹水培养两种方式下 ,通过添加外源稀土研究了黄褐土中稀土对有效氮形态分配和转化的影响。结果表明 ,在旱培条件下 ,土壤中稀土含量的提高增加铵态氮和水解氮的含量 ,减少硝态氮的含量 ,两周内增加矿质态氮的含量 ,八周以后则无显著影响 ;有效氮的含量在稀土含量较低时升高 ,高含量时则下降 ,实验确定外源稀土对旱培土壤有效氮作用的无观察效应浓度 (NOEC)为 44 3 .8mg·kg- 1 。在淹水培养条件下 ,稀土含量较低时对土壤铵态氮和水解氮含量无显著影响 ,含量较高时则降低铵态氮和水解氮含量 ,外源稀土对淹水土壤铵态氮和水解氮含量影响的无观察效应浓度分别为 171.2 ,2 5 6.9mg·kg- 1 。分析表明 ,土壤中稀土含量的变化对氮素的影响在旱培条件下主要与稀土对土壤硝化过程作用有关 ,淹水条件下与稀土对土壤氨化过程作用有关。

有机配体对稀土元素在小麦体内积累和分异的影响

采用营养液培养和添加外源混合稀土等方法,研究了有机配体柠檬酸、EDTA和DTPA对稀土元素在小麦的根和叶中积累与分异的影响。结果表明,低浓度有机配体对小麦根和叶中的稀土元素,尤其是轻稀土元素的积累有轻微的促进作用,随浓度的升高则表现出显著的降低作用。有机配体对重稀土的作用比轻稀土强,使根和叶中稀土元素的分布曲线向重稀土相对亏缺的方向发展。3种配体对轻、重稀土分异的作用强度为:EDTA>DTPA>柠檬酸。通过VM INTEQ计算表明,在EDTA和DTPA作用下小麦叶中稀土元素的积累与轻、重稀土的分异主要由溶液中呈自由离子态稀土元素的含量和组成控制;柠檬酸作用下小麦叶中稀土元素的变化与自由离子态稀土的含量和组成关系较弱,推测REE-柠檬酸络合物可被小麦直接吸收并运转到小麦的叶中。

外源稀土对根际稀土和重金属地球化学行为的影响

利用根箱装置并运用ICP-AES分析技术,通过添加外源稀土研究了土壤中不同稀土含量下稀土元素La、Ce、Nd、Pr和Y以及重金属元素Fe、Mn、Zn在油菜根际的动态迁移过程,并结合根际pH及油菜根系稀土和Fe、Mn、Zn含量的变化,探讨了外源稀土对根际稀土和重金属地球化学行为的影响。结果表明,随稀土处理浓度的升高和培养时间的延长,稀土和Fe、Mn、Zn离子在根-土界面趋于累积,高浓度稀土处理累积显著,同时根际pH出现降低;根际影响范围稀土仅2mm,Fe、Mn、Zn达到6mm。油菜根系稀土含量随稀土处理浓度的升高而升高,Fe、Mn、Zn的含量变化相反。分析表明,在研究农用稀土在土壤-植物系统中的环境效应时,根际效应不容忽视。

外源稀土对土壤肥力性状的影响

通过土壤旱作和淹水两种培养方式 ,研究了外源混合稀土积累对黄褐土肥力性状的影响。结果表明 ,在旱培条件下稀土处理浓度与土壤有效氮含量之间有显著的线性正相关 ,淹水条件下有显著的线性负相关 ;两种培养条件下 ,稀土处理降低土壤有效磷含量 ,对交换态盐基离子含量无显著影响 ,但增加电导率和水溶态离子 ,尤其是Ca2 + 离子的含量。

外源稀土对作物根际离子迁移和分布的影响

通过根箱法,研究了外源稀土对油菜和水稻根际电导率变化及交换态K+、Ca2+迁移和分布的影响。结果表明,添加外源稀土对土壤交换态K+、Ca2+的含量无显著影响,但增加水溶态离子的含量。低浓度稀土处理下的离子分布模式和电导率与对照相比差异不大,但高浓度处理显著改变其分布模式,造成离子在根际的非正常累积,说明高浓度处理对根际环境具有较强的破坏作用。

