不同农业利用方式对土壤重金属累积的影响及原因分析

【目的】探讨不同农业利用方式下土壤中重金属的累积及其影响要素,制定有效降低土壤中重金属含量的技术和策略。【方法】系统采集了吉林省四平市部分区域内设施菜地、露天菜地、大田玉米地及林地4种土地利用类型的148个样品,分析了其Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb、Zn等重金属的含量,并进行了相应的调查。【结果】在研究区域内,不同利用方式对土壤中Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的含量有较大的影响,平均含量顺序均为:设施菜地>露天菜地>大田>林地,但对Pb含量的影响不显著。4种土地利用方式中,以设施菜地中Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的累积最多,其次是露天菜地、大田玉米地,林地未出现累积。研究的7种重金属元素中以Cd的累积较严重,其次是Cu。其中设施菜地的Cd含量平均达0.467mg·kg-1,超过了《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中II级标准(0.3mg·kg-1,6.5<pH<7.5),也相当于自然状态下林地Cd含量平均值的5.2倍;但4种利用类型中其它重金属含量的平均值均低于国家II级标准。分析认为,与土地利用年限相比,农用化学品、特别是肥料的质量和数量是导致不同利用方式下土壤重金属含量差异的重要原因。【结论】土地利用方式对Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的累积具有显著影响,其中以设施菜地累积较显著,避免重金属含量较高化肥、有机肥和农药的施用是防止土壤重金属累积、促进土壤健康和可持续利用的重要保障。

腐植酸与Cd、Zn的络合特性研究

通过离子交换平衡法测定了胡敏酸的2 个不同分子量分级组分及富里酸与Cd 、Zn 络合反应的稳定常数及配位数,结果表明:随着腐植酸芳构化程度的提高,其与Cd 、Zn 的络合物的配位数及稳定常数也逐渐提高;当胡敏酸的分子量为48339 时,其对Cd 、Zn 的络合物稳定常数log K 值分别为5-20 和4-81 ,配位数分别为1-26 和1-15 ;而当分子量增加为78180 时,logK 值分别为5-68 和5-37 ,配位数分别为1-32和1-26 。富里酸镉、锌的稳定常数( 分子量为2300) 分别为4-44 和4-42 ,配位数分别为1-29 和1-30 。这些结果表明,就减轻污染土壤中Cd 、Zn 对植物的危害而言,施用厩肥等芳构化程度较高的有机物比芳构化程度低的更为有效。

低剂量^(60)Coγ射线辐照对白菜苗期酶活性及同工酶的影响

本文报道白菜（ＢｒａｓｓｉｃａｃｈｉｎｅｎｓｉｓＬ．）种子经低剂量γ射线辐照后，苗期植株体内抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性及过氧化物酶同工酶、酯酶同工酶酶谱的变化。多照后白菜幼苗的抗坏血酶氧化酶、多酚氧化酶活性提高，过氧化物酶同工酶、酯酶同工酶酶谱发生变化，但辐照对白菜幼苗过氧化氢酶活性的影响表现有高有低。这些变化的总效应可能是促使植物抗性增强，刺激生长，促进发育，提高产量的重要原因。

高锌土壤上春小麦对^(65)Zn的吸收分布及其根际效应

利用６５ Ｚｎ 示踪法研究了高锌土壤春小麦对外源６５Ｚｎ 的吸收和６５ Ｚｎ 在小麦各器官中的累积分布。结果表明：外源６５ Ｚｎ 在小麦各器官的分配顺序为：茎叶＞ 籽粒＞根＞ 颖壳；６５Ｚｎ 在小麦各器官的比活度顺序为根＞ 籽粒＞ 颖壳≥茎叶；６５Ｚｎ 从土壤向小麦各器官的转移系数为：根＞ 籽粒＞ 颖壳≥茎叶。随着外源６５ Ｚｎ 浓度增加，小麦植株吸６５Ｚｎ 量及小麦籽粒中６５ Ｚｎ 量增加，６５ Ｚｎ 在小麦根部的分配比例也随之增加。小麦根际土对６５Ｚｎ 有富集作用。

