石灰与生物炭对污染土壤理化性质、万寿菊生长与镉铅含量的影响

土壤镉铅污染已成为我国主要的环境问题,严重威胁着农业的可持续发展.因此,亟需探索经济、有效的土壤修复技术.采用云南兰坪铅锌矿周边重金属污染的农田土壤开展盆栽试验,研究石灰(2.0 g·kg^(-1))与生物炭(20.0 g·kg^(-1))对土壤理化性质、万寿菊(Tageteserecta L.)生长与镉铅累积的影响.结果表明:(1)石灰和生物炭均显著增加土壤pH、碱解氮含量、株高与生物量,单施生物炭还显著增加土壤速效钾含量,导致植株氮磷钾养分含量降低;(2)石灰和生物炭会降低土壤弱酸提取态镉、可还原态铅的含量,增加残渣态镉铅含量,有效态镉含量分别降低23.4%和17.6%,有效态铅含量分别降低32.4%和21.8%;(3)石灰和生物炭降低万寿菊植株镉铅含量与累积量,植株水溶态镉、氯化钠提取态铅含量降低,残渣态镉、铅含量增加,并显著降低万寿菊镉铅富集系数;(4)石灰和生物炭增加万寿菊菊花产量与叶黄素含量,导致叶黄素提取液的铅含量分别降低37.6%和30.3%;单施石灰导致叶黄素提取液的镉含量降低49.3%.可见,石灰和生物炭能改善污染土壤理化性质,降低土壤镉铅有效性与万寿菊植株镉铅含量,促进万寿菊生长,增加菊花产量,促进重金属污染农田的安全利用.

不同品种荷包豆在云南高寒山地的镉铅累积差异

【目的】为降低高寒矿区荷包豆(Phaseolus coccineus L.)的镉(Cd)和铅(Pb)含量,筛选适合该区域农田种植的低累积、高品质荷包豆品种。【方法】采用云南主栽的10个荷包豆品种,在兰坪矿区周边选取具有代表性的农田进行大田试验,通过测定氮(N)、磷(P)、钾(K)、维生素C、蛋白质、总淀粉及Cd、Pb的含量等指标,分析不同品种间荷包豆的矿质养分、籽粒品质及Cd、Pb累积量差异。【结果】不同品种荷包豆的生物量、矿质养分含量、籽粒品质及Cd、Pb累积特征均存在显著差异。生物量和产量的最大差异分别为3.88倍和1.42倍,籽粒N、P、K含量的最大差异分别为1.42倍、1.48倍和1.40倍,籽粒Cd、Pb含量和累积量的最大差异分别为1.93倍、5.71倍和3.76倍、4.29倍,还原糖、维生素C、蛋白质、可溶性糖、总淀粉含量的最大差异分别为1.98倍、2.09倍、1.43倍、1.31倍、1.42倍。YN10表现出高产(2050 kg/hm^(2))、低Pb(0.17 mg/kg)性状,YN03表现出高产(2048 kg/hm^(2))、低Cd(0.23 mg/kg)性状。相关性分析表明:籽粒Cd含量与叶片N含量以及根、茎、叶K含量呈显著或极显著负相关,与籽粒总淀粉、维生素C含量呈显著或极显著正相关;籽粒Pb含量与蛋白质含量呈极显著正相关。【结论】荷包豆Cd、Pb吸收与矿质养分、籽粒品质密切相关。兼顾籽粒产量、重金属累积量、品质等因素,荷包豆品种YN10和YN03更适宜在兰坪Cd、Pb轻度污染区推广种植。