太湖沉积物-水界面生源要素迁移机制及定量化——2．磷释放的热力学机制及源-汇转换

室内静态模拟不同温度下太湖15个湖区柱状沉积物磷酸根释放,分析了相应表层沉积物形态磷,以及梅梁湾间隙水中相关离子Al(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和PO43-含量的季节变化．研究表明,受陆源影响较大的泥区通常是太湖内源磷的稳定源;而在开敞度较大的湖区,由于表层沉积物胶体的物化吸附,使得温度对底泥磷释放的影响作用减弱,并易产生磷的“内汇”现象;在梅梁湾区成汇区,还加上春夏季藻类的局部超负荷需磷这一控制因素,从而使得太湖大部分泥区在一年中至少发生一次源-汇转换过程．化学热力学分析揭示,Al-P较之Fe-P和Ca-P更易在界面发生溶解可能是太湖表层沉积物Al-P与PO43-P释放速率呈显著相关(r=0．3858>r1-0．01,n=45)的内在原因．虽然沉积物中Fe-P有较高的释磷潜力,但浅水湖所营造的沉积物表层氧化层和广泛覆盖的无机胶体及粘土矿物的强吸附介质,可能是抑制沉积物中Fe-P释放成为优势的主要因素．估算太湖沉积物-水界面磷的净通量为899．4±573．6 t／a,约占太湖磷入湖量的1／4-1／2,其中成汇通量约为-91．2±42．4 t/a．

滇池福保湾底泥内源氮磷营养盐释放通量估算

在滇池福保湾采集柱状芯样，室内静态模拟沉积物NH4^＋-N和PO4^3--P的释放.结果表明，底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的释放速率分别为22.941-163.117 mg·（m^2·d）^-1和0.90-2.06 mg·（m^2·d）^-1，不同区域释放速率差异极大.相对较低的释放速率与湖湾接纳高浓度污水使上覆水与沉积物孔隙水间浓度势减弱有关.通过Peeper（原位渗析膜采样器）法获取间隙水-上覆水剖面样品分析，并根据Fick扩散定律计算出福保湾底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的释放速率分别为2.85-81.96 mg·（m^2·d）^-1和0.118-0.265 mg·（m^2·d）^-1.比较2种方法，利用Fick定律计算出的界面氮磷释放通量明显小于柱样模拟方法.经面积加权，按静态释放计算出福保湾底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的年释放通量分别为（49.9±8.8）t和（0.79±0.53）t.

湖泊底泥疏浚环境效应：Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果.结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不同形态磷含量与孔隙水中PO_4^(3-)-P含量.在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO_4^(3-)-P通量分别为-143.8至14.4与-237.3至3047.6μg/(m^2·d),疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段.

近海潮间带水体及沉积物中重金属的含量及分布特征

利用ICP-MS分析技术。系统测定了天津沿海潮间带表层海水、悬浮物、沉积物及沉积物间隙水中13种重金属元素的含量．结果表明，不同介质中重金属总含量和个体含量差别较大，最大相差4～7个数量级（水和悬浮物中）．在相同介质中，各采样点重金属总含量差别不大，变异系数小于30％，个体重金属浓度除间隙水中差别较大外。变异系数均小于50％．潮间带海水中溶解态重金属含量均值为41．2μg·L^-1，原水、沉积物间隙水、悬浮物和沉积物中重金属含量均值分别为62．7μg·L^-1、112．7μg·L^-1、345．Omg·kg^-1和262．3mg·kg^-1．潮间带各介质中重金属构成有显著差别，典型重金属元素Zn、Cu、Pb和Cr在原水和过滤水中约占40％～50％，而在悬浮物、沉积物及其间隙水中约占到50％～80％．潮间带水体、悬浮物、沉积物与滨岸土壤中重金属元素组成和分布模式的相似性表明其污染来源为陆源污染物．对悬浮物和沉积物中重金属含量与有机质含量的相关分析结果显示二者间相关性较弱，但各重金属含量之间有显著的相关关系，说明它们有相似的地球化学行为．

滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

研究了滇池福保湾沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中PO43--P含量的垂向分布特征.福保湾沉积物磷形态空间差异大,河口区TP高达(5630.59±424.25)mg/kg,东西沿岸区TP只有200-300mg/kg,无机磷(I-P)是TP的主要部分,占TP的55%-74%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)是I-P的主要组成部分,约占I-P的90%,不稳定性磷∞P)含量很低,只占TP含量的0.5%.福保湾沉积物具有极高的Fe/Al-P含量,说明湾内具有很高的内源磷负荷,这与福保湾水体严重富营养化和藻类暴发关系密切.湖湾沉积磷的垂向分布规律较复杂,但基本上是随深度增加而减小,说明福保湾周边区域近几年人类活动作用加强,褐保湾污染有加重的趋势.在湾内不同区域应用Peeper(渗吸膜式)技术,获得了间隙水中PO43--P的垂向分布特征,PO43--P浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势.福保湾间隙水PO43--P浓度同沉积物L-P含量具有显著正相关性(α=0.05),但Fe/Al-P、Ca-P、org-P和TP含量未发现有明显的相关关系.

