籽粒苋对土壤中镉的耐性和积累特征

籽粒苋是一种生物量大、易栽培的镉(Cd)富集植物,具有作为Cd污染土壤修复植物的潜力.比较了两个基因型籽粒苋(K112和R104)的耐Cd性特征,土壤Cd污染浓度范围是0～50mgkg-1,生长60d收获.结果表明,籽粒苋K112(Amaranthus hypochondriacus L. Cv.‘K112’)与R104(A. hypochondriacus L. Cv.‘R104’)生物量随土壤中Cd浓度的增加而逐步下降,在土壤中Cd浓度<16mgkg-1时,其生物量积累没有受到明显的影响.在本试验最高Cd浓度条件(50mgkg-1)下仍可生长,但生物量显著下降.两种籽粒苋叶中Cd含量随土壤中Cd浓度增加而快速上升,在土壤Cd浓度为16mgkg-1时,叶内Cd浓度分别达120.63和109.96mgkg-1(DW),达到超富集植物的临界标准.Cd在植物体内的分布特征为叶>根>茎.籽粒苋两个品种相比,K112吸收Cd的能力大于R104,尤其是在高Cd浓度时,两种籽粒苋对Cd的绝对提取量相似,并随土壤Cd浓度的上升而快速增加.籽粒苋K112和R104对土壤中的Cd具有很强的耐性和积累的能力,可作为Cd污染土壤的修复植物.

不同作物与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响

采用盆栽技术,研究了7种间作作物对玉米吸收积累镉(Cd)的影响.结果表明,多数间作作物对玉米生物量没有明显影响,只有扁豆对玉米生长有较明显的抑制作用,使玉米生物量降至对照的67.8%.间作豆科作物大幅提高玉米的Cd积累总量,其中鹰嘴豆的作用最为明显,使玉米对Cd的累积量增加1倍以上.7种间作植物对Cd也有不同水平的吸收,其中,油菜与籽粒苋可在地上部大量积累Cd(油菜地上部Cd浓度达53.9mg·kg-1,籽粒苋达51.0mg·kg-1),且籽粒苋根的Cd含量高达91.8mg·kg-1(土壤Cd为3mg·kg-1).间作植物与玉米对Cd的吸收具有不同的交互作用特征,豆科作物在自身较少吸收Cd的条件下,显著提高了玉米对Cd的积累;籽粒苋在自身大量累积Cd的同时,一定程度上抑制了与其间作的玉米的Cd累积量;油菜地上部分吸收较多的Cd,但降低了玉米地上部分Cd含量.研究表明,如果将玉米作为大生物量的Cd污染修复植物来应用,可将其与豆科植物间作,以提高Cd清除效率;籽粒苋与油菜具有大量积累Cd的能力,可作为Cd污染土壤的修复植物.

施肥对两种苋菜吸收积累镉的影响

通过盆栽试验,研究了生长在5 mg/kg镉(Cd)污染土壤中的两种苋菜(红苋(Amaranthus Paniculatus L.)和绿苋(Amaranthus Paniculatus L.))在3种施肥处理下(N、NP和NPK)的生长状况和对Cd的吸收积累情况。结果表明,两种苋菜能够在污染土壤中正常生长,各器官中叶Cd含量最高,范围为124.1—225.9 mg/kg;根中次之,范围为57.1—100.6 mg/kg;茎中最低,范围为56.2—87.6 mg/kg;富集系数高达22.4—40.2。施加N,NP,NPK肥对两种苋菜器官中的Cd含量和生物量有显著影响。其中,施加NPK肥使红苋和绿苋的生物量分别达到不施肥(对照)处理的3.5和3.2倍,单株提取Cd的总量是对照3.2和5.0倍。综上表明,两种苋菜(红苋和绿苋)具有生物量大、易栽培、施加NPK肥能够大幅增加生物量的同时不减少器官对Cd的吸收等优点,作为Cd污染土壤的修复植物有巨大应用前景。