历史遗留矿区农田土壤重金属输入输出平衡研究

为探究矿区农田土壤重金属输入与输出通量特征,本试验以长江下游某典型遗留硫铁矿区小流域为研究区域,分析研究区土壤重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr)的空间分布特征,并设置监测田块,核算研究区土壤重金属输入与输出通量及构建含量预测模型。结果表明:硫铁矿区小流域土壤重金属污染元素主要是Cd、Cu、Zn,分别有5.88%、33.99%和13.07%的土壤样品超过农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018),水稻籽粒中Cd和Cr超过《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中限量值的点位比例分别为36.00%和13.33%;土壤Cd、Cu、Zn的空间分布呈现上游矿坑周边及下游水库入口处含量高的趋势,且三者间存在显著正相关关系(P<0.01),而Pb和Cr的空间分布与之不同,其中Cr与其他元素呈现负相关关系;根据监测田块核算,研究区Cd、Cu、Pb、Zn、Cr的年输入通量分别为15.62、86.63、292.92、325.89、90.30 g·hm^(-2)·a^(-1),年输出通量分别为2.85、0.32、37.20、196.15、5.94 g·hm^(-2)·a^(-1),土壤重金属呈现不断累积的特征;预测Cd和Cu在未来20 a间含量会明显增加,Pb、Zn、Cr反之。综上,加强上游矿区的水源治理,提倡下游农田科学灌溉,减少灌溉水中Cd等重金属输入是土壤重金属污染源头防控的关键。

不同生草模式下降雨强度对土壤氮磷淋溶特性的影响

为探讨杨梅(Morella rubra L.)林中生草模式和降雨强度对氮、磷淋溶特性以及土壤养分的影响,本试验采用室内淋溶柱法模拟不同林下生草模式[紫花苜蓿(Medicago sativa cv.WL525HQ)单作、鸭茅(Dactylis glomerata cv.Amba)单作和紫花苜蓿-鸭茅混作],研究暴雨和大暴雨强度对淋溶过程(20、40、60 cm)中氮、磷流失以及土壤氮、磷养分的影响。结果表明:生草模式的差异对淋溶氮流失通量有显著影响,紫花苜蓿单作氮流失严重,60 cm处淋溶液中全氮和可溶性氮流失浓度较40 cm处孔隙水增加27%和29%,鸭茅单作能有效降低0~40 cm孔隙水和60 cm淋溶液中全氮和可溶性氮的浓度,60 cm较40 cm处均降低60%左右。生草模式和降雨强度能显著影响磷流失通量,大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作较紫花苜蓿单作、鸭茅单作分别减少70%和60%。相关性分析表明,淋溶液中总氮、可溶性氮、全磷含量与土壤速效氮相关,并且随着降雨强度的增加,生草模式对速效氮的影响增大,大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作后0~40 cm土壤速效氮含量最高为32.6 mg·kg^(-1),到60 cm处3种生草模式无显著差异。研究表明,暴雨强度下,鸭茅单作对减少氮流失通量有显著作用,大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作根平均直径和总根体积的增加,能提高土壤速效氮在20~40 cm处的截留,减少土壤中速效氮成分向深处的迁移,因此,推荐紫花苜蓿-鸭茅混作模式以减少极端降雨下氮、磷流失通量。

叶面喷施吲哚乙酸对小花南芥和玉米间作富集铅的影响

为探究吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)对小花南芥(Arabis alpina L.var. parviflora Franch)与玉米(Zea mays L.)间作的生理生化响应及富集铅(Pb)的影响,本研究设置Pb(1 000 mg·kg^(-1))胁迫下叶面喷施不同浓度IAA(0、25、50、100 mg·L^(-1))对间作植物生物量、抗氧化酶活性、光合特性和Pb富集特征的影响。结果表明:25 mg·L^(-1)浓度处理下间作小花南芥地下部分生物量比单作提高80.1%,间作小花南芥叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较单作提高42.1%、20.3%和21.8%,丙二醛(MDA)含量降低25.8%,间作玉米叶片SOD、POD和CAT活性较单作提高40.1%、44.4%和50.0%,MDA含量降低10.9%。随着IAA处理浓度的增加,小花南芥和玉米净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度及叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均表现为先增加后减少,25、50 mg·L^(-1)处理下达到峰值后,100 mg·L^(-1)处理下有所减少。随着IAA处理浓度增加,间作小花南芥和玉米Pb富集系数先增加后减少,间作玉米转运系数增加。综上所述,25、50 mg·L^(-1)处理下,IAA通过提高玉米和小花南芥的抗氧化酶活性、增加光合色素的含量来增强光合作用,进而提升间作小花南芥对Pb的富集效应和玉米的耐受性。