山东寿光农业利用方式对土壤砷累积的影响

对山东省寿光市不同农业利用方式下土壤砷的累积状况进行了调查.结果表明,寿光市农田土壤砷平均含量为9.63mg.kg-1,最高值为15.15mg.kg-1,以山东省当地的土壤背景值(9.3mg.kg-1)为基准,有53.1%的样本出现了砷富集现象.所调查地区土壤砷含量的空间分布为西、东、北部较高,中部居中,南部最低.不同农业利用方式下土壤砷含量呈现出明显差异,按由高到低顺序排列为小麦/玉米地>棉花地>设施菜地>露天菜地,分析呈现这种规律的原因发现,土壤砷含量的差异除了受当地土壤砷背景值影响外,还不同程度地受农业活动的影响.随着设施菜地种植年限的增加,土壤砷含量呈增加趋势.猪粪和鸡粪中的砷可能是设施菜地土壤砷累积的重要来源,施用豆肥可在一定程度上减少土壤砷的累积.

不同施肥模式对设施菜地细菌群落结构及丰度的影响

【目的】研究设施菜地不同施肥处理下细菌群落结构和丰度的变化。【方法】利用16S rRNA基因的末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)技术与实时荧光定量(Real-time)PCR相结合的方法,研究了不施肥(CK)、1/2量氮磷钾化肥+1/2量有机肥(1/2 MNPK)、氮磷钾化肥+有机肥(MNPK)、有机肥(M)、氮磷钾化肥(NPK)5种不同施肥处理对土壤中细菌群落结构和丰度的影响。【结果】147个阳性质粒测序结果显示设施菜地土壤中细菌主要包括厚壁菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门、蓝藻门、硝化螺旋菌门及浮霉菌门10个门。其中变形细菌(26.53%)、拟杆菌(14.97%)和放线细菌(10.88%)是优势菌,共52.38%。Shannon-Wiener、Simpson’s diversity、Margalef指数均是在1/2 MNPK处理下0—20 cm表层土壤中达到最高,分别为3.14、0.945、4.31,Evenness指数则以NPK处理0—20 cm土层最高,为0.941。不同施肥处理细菌的主要类群种类及丰度明显不同。RDA分析显示pH(P=0.002)和有机质含量(P=0.006)是造成群落结构差异的主要原因。定量PCR结果显示1/2 MNPK处理下0—20 cm和20—40 cm土层中细菌的16S rRNA基因丰度最高达5.26×109和4.96×109拷贝数/g,比CK处理增加90.8%和197.5%。【结论】施用有机肥处理的土壤中细菌的优势种群明显不同于单施化肥和不施肥,适量化肥和有机肥配合施用(1/2 MNPK)可以显著增加土壤中细菌的丰度。

山东寿光不同种植年限设施土壤的酸化与盐渍化

以山东寿光不同种植年限设施菜地为对象,研究并分析了土壤的酸化与盐渍化状况,结果表明:设施菜地土壤pH值平均为6.86,全盐含量为2.47g.kg-1,与露天菜地、自然土相比有较明显的酸化与盐渍化现象;设施菜地在连续种植0-12.7a间,土壤pH值随种植年限增加而降低,12.7a后则出现随种植年限增加而升高的现象,土壤全盐含量则表现出与pH值相反的变化趋势,其发生变化的转折年限约为8.4a;设施土壤中的Na+,Mg2+,Cl-,SO24-含量随种植年限的变化均表现出与土壤全盐量相同的趋势,且与种植年限的相关性均达到显著水平,这4种离子含量的变化可能是导致土壤全盐量随种植年限变化的重要原因;从土壤盐分离子组成来看,设施菜地土壤主要以SO42-、Cl-、Ca2+为主,分别占全盐量的62.4%、10.6%、9.3%,设施菜地中SO24-、Cl-、Mg2+、Na+含量与全盐量均呈极显著相关,其中相关性程度最大的为SO24-(r=0.9291)和Mg2+(r=0.7224)。设施菜地中SO24-含量与pH值变化存在极显著相关(r=-0.5508),其大量累积可能是造成调查区域设施土壤酸化的重要原因。

