脲酶-硝化抑制剂缓释肥对不同土壤氮素释放特性及黄瓜NPK吸收利用的影响

为了提高黄瓜氮素利用率,减少氮肥对环境污染,采用恒温培养和土培试验研究了专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥(CSRF1和CSRF2)在酸、碱、中性土壤中的氮素释放特性以及对黄瓜生长