改性明矾浆对土壤中镉、铅可提取性的影响研究

为探讨不同改性明矾浆能否作为修复中、低度Cd和Pb污染土壤的重金属钝化剂,采用土培实验研究了不同改性明矾浆和系列添加浓度对污染土壤中可提取态Cd和Pb含量的影响。结果表明:土壤中可提取态Cd和Pb的含量随明矾浆添加量的增大和钝化时间的延长而降低,其中同等钝化剂添加量条件下,热碱改性明矾浆钝化土壤中Cd和Pb的能力优于其他三种明矾浆,如添加浓度为5.0%,放置时间为16周的热碱改性明矾浆处理,其可提取态Cd和Pb含量分别为1.04、19.87 mg·kg-1,与对照相比(可提取态Cd和Pb含量分别为2.12、50.8 mg·kg-1),降幅分别为51%和60.9%,均达到显著水平(P<0.05)。扫描电镜和比表面积测试结果证实,原明矾浆经过热碱改性后其粒径变小,比表面积增大,增加了明矾浆与污染物的接触面积,使其与重金属的吸附固定能力有所提高,可以有效降低土壤中重金属Cd和Pb的可提取态含量,从而降低其生物有效性。

石灰与磷肥对籽粒苋吸收镉的影响

籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)是我国广泛栽种的牧草,但具有富集重金属Cd的特性,探讨减少其吸收镉的方法技术,可以降低人畜受害风险。研究利用温室盆栽方法,比较了施用磷肥和石灰对降低籽粒苋Cd吸收量的影响。于含镉5mg·kg-1的污染菜园土中,以粉末形式加入3g·kg-1Ca(OH)2,或以液态形式加入磷肥(0.326g·kg-1Ca(H2PO4)2)至P浓度80mg·kg-1,该施用量为农业应用常规水平。播种籽粒苋,于60d后收获,测定相关参数。结果表明,施用石灰使土壤pH上升1.7单位,土壤有效Cd下降至极低水平,从而大幅降低籽粒苋Cd吸收量,较对照下降约56%,但施石灰也使土壤供磷量下降,使籽粒苋的生物量也减少了约一半。施用石灰后,土壤的Ca与K供应量以及籽粒苋体内Ca与K含量均明显增加,Ca、K与Cd形成的竞争吸收也是施用石灰后籽粒苋Cd含量下降的一个原因。本地菜园土含有较高的有效磷,以常规农业磷肥施用量施用磷肥对籽粒苋吸收Cd没有明显影响,对生物量也没有明显影响,但适当提高施用量预期会有一定的效果。因而,对广州地区菜园土,使用合理的石灰施用量,可有效降低籽粒苋Cd吸收量。

重金属污染土壤的植物修复技术的问题及对策

重金属污染土壤的植物修复技术被认为是一种绿色、生态友好的土壤修复技术。对植物修复的低效率、二次污染风险及高成本三个不利因素进行系统的阐述,针对上述三个缺点提出相应的对策,并对其在重金属污染土壤修复中的应用进行可行性分析。

有机-无机型钝化剂对水稻土镉钝化效果研究

为了降低水稻土镉(Cd)生物有效性,确保水稻安全生产,采用纯土培和盆栽试验,通过研究不同改性方法、配比条件及施用量下山核桃壳及矾浆对土壤Cd钝化效果的影响,研发了一种有机-无机型Cd钝化剂及其施用方法。结果表明,山核桃壳对Cd的吸附能力显著高于矾浆。山核桃壳和矾浆经0.5 M草酸和1 M NaOH加热改性后,Cd最大吸附量分别提高了30%和233%。淹水条件下,改性后的山核桃壳和矾浆按照85%和15%的比例制备的有机-无机型钝化剂可使水稻土醋酸提取态Cd含量降低49.8%。此外,山核桃壳与矾浆按此比例混合后,山核桃壳的分解速率降低,120 d内固定土壤Cd的效果持续稳定。水稻种植前,将该钝化剂按1.0%的添加量(v/v)与Cd污染土壤(Cd<2 mg·kg^(-1))充分混匀,收获的稻米中Cd含量降低了52.1%。本研究结果为山核桃壳、矾浆复配运用于稻田土壤Cd污染的钝化修复提供了一定的理论依据。

氮硅互作对水稻营养和产量的影响

为氮硅合理配施提供充分的理论依据,通过小区试验研究了氮硅互作对水稻营养与产量的影响。结果表明,施硅可明显增加穗实粒数与千粒重,而施氮可明显增加有效穗数,氮硅配施可以提高水稻产量。增施硅肥可明显提高土壤有效硅含量,而施氮明显降低了土壤有效硅含量。施氮对水稻各时期氮磷钾含量提高有促进作用,而施硅则影响不显著。说明氮硅配施具有相互平衡作用,中氮水平下(180kg/hm2)配施SiO230kg/hm2水稻营养较为均衡,产量最高。