减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响

为探明洞庭湖区旱地生产中的氮磷盈余问题,利用在该区域连续两年的玉米油菜轮作田间小区试验,研究了常规施肥[玉米：400 kg（N）.hm 2,90 kg（P2O5）.hm 2,135 kg（K2O）.hm 2;油菜：180 kg（N）.hm 2,65 kg（P2O5）.hm 2,60 kg（K2O）.hm 2]、常规施肥减氮15%、减氮30%、缓控释肥减氮30%＋减磷20%、常规施肥减磷20%共5个处理下,玉米和油菜产量、氮磷肥利用率、氮磷径流损失量以及土壤氮磷养分的变化。结果表明,在研究区域现有施肥水平下（常规施肥）,减量施肥对玉米和油菜产量没有显著影响;缓控释肥减氮30%＋减磷20%处理下玉米和油菜对氮磷养分的利用率显著提高,其中氮素利用率较常规施肥处理两年平均提高7.96%和4.89%、磷素利用率提高2.02%和2.56%;同时,减量施肥各处理下氮磷径流损失量与常规处理比较,分别减少3.54%~29.36%和7.14%~35.71%;试验期内,减量施肥下土壤全量氮磷及硝态氮含量与常规施肥处理无显著差异。根据本研究结果,各施肥处理中,以缓控释肥减氮30%＋减磷20%处理效果更佳。研究结果可以为该地区旱地作物合理施肥、区域农业面源污染防控和洞庭湖区水环境保护提供参考依据。

施肥对设施菜地土壤硝态氮累积及pH的影响

在甘肃武威市设施栽培条件下,通过田间小区试验研究了不同施肥量及肥料种类(化肥、有机肥、有机+无机)对设施土壤硝态氮累积、硝态氮在土壤剖面运移及土壤pH值变化的影响。结果表明:施氮量和肥料种类对土壤硝态氮的累积和淋溶均有较大的影响,随施氮量的增加,土壤剖面硝态氮累积量增加,其中对0～20cm土层硝态氮累积量的影响最为显著;在同等施氮量时,单施无机肥处理(NPK)、有机无机肥减半配施处理(1/2MNPK)、单施有机肥处理(M),在40～150cm土层硝态氮的累积量分别为267.33、211.94、125.72kg.hm-2,表明只施用化肥较有机肥、有机肥与化肥配施更易造成土壤硝态氮淋溶并在深层累积。将农户习惯施肥量(MNPK)减半后施用(1/2MNPK)对蔬菜产量没有影响,并且显著减少了硝态氮在土壤中的累积,表明当地农户设施栽培肥料施用量过高,不仅造成肥料利用率低,栽培成本高,还可能给地下水位较浅的地区带来环境污染的风险。此外,土壤硝态氮含量与pH值呈极显著负相关关系,表明硝态氮在土壤中大量累积会造成土壤pH值的下降。

山东寿光不同利用方式下农田土壤有机质和氮磷钾状况及其变化

通过对山东省寿光市不同利用方式下土壤相关性质的比较,探讨了农田土壤有机质和氮磷钾含量状况,并分析了设施菜地种植年限与有机质、全量氮磷含量的相互关系。研究结果表明:山东寿光农田土壤有机质和全量氮磷含量与第二次土壤普查时比较均有较大幅度增加,其中以设施菜地增加幅度最大,分别达120%、160%和364%,但全钾含量的增加幅度很小、仅为17.5%;不同利用方式比较,设施菜地土壤有机质、全氮、全磷含量均明显高于露天菜地、小麦/玉米地及棉花地,而全钾含量则低于小麦/玉米地和棉花地;从养分含量的分级结果看,设施菜地有机质、全量氮磷钾含量主要分布于>20g.kg-1、>1.2g.kg-1、>1.0g.kg-1、20～25g.kg-1的级别中;设施菜地种植年限与土壤有机质、全量氮磷含量变化间有显著相关性,且均可用Y=a+bX+cX2的形式来表示,即随种植年限增加,有机质与氮磷含量首先呈逐步增加的趋势,并分别在第9.6年、8.9年和11.4年时达到最高值,之后则有随种植年限延长而下降的趋势。

施肥对设施菜地氨氧化细菌群落和丰度的影响

以甘肃武威设施菜地为对象,采用amoA基因末端限制性片段多态性分析（PCR-TRFLP）技术与实时荧光定量PCR（Real-time PCR）相结合的方法,研究了不同施肥处理下土壤中氨氧化细菌群落组成和丰度的变化。结果表明：设施菜地中氨氧化细菌的优势种群均为Nitrosospira cluster 3属,亦含有少量Nitrosomanas cluster 7属。定量PCR分析发现在当地农民习惯施肥用量一半的处理下（1/2MNPK）,0~20cm和20~40cm土层中氨氧化细菌的丰度最大值分别为每克干土9.95×107、6.65×107拷贝数,比不施肥处理增加了105.0%和315.3%。施肥类型、土壤层次均是导致氨氧化细菌群落结构和丰度变化的重要因素。研究结果对进一步探讨设施栽培条件下氨氧化细菌的功能、环境适应机理及其在土壤氮素循环中的作用等,均具有较大的参考意义。