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅱ.内源氮释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源氮释放的控制效果.研究结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中有机质含量与孔隙水中NH4+含量.在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的NH4+通量分别为5.3至18.6mg/(m2·d)与-9.4至67.5mg/(m2·d),疏浚柱沉积物-水界面的NH4+通量总体上低于未疏浚对照的通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年5-12月疏浚柱沉积物-水界面NH4+释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的NH4+的释放潜力低于未疏浚对照沉积物.研究结果表明,在外源得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源氮负荷有效的技术手段.

滇池福保湾间隙水氮磷分布及其与底泥微生物和磷酸酶相互关系

在滇池福保湾不同区域应用Peeper(渗析膜式)技术,分析了底泥间隙水NH4+-N、PO43--P的垂向分布特征和近表层10cm内底泥的微生物活性(FDA)、碱性磷酸酶活性(APA),并对它们之间的相互关系进行了统计分析.结果表明,NH4+-N和PO43--P浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降趋势,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的潜在危害;底泥有机质(Loss-on-Ignition,LOI)、APA和FDA活性也有从表层底泥向下层逐步降低的趋势.在空间分布上,NH4+-N、PO43--P浓度变化为河口区>湾心区>西部沿岸区>东部沿岸区,与沉积物中LOI、APA和FDA活性的大小顺序基本相同.间隙水NH4+-N浓度与表层10cm内底泥的APA和FDA活性具有显著正相关性(α=0.01),PO43--P浓度与底泥APA和FDA活性具有负相关性,但相关系数很低.

磷对超积累植物——东南景天生长和积累锌的影响

通过溶液培养试验 ,探讨了东南景天植株体内磷锌相互关系 .结果表明 ,在一定范围内供磷 ( 0 5— 2 0mmol·L- 1)能明显促进东南景天的生长 ,显著提高叶片、茎和根的生物量 .适当的增磷 ( 0 5— 1 0mmol·L- 1)极显著提高东南景天叶片、茎的锌含量和地上部的锌积累量 ;高磷 ( 2 0mmol·L- 1)则降低地上部的锌含量和积累量 .无论在何种磷锌水平处理下S(地上部的锌积累量 ) R(根系的锌积累量 )比值始终大于 1,表明在东南景天植株体内可能存在明显的“增磷诱导锌需求 (Phosphorus inducedzincrequirement)”现象 .从植物修复角度来说 。

稀土在植物抗逆中的生理作用

论述了近年来关于稀土元素在植物抵抗干旱、高温、低温、盐渍、病虫害、重金属污染等逆境中的作用。稀土元素在植物抗逆中可能的生理作用机制为:稀土离子与细胞膜上的磷脂结合,调节钙代谢,改变细胞膜的通透性和稳定性,提高细胞膜的保护功能;稀土离子能提高植物体内的保护酶活性,减少自由基积累,增强植物的抗逆性。

研究植物根系分泌物的方法

文章对植物根系分泌物的定义、组成、分类、影响因素和分泌部位,根系分泌物的收集、分离及鉴定方法进行了概述,并对此问题的今后研究方向作了展望。

太湖沉积物铁形态分布特征及磷铁相关性分析

通过对太湖藻型湖区、草藻过渡型湖区、草型湖区柱状沉积物进行铁的形态分级分析沉积物中不同提取态磷铁含量,获得不同形态铁的空间分布特征.结果表明:沉积物总铁含量藻型湖区31.57mg/g(SD=8.51)>过渡型湖区30.34mg/g(SD=11.97)>草型湖区25.25mg/g(SD=4.59),不同湖区沉积物中铁形态的含量依次为可还原(晶型)铁氧化物Fe_(ox2)>碳酸盐铁Fe_(carb)>易还原(无定形)铁氧化物Fe_(ox1)>低活性硅酸铁Feprs>磁铁矿Femag>可吸附性Fe(Ⅱ),Fe_(carb)、Fe_(ox1)、Fe_(ox2),3种铁形态属于高活性铁Fe(III),含量为7.79,6.16,8.18mg/g,分别占总铁含量的28.56%,21.54%,29.53%,表明高活性铁(III)是沉积物中最主要的铁形态;沉积物中各提取态磷含量大小比较为NH_2OH·HCl-P>MgCl_2-P>NaAc-P>Na_2S_2O_4-P>浓HCl-P>(NH_4)_2C_2O_4-P,含量较高的MgCl_2-P(0.067mg/g)、NaAc-P(0.061mg/g)、NH_2OH·HCl-P(0.068mg/g),分别占总提取磷的35.28%、31.97%和22.55%,是沉积物铁分级提取态磷中最主要的形态.磷-铁相关性分析表明,二者之间呈显著的正相关(P<0.05),进一步从铁形态分级角度证实铁是沉积物內源磷释放的关键因子.