丛枝菌根真菌对金叶六道木镉吸收及根际真菌群落结构的影响

为明确丛枝菌根(AM)真菌对促进绿化苗木镉(Cd)吸收的影响,通过盆栽试验比较接种不同AM真菌对12种绿化苗木Cd吸收的差异,并进一步分析接种对金叶六道木根际微生物数量和AM真菌群落结构的影响。结果表明,12种绿化苗木,加Cd处理6个月后,其叶片浓度的变化范围为0.25~2.59 mg·kg^(-1)。接种AM真菌处理组的叶片Cd含量均高于不接菌处理组。相比未接种,接种AM2摩西球囊霉(BGCAM00164)后金叶六道木叶片中Cd含量增加147.9%,故选择金叶六道木进行后续研究。接种AM212个月后,金叶六道木的根、枝、叶Cd浓度分别为164.7、22.86和10.57 mg·kg^(-1),为不接菌处理的2.64倍、2.06倍和1.76倍,全株总Cd含量达5078μg·株^(-1),显著高于不接菌对照(1745μg·株-1)。相比不接菌对照,接种AM2后降低了转移系数,将其更多吸收的Cd固定在根内,从而减少对植株的损害。接种AM真菌增加了AM真菌PLFA生物量,但降低了根际土壤微生物细菌和真菌PLFA生物量。所有样本中丰度较高的AM真菌为球囊霉科(Glomus)、类球囊霉科(Paraglomus)和原囊霉科(Archaeospora)。球囊霉科占总AM真菌的55%以上,是金叶六道木根际的主要优势种群。接种AM2后球囊霉丰度显著增加,由对照的61.8%上升至77.4%,但AM真菌的整体多样性和丰富度则表现为下降。接种AM1后类球囊霉科丰度显著增加,由对照的13.1%上升至17.8%,但球囊霉丰度无显著变化。主成分分析结果表明Cd和AM真菌接种可以改变金叶六道木根际AM真菌群落结构。总体而言,接种AM真菌(摩西球囊霉)能提高金叶六道木对土壤重金属Cd污染的修复效率,其联合修复技术可扩展Cd污染土壤植物修复的应用范围。

农业废弃物育苗基质对红叶石楠氮磷径流流失的影响

将农业废弃物作为基质的主要原料进行育苗是目前处置废弃物及促进苗木生长的双赢措施,但前期研究并未关注农业废弃物对苗木生长期间氮磷流失的影响。选用2种育苗基质,通过建设野外径流场,研究传统基质1(木屑与水洗牛粪等组成)与新型基质2(腐熟枝叶与山核桃壳等组成)育苗条件下,容器苗氮磷流失通量与红叶石楠生长情况。结果表明,施肥后1个月是控制苗木氮磷流失的关键时期,2种基质育苗条件下,TN、NH4+-N与NO3–-N径流流失通量无显著性差异,但基质2中TP与PO34-流失通量显著高于基质1。红叶石楠生物量表现为基质2显著大于基质1。因此,新型育苗基质可作为传统基质的替代品,投入到大规模的红叶石楠育苗生产中,但须对氮磷特别是磷素用量进行控制,以减少苗圃氮磷流失。

施氮对高肥力稻田氮肥利用率及土壤-水体铵氮损失的影响

研究稻田不同施氮量下的农学效率和环境效应,对水稻高效优质环境保护型生产和合理施肥具有重要意义。在平湖稻区研究了不同施氮下水稻边际利润、最佳经济施肥量以及不同时期氮素利用率、土壤固定态铵、碱解氮及田面水铵氮浓度的动态变化。结果表明,当地水稻最佳经济施肥量为235kg N/hm2;施氮225kg/hm2时当季氮肥利用率仅为31.2%。土壤固定态铵以及碱解氮含量均在水稻生长时期内逐渐下降,但随施氮量的增加而增加。低氮处理促使土壤固定态铵含量有较大增幅,而高氮处理则使土壤碱解氮含量有较大增幅。在水稻不同生长时期的施肥后一个星期内,高于225kg N/hm2处理田面水NH4+-N急剧上升而后急剧下降;而75,150kg N/hm2处理田面水NH4+-N一直低于2mg/L。可见,浙北地区氮肥施用量保持在225kg/hm2为宜,过量施氮(超过225kg/hm2)将超过水稻的正常生长需求,造成土壤固铵量饱和,引起土壤碱解氮含量急剧上升,并导致田面水NH4+-N含量急剧上升。