山东寿光不同农业利用方式下土壤铬的累积特征

为探讨不同农业利用方式下土壤中重金属铬含量状况及其空间分布趋势,按照基本等距离采样的原则,在山东寿光蔬菜种植基地采集土壤样本进行相关分析,并在此基础上探讨了设施菜地中铬含量随着设施种植年限的累积特征。结果表明,山东寿光农业土壤中铬含量均值为51.17mg·kg-1,与山东省土壤铬背景值66.0mg·kg-1比较,发现其中9.7%的样本含量超过背景值,但均未超过国家土壤环境质量Ⅱ级标准(GB15618—1995);将4种不同农业利用方式比较,发现设施栽培模式下土壤铬含量最高,达53.04mg·kg-1;其后依次为普通农田、露天菜地和对照。同时,研究区域内土壤铬含量在空间分布上呈现出外周高中间低的趋势。设施栽培模式下,土壤铬含量随设施年限的增加呈现出一定的升高趋势,局部区域设施土壤铬的年累积速率达2.18mg·kg-1·a-1,导致这种结果的原因可能与含铬量较高有机肥的大量施用等有关。总体来说,研究区域内农田铬含量处于土壤标准正常范围,但从长远看,设施菜地中铬累积的现象不容忽视。

贵阳市城区路侧土壤重金属分布特征及污染评价

研究了贵阳市城区各交通干线两侧表层土壤中重金属的质量分数、空间分布特征及其影响因素.以基线作为参比值,采用地积累指数法对其污染程度进行评价.结果表明:各交通干道两侧土壤中重金属质量分数存在显著差异,除Pb和Cr外,其余重金属质量分数均高于中国表层土壤重金属元素背景值和贵阳市表层土壤重金属元素基线值.整体上,贵阳市路侧土壤尚未受到Pb和Cr的污染,其w(Hg),w(Cd)和w(Zn)已达中度污染甚至强污染水平,同时各路段也受到了不同程度的As,Cu和Ni污染,但并不严重.据调查,路侧土壤中重金属质量分数及其分布格局主要受到燃煤、交通运输、地形及路况、气象因素以及城市建设等的影响.

土壤中砷的形态和生物有效性研究现状与趋势

砷在自然界中分布极为广泛,与人类生活密切相关,在工农业生产活动中得到了广泛应用。但砷是高毒元素,在微量水平上就能对动植物体产生一定危害。砷的危害通过生物有效性予以表达,其生物有效性与其在土壤中的累积量及形态密切相关。本文就砷在土壤中的存在价态、与土壤胶体的结合形态、砷生物有效性及不同形态砷的测定技术与方法等方面进行了简要综述,并对未来相关领域的研究发展趋势作了展望,以期为深入开展土壤中砷形态及其生物有效性研究提供科学参考。

离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及土壤吸附As(V)的影响

选用针铁矿、赤铁矿、水铁矿、水铝矿4种铁铝矿物以及性质差异较大的黑土、紫色土和红壤3种土壤,研究离子强度和磷酸盐对其吸附As(V)的影响。结果表明,在0.01、0.1、1mol.L-13种离子强度下,矿物和土壤对As(V)的吸附量无明显差异或随离子强度增大而增大,其对砷的吸附以专性吸附为主。磷酸盐对矿物和土壤吸附砷的影响与其添加顺序及摩尔浓度比有关。水铝矿和水铁矿在这3种添加顺序下的砷吸附量无明显差异,仅在P/As摩尔比较大时表现出下降趋势;而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上,先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时,且砷吸附量随P/As摩尔比的增加而逐渐下降。在黑土、紫色土和红壤上,先添加砷比先添加磷或两者同时添加时的砷吸附量均要高,尤其是在紫色土上。随P/As摩尔比升高,土壤对砷的吸附量表现出下降趋势。

外源砷在土壤中的老化及环境条件的影响

砷及重金属元素从环境进入土壤后,其可浸提性、可交换性、生物有效性或毒性均会随时间的延长而缓慢变化,即发生所谓的"老化"。本文对外源砷进入土壤后老化的过程、影响因素、机理等进行了较系统探讨,可为相关研究提供参考。