蔬菜中铅镉铜锌含量的影响因素研究

用通过大田调查的方法,研究了影响蔬菜中Pb、Cd、Cu、Zn含量的因素。结果表明:(1)蔬菜对Pb、Cd、Cu、Zn的富集可分为高富集、中富集和低富集,针对不同的土壤污染程度,可以选择不同富集系数的蔬菜种植;(2)提高土壤pH值,有助于降低蔬菜中Pb、Cd、Cu、Zn的含量;调节土壤阳离子交换量、有机质含量和粘粒含量应注意适度,过高会导致相反的结果;(3)土壤Pb、Cd、Cu、Zn之间的相互关系较为复杂,Cu与Zn之间具有相互的拮抗作用,Cu对Pb的吸收具有促进作用。

高磷土壤对矿区先锋植物马桑生物量分配与根系构型的影响

【目的】研究马桑(Coriaria nepalensis)对高磷土壤环境的适应策略,为区域植被恢复提供科学依据。【方法】采集昆阳磷矿(高磷)和自然恢复次生林(中磷)的原位土壤,利用根箱试验研究马桑在高磷和中磷环境下的生物量分配和根系形态变化,并利用ImageJ软件分析马桑的根系参数。【结果】(1)高磷胁迫可显著降低马桑的生物量积累,具体表现为叶片数减少了64.2%,地上部生物量降低了19.1%。(2)高磷和中磷土壤条件下,马桑地下部生物量的差异不显著;但高磷可导致其根尖数、根表面积、比表面积、根系内部连接数和外部连接数均显著降低,根系分支拓扑指数也有所减小。(3)不同土壤磷水平改变了马桑地下部和地上部生物量的积累,且地上部生物量与地下部生物量的异速生长关系在2种磷水平条件下存在极显著差异(P<0.01);在高磷土壤条件下,地下部生物量的增长速度大于地上部生物量,最终表现为地下部生物量占比提高,占总生物量的55.0%。【结论】马桑倾向于通过增加地下部生物量的占比、增加根系粗壮程度、减少根系分支来适应高磷环境。研究结果为马桑的生态适应性研究和退化富磷山地植物恢复和引种研究提供了科学依据。

不同间作模式对辣椒养分利用、主要病虫害及产量的影响

在云南省丘北辣椒示范区对辣椒．花生、辣椒．大豆和辣椒-玉米间作模式进行调查研究。结果表明，总体上，间作系统中辣椒叶片N、P和K含量均显著高于辣椒单作，其中辣椒-玉米（10：2）间作系统中辣椒叶片N、P和K含量分别比单作增加12．93％、5．17％和22．64％。与辣椒单作相比，辣椒间作显著提高了盛果期辣椒的株高和单株结果数，提高幅度分别为1．57％-20．89％和3．06％-307．52％；有效控制了辣椒病毒病、疫病和烟青虫的发生，控制效果分别达24．01％、6．87％～23．80％和4．31％～36．40％；辣椒间作显著提高了辣椒的生物量和产量，辣椒产量的增幅为9．73％-53．52％，起到了明显的增产、增值效果。初步筛选出的辣椒-花生（15：5）、辣椒-大豆（8：2）和辣椒．玉米（10：2）三种辣椒间作模式供进一步生产示范。