DMPP减少稻田土壤氮素损失的研究进展

以追求高产为目标的过量施肥不仅造成养分资源的浪费,而且由于养分流失导致对周边水体的污染。利用硝化抑制剂与氮肥配施被认为是减少农田氮素损失,提高氮肥利用率的有效途径。本文以新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)为研究对象,就其特性与优势,结合稻田氮素循环的自身特点,重点介绍了DMPP对稻田氮素损失各主要环节的影响。从DMPP对稻田硝化与反硝化的作用机理、微生物影响及作用效果等方面,综述了其在减少稻田氮素损失、提高氮素利用率,降低农业面源污染风险,促进环境保护方面的作用。同时对目前研究中存在的问题和争议进行了分析讨论,对今后关于DMPP应该深入的研究方向进行了展望。

外源硅素对龙柏和侧柏耐镉性的影响机制研究

本文采用盆栽试验研究不同浓度硅(400、1 000 mg·kg-1)对龙柏和侧柏镉(200 mg·kg-1)耐性的影响。结果表明,400 mg·kg-1硅处理下,2种柏树根际交换态Cd含量均显著降低,且侧柏的降低幅度远高于龙柏。与对照相比,镉处理90 d显著抑制了龙柏和侧柏的生长,400 mg·kg-1硅处理显著缓解了镉对柏树生长的抑制作用,而1 000 mg·kg-1硅处理加重了Cd的毒害效应。硅提高龙柏和侧柏镉耐性机制不同。对于龙柏来讲,施用400 mg·kg-1硅抑制了镉吸收,并显著降低了茎、叶部的镉浓度;而对于侧柏来讲,硅显著提高了叶片中POD和CAT活性,抑制了SOD活性,从而缓解镉胁迫诱导产生的氧化伤害。本研究旨在阐明Si提高柏树Cd耐性机理,并为重度Cd污染土壤上的植被绿化提供理论参考。

滨海涂区水稻黄熟期不同排水时间对土壤盐分及水稻产量的影响

在浙江上虞涂区研究了水稻黄熟期不同排水时间对1 m土层盐分含量、水稻地上部Na含量及水稻产量的影响。结果表明:该时期的稻田土层盐分含量随土层深度的增加而增加。水稻黄熟期排水后,0～80cm土层中盐分含量呈上升的趋势,且排水越早,土层中盐分含量上升的幅度越大,但80～100 cm土层盐分含量变化不显著。黄熟期水稻地上部Na含量随时间的推移而逐渐增高,且排水越早,水稻地上部Na含量增幅越大。以当地常规排水时间(10月7日)为对照,提前排水12 d,水稻产量下降8.2%,而延期排水14 d则可使水稻产量提高18%,同时千粒重和水稻穗实粒数也显著提高,但延期排水29 d与延期排水14 d相比,水稻产量并未显著增加。由此可见,滨海涂区水稻黄熟期延期排水14 d可作为保证水稻稳产的有效技术措施之一。

矾浆在水稻土上的固磷效果及对水稻生长和产量的影响

为研发一种安全有效的农田土壤固磷技术,利用纯土培和盆栽试验方法研究了不同粒径(5、2、0.25和0.15 mm)以及不同施用量(0、0.01%、0.1%、1%、5%和10%)下矾浆对富磷(P)水稻土OlsenP、可溶性铝(Al)、有效硅(Si)、速效钾(K)含量,土壤酶活,水稻地上部K、Si含量及产量的影响。结果表明,矾浆颗粒直径0.5~10μm,比表面积8.73 m^2·g^(-1),富含Al、Si、K等元素。0.25 mm、p H值6.8的矾浆对土壤P素固定能力最优。施入矾浆使土壤Olsen-P含量下降,速效K、有效Si和交换态Al含量增加,且随着矾浆施入量的增加,变幅加大。与对照相比,0.1%的矾浆处理显著提高了水稻地上部Si和K含量,促进了水稻的生长及产量。但5%和10%矾浆处理对土壤酶活、水稻生长及产量均产生不良影响,其原因可能与高量施用使土壤交换态Al含量急剧上升,造成Al毒有关。综上所述,施用0.01%~0.1%矾浆兼具土壤固P和土壤改良效应。本研究为有效控制农田土壤P素流失提供了技术支持。

沼液灌溉对农田土壤及产地环境影响研究进展

沼液富含营养,可作为优质有机肥料灌溉农田,替代部分化肥。作为资源进行再利用,还可降低其本身处理成本。大量研究表明,沼液农田灌溉可通过增加土壤氮磷钾与有机质养分含量、疏松土壤等途径改良土壤,提升土壤肥力,提高农产品的产量与品质。但大量施用沼液对周边土壤与水体环境也存在着一定的污染风险。综述沼液农田灌溉对土壤、地表水和地下水环境影响的研究现状,并展望今后的研究方向,建议开展沼液农田灌溉对区域土壤与水环境污染风险的长期定位监测,构建沼液农田回用风险评估体系,以期为沼液长期可持续性农田回用提供理论参考。