氮锌硒肥配合施用对白三叶的固氮作用与氮转移的影响

在湖北省宜昌县百里荒草场山地黄棕壤上配合施用氮锌硒肥 ,研究其对混播白三叶、混播黑麦草及单播黑麦草的干重及混播白三叶的固氮作用和氮转移的影响。试验结果表明 :1氮锌硒肥配合施用 ,混播黑麦草的干重均高于相应处理的单播黑麦草 ,混播牧草和单播黑麦草干重最高的处理都是 N4 6Zn0 Se5,其干重分别为 2 5.38g/盆和 1 9.93g/盆。 2施氮对混播白三叶、混播黑麦草及单播黑麦草的生长有明显的促进作用 ,施锌、硒对混播白三叶、混播黑麦草及单播黑麦草的生长作用不明显。 3混播白三叶氮素的主要来源是固氮作用 ,占全氮产量的 57.60 0 %～ 77.2 58%。 4混播白三叶固定氮的转移量只占混播黑麦草的全氮产量的 0 .31 6%～ 1 2 .2 51 % ,通过正交方差分析发现 ,适量氮肥 ( N30 mg/ kg)促进固定氮的转移 ,高量氮肥 ( N4 6mg/ kg)抑制固定氮的转移。

贵阳市城区土壤重金属分布特征及污染评价

调查了贵阳市不同功能区表层土壤中重金属含量及其分布特征,以基线为参比值,采用Hakanson潜在生态危害指数法对重金属的潜在生态风险进行了评价。结果表明,贵阳市城区土壤重金属(Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn)主要来源于工业、交通以及燃煤等活动,其平均含量分别为0.108、0.320、20.53、22.17、35.71、64.87、48.65、217.90mg/kg,除Cr外,均显著高于相应基线。工矿区土壤中Pb、Zn含量显著高于其他功能区(p<0.05)。Hg和Cd是主要的生态危害因子,其污染已达强生态危害水平,其余均显示为轻微生态危害水平;不同功能区土壤重金属污染均已达强生态危害水平,且污染程度依次是:商务区>工矿区>文教区>居民区>城市绿地>交通区。

植物根系强化黄土土层化学风化速率的作用

黄土的风化主要为植物群落根系的物理作用及其所引起的生物化学作用。利用原状土柱淋滤实验装置及大型挖掘剖面壁法,在陕北黄土丘陵沟壑区进行野外实验研究,定量分析了林、草和农地土壤化学风化的剖面特征及动力学过程。研究结果表明,黄土土层的化学风化具有明显的垂直剖面分异特征,即风化速率随土层深度增加而递减。土壤化学风化的动力学过程可划分为急剧减小和稳定状态两个阶段。不同植被类型土壤风化速率及主导风化矿物组合类型的剖面差异主要受制于直径≤1mm的须根在剖面中的缠绕分布特征。植物根系对土壤风化作用的强化效应为油松林群落>白草群落;油松林群落和白草群落根系显著提高矿物风化速率的稳定土层深度范围分别为0～45cm和0～30cm,有效根密度分别在17根/100cm2和60根/100cm2以上。

基于GPS不同测量间距的DEM地形信息提取沟蚀参数对比

GPS技术正在成为一种快速高效研究沟蚀发生演变的手段。但由于GPS测量间距的影响,从建立的不同尺度DEM上获取的地形信息存在很大的不确定性,影响沟蚀研究的准确性。本文以长江上游西昌地区马家松坡小流域作为试验样区,利用RTK-GPS技术,按测量间距3,5,10 m和20 m等4种空间尺度对小流域的地形进行测量,基于A rcG IS 8.2地理信息系统软件,建立相关尺度的栅格DEM,提取地面坡度、剖面曲率以及沟壑密度等地形信息。研究结果表明,随着测量间距的增加,从DEM上提取地面平均坡度、平均剖面曲率和沟壑密度均呈显著线性递减趋势,5 m的测量间距是长江上游地区描述地形的理想尺度,可以满足研究冲沟和切沟的需要,而3 m及3 m以下的测量间距适用于细沟、浅沟的研究需要。我们的研究结果对应用GPS技术,实现高精度快速确定地表沟蚀过程方面具有重要意义。