紫外辐射增加对40个割手密无性系土壤微生物种群数量动态和多样性的影响

采用大田试验方法,研究了模拟紫外辐射(UV-B,280～310nm)增加对40个割手密无性系土壤微生物种群数量的影响。结果表明,(1)UV-B处理条件下,土壤细菌数量、真菌数量和放线菌数量主要表现为下降,而且分别在成熟初期、分蘖期和伸长期降幅最大。36号和38号细菌数量、真菌数量和放线菌数量在3个时期下降显著。(2)UV-B处理,也会导致一些无性系在不同的时期细菌数量、真菌数量或放线菌数量上升,但没有一致的变化,其中以9号、19号上升较明显。(3)UV-B处理,土壤微生物多样性指数增高,以分蘖期变化最大。细菌的变化对多样性指数的影响较大。部分无性系的多样性指数下降,24号降低明显。UV-B辐射增加可导致割手密土壤微生物数量的降低,土壤微生物多样性增加。

重金属与植物N素营养之间的交互作用及其生态学效应

根据相关文献资料,论述了重金属与植物N素营养在土壤-植物系统间的交互作用及其广泛效应。一方面,重金属元素对植物N素营养的吸收、运输和代谢等产生一系列复杂的反应;另一方面,植物通过N代谢的调节而对重金属的吸收、运输和毒性产生适应和抗性。重金属与N素之间的交互作用对植物的生理代谢和遗传特征产生影响。合理利用二者之间的交互作用,将有助于通过N素调控防治或减轻重金属污染危害,为治理和修复重金属污染土壤提供理论基础。

文山三七(Panax notoginseng)种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价

为了调查文山州三七(Panax notoginseng)主要种植区(丘北县、砚山县、文山县和广南县)土壤和三七Pb、Cd、Cu和Zn含量,通过GPS定位采集三七根区0~15 cm深度土壤样品和三七样品各30个,分析土壤中重金属总量和不同形态含量及三七中对应重金属含量,并进行空间分布分析。结果表明:(1)土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为55.56、0.36、43.53和119.62 mg·kg^(-1),超标率分别为6.67%、53.3%、13.33%和0。各形态Pb、Cu和Zn含量表现为残渣态>有机物结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>可交换态。各形态Cd含量表现为铁锰氧化物结合态>残渣态>碳酸盐结合态>有机物结合态>可交换态。(2)三七和土壤Pb、Cd、Cu和Zn总量和不同形态含量均以丘北县最高,广南县最低。(3)三七根系Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为2.93、0.35、5.21和11.11mg·kg^(-1),三七植株各部位重金属含量表现为根系>剪口>茎叶>花果。调查区三七和土壤重金属含量存在空间差异,且以土壤Cd污染为主,应采取一定措施降低三七Cd含量。

秸秆覆盖对玉米和青花农田土壤面源污染负荷的影响

在滇池流域通过田间试验,研究稻草秸秆覆盖对玉米和青花农田地表径流流失量、地表径流中总氮（TN）、铵态氮、硝态氮、总磷（TP）及径流泥沙含量的削减。结果表明：（1）地表径流的大小与降雨量呈显著正相关。与未覆盖相比,在稻草秸秆覆盖下玉米地的地表径流量削减率为31.6%,径流中总氮、铵态氮、硝态氮、总磷和泥沙含量的削减率达到16.9%～44.9%。（2）在稻草秸秆覆盖下青花地地表径流量削减率为35.4%,径流中总氮、铵态氮、硝态氮、总磷和泥沙含量的削减率分别为35.8%～38.0%。（3）秸秆覆盖可显著增加玉米各部位和青花根中总氮含量、青花和玉米根部及果实中总磷含量。因此,秸秆覆盖能促进植物对氮、磷的吸收,减少地表径流及养分输出,可有效降低农田面源污染的输出。