水肥管理对水稻甬优15氮肥利用率和产量的影响

以甬优15水稻为材料,采用田间小区试验,研究了不同灌溉模式(淹灌、干湿交替灌溉)与不同施氮量(156、195、234 kg·hm^-2)对水稻叶片SPAD值、氮肥利用率、产量和土壤耕层理化性质的影响。结果表明:在水稻抽穗期与灌浆期,叶片的SPAD值随水稻施氮量提高而增加。同一施氮量不同水分管理模式的水稻叶片SPAD值差异不显著。相较于淹灌模式,干湿交替灌溉模式下水稻的吸氮量更多,氮肥利用率也更高,同一施氮量下氮肥利用率可提高3.2~5.7百分点。相较于淹灌模式,干湿交替灌溉模式还显著提高了土壤的Eh值与碱解氮含量,但对土壤有机质、有效磷、速效钾含量,及土壤pH值无显著作用。干湿交替灌溉显著提高了水稻的产量,较淹灌模式增产5.9%~6.5%。在试验条件下,干湿交替灌溉的最适施氮量为195 kg·hm^-2。

施用菇渣对盐胁迫下大麦苗期抗氧化酶活性及离子吸收的影响

以浙麦5819为实验材料,探讨施用不同量的菇渣对盐胁迫下大麦鲜重、干重、丙二醛(MDA)含量、矿质离子吸收,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,适量施用菇渣(2%)可显著提高大麦叶片SOD、POD、CAT活性,减轻膜脂过氧化程度,降低MDA含量,从而缓减盐胁迫对细胞的伤害。盐胁迫下,施用不同量的菇渣均可提高植株体内K^+/Na^+、Ca^(2+)/Na^+、Mg^(2+)/Na^+值,这说明施用菇渣可以在一定程度上维持植株体内各离子的均衡。此外,适量施用菇渣(2%)还能促进大麦苗期生长,增加大麦鲜重与干重。

根表铁膜对水稻镉吸收的影响

为了探明根表铁膜对水稻镉吸收的影响,首先从8个水稻品种中筛选出镉低累积品种(丙0203)和高累积品种(绍糯16-72),之后采用水培试验研究了根系活力(根系分泌物)变化与根表铁膜形成的关系,以及外源铁、镉对根表铁膜形成和水稻各部位镉吸收的影响。结果表明,0.05 mg·L-1 Cd处理24 h,绍糯16-72总的Cd吸收量是丙0203的1.73倍,并且绍糯16-72根、茎、叶各部位的镉累积量均显著(P<0.05)高于丙0203。在此基础上,外源添加铁后,绍糯16-72的镉累积量显著(P<0.05)降低,仅为丙0203的59%,且根、茎、叶中镉含量均显著(P<0.05)低于丙0203。温度试验(培养液温度分别为100℃、4℃和25℃)结果表明,水稻根表铁膜的形成与水稻根系活性密切相关,25℃下绍糯16-72的根系分泌物含量和铁膜含量均显著(P<0.05)高于丙0203。外源添加铁和镉后,绍糯16-72的根系活性、根表铁膜含量和铁膜中镉的吸附量增加,且上述指标的增幅均大于丙0203。以上结果表明,根表铁膜的形成可抑制镉向水稻体内迁移。研究结果为通过外源添加铁阻控水稻镉吸收提供了理论依据。

不同粒径腐殖酸颗粒对土壤有效态镉的影响

为探究腐殖酸对土壤有效态镉的影响及其作用机制,利用不同研磨条件下获得的腐殖酸的可溶成分与残渣成分,以吸附试验、电镜扫描、红外光谱分析等手段开展其对土壤Cd吸附,以及土壤pH、有机质含量的影响。结果表明,腐殖酸和滤渣对Cd的吸附曲线可用朗缪尔(Langmuir)吸附模型拟合。相对于腐殖酸,腐殖酸滤渣显著(P<0.05)降低了土壤pH和有效态Cd含量,而相应的腐殖酸溶液活化了土壤Cd。研磨处理后,腐殖酸残渣的比表面积和羧基基团含量增加,而腐殖酸溶液中酚羟基基团含量增加。经研磨处理,减小腐殖酸粒径,可提高腐殖酸溶解率,从而可分别强化腐殖酸可溶性组分和残渣组分对土壤Cd的活化和钝化作用。