辣椒//玉米间作条件下作物对氮、磷和钾的吸收利用特征研究

辣椒//玉米间作条件下,作物氮、磷和钾素吸收利用特征的研究将有助于肥料利用率的提高和辣椒产量的增加。通过田间小区试验,研究了辣椒//玉米间作(10︰2)条件下,作物对氮、磷和钾的吸收利用特征。结果表明:(1)间作辣椒第1行土壤碱解氮和速效磷低于单作,间作辣椒中间行碱解氮、速效磷和速效钾含量与单作接近;(2)间作辣椒第1行叶片含氮、磷量低于单作辣椒,间作3、5行辣椒叶片含氮、磷量显著高于辣椒单作,从第1行到第5行逐渐增加。间作辣椒叶片含钾量在前期低于单作辣椒,后期则高于辣椒单作;(3)间作玉米含氮量高于单作玉米。前期间作玉米叶片磷、钾含量与单作玉米前期接近,后期低于单作;(4)辣椒//玉米间作条件下,辣椒和玉米的生物量和产量显著高于单作时的产量。可见,辣椒//玉米间作(10︰2)条件下,辣椒第1行的N、P和K的吸收受到玉米一定的影响,辣椒中间行的N、P和K的吸收利用效率增加,辣椒和玉米的产量分别比单作增加13.29%和28.36%。

施用有机肥对小花南芥和中华山蓼生长生理和Pb/Zn累积特征的影响

采用盆栽试验,模拟Pb和Zn(1000mg·kg-1)胁迫条件下,不同猪粪施用量对小花南芥和中华山蓼生长、生理和Pb、Zn累积特征的影响。结果表明:施用猪粪对土壤pH值的影响不明显,土壤CEC有增加的趋势。土壤中铁锰氧化物结合态没有显著的变化,小花南芥土壤水溶态和可交换态、有机物结合态显著增加。中华山蓼土壤中水溶态和可交换态没有显著的变化,而有机物结合态显著增加。Pb和Zn胁迫下,施用猪粪促进植物根的生长、生物量、叶绿素含量和相对电导率的增加(Pb胁迫下施用猪粪对中华山蓼生物量影响不显著除外)。施用猪粪导致小花南芥中Pb、Zn的含量、累积量、富集系数和转移系数增加,特别是猪粪14g·kg-1处理小花南芥中Pb、Zn的含量和累积量最高。施用猪粪导致中华山蓼中Pb含量和累积量增加,Zn含量和累积量下降,富集系数和转移系数则没有显著的变化。因此,施用猪粪能促进小花南芥和中华山蓼的生长和生理代谢,增加Pb、Zn在小花南芥、Pb在中华山蓼中的含量和累积量,适宜的施用量为猪粪14g·kg-1。

文山三七(Panax notoginseng)种植区土壤As空间分布特征及理化性质对三七As含量的影响

三七（Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen）是云南文山州的道地中药材,文山州由于地壳原始分化成分的作用和含砷矿的开采等原因,使三七种植区存在普遍的土壤砷污染现象。通过野外大田调查和室内分析相结合的方法,研究了云南文山三七主要种植区（文山县、丘北县、砚山县、广南县）土壤总砷和有效砷的空间分布特征和土壤物理化学特征（pH值、有机质含量、阳离子交换量CEC、总P、速效P、土壤质地）,探讨了三七不同部位（茎叶、花果、主根、须根、剪口）As含量的影响因素。将有助于了解文山三七种植区砷污染空间分布特点,寻求三七砷含量的调控途径,对降低三七砷含量和提高三七品质具有一定的实践和理论意义。研究结果表明,（1）土壤有效As和总As平均质量分数分别为0.29 mg·kg-1和28.51mg·kg-1,土壤有效As占总As质量分数的0.06%~2.08%。76.67%的土壤样品总As含量达到国家土壤环境质量的二级标准。土壤有效As和总As含量空间分布表现出西北高,东南低的趋势。（2）三七各部位中As质量分数为0.14~0.32 mg·kg-1,砷含量符合优质三七砷的限量标准（≤1.0 mg·kg-1）,三七各部位对As的富集系数为0.004~0.011,均较低。（3）90%的土壤为酸性土壤,pH值≤6.5;土壤全P质量分数为1.27 g·kg-1,土壤速效P质量分数为66.87 mg·kg-1,均属于丰富水平;土壤有机质质量分数为15.77 g·kg-1,CEC为26.74 cmol·kg-1,属于较高水平;40%的土壤为黏土,43.4%为壤质黏土。（4）土壤总As和土壤有效As含量主要受到随机人为因素的影响,表现出与土壤CEC、pH值和有机质含量之间显著的正相关关系。三七须根中As含量与土壤总As、有效As、土壤黏粒含量、CEC、pH值和总P含量之间具有显著的正相关性。总之,壤质黏土、低pH值和CEC有利于降低三七As含量,三七种植过程中应避免施用含As有机肥和磷肥。研究结果在系统了解文山三七种植区的土壤As空间分布和调控途径方面具有一定的创新价值和意义,特别需要关注是三七产业的发展布局中,应该进行适当的引导和科学的安排三七种植区。

连续3年UV-B辐射对10个割手密无性系株高、茎径的影响

研究了大田栽培和自然光条件下，连续3年模拟紫外辐射（UV—B，280～315nm）增加对10个割手密无性系伸长期株高和茎径的影响。结果表明：（1）割手密耐性无性系株高和茎径对UV—B辐射响应具有明显的差异；敏感无性系的株高和茎径显著或极显著的下降。（2）无性系株高和茎径对UV—B辐射的响应具有明显的年际、生育期之间的差异，在伸长初期和中期最敏感。（3）割手密无性系90—15的耐性最强，无性系Ⅱ91—93最敏感。

硼在植物体中的作用及对作物产量和品质的影响

硼作为植物的必需微量营养元素 ,在植物的细胞结构、功能和代谢活动中具有极其重要的作用。本文就硼在植物体内含量及硼的吸收、运输 ,硼在植物体结构和功能中的作用 ,植物缺硼或硼过量时症状及其机理 ,以及硼对作物产量和品质的影响等方面作一综述 ,并提出研究方向。

增强的UV-B辐射对麦田生态系统能量累积和流动的影响

研究了大田栽培和自然光条件下 ,模拟 UV- B辐射 ( UV- B,2 80～ 31 5nm)增强对麦田生态系统能量累积和流动的影响。在 5.31 k J· m- 2 UV- B辐射下 ,春小麦群体不同生育期叶、茎、根、穗、粒生物量和总生物量显著降低 ,各部位热值没有显著变化 ,各部位能量累积和总能量累积显著降低。能量累积与生物量呈极显著正相关 ,而与热值没有显著的相关性 ,可能生物量比热值对能量累积的贡献更大。 UV- B辐射显著降低春小麦群体能量输出 ,可能导致麦田生态系统能量流动功能下降。

氮、钾营养对烤烟产量、产值和优质烟叶比例的影响

通过田间小区试验,研究氮素和钾素对烤烟产量、产值及优质烟叶(中上等烟叶)比例的影响,结果表明:(1)烤烟产量与施钾肥量具有显著正相关,并与施氮肥量有关;(2)产值与施氮肥量呈显著二次曲线相关性;(3)中上等烟比例与施肥比例(N/K)呈显著负相关,与施钾量、烟叶含钾量、土壤供钾能力有关。试验区烤烟优质、适产,要求施氮量(N)105～112.8kg/hm2,施钾量(K)217.95～261.45kg/hm2,施肥比例(N/K比)0.40～0.48(N∶K=1∶2.1～2.50或N∶K2O=1∶2.5～3.0)。

UV-B辐射对仙客来的生理效应

通过室内模拟试验,研究了不同强度UV-B辐射(10μW/cm2和20μW/cm2)对仙客来(Cyclamen persicum Mill)生理的影响。结果表明:(1)UV-B辐射的增加对仙客来叶片光合色素的含量具有影响;(2)叶片质膜透性随UV-B辐射强度的增加而增加,随UV-B辐射时间的延长而增加;(3)叶片类黄酮含量随UV-B辐射强度的增加而增加,且在40d时达到最大值;(4)增强UV-B辐射下,仙客来花瓣中的花青素含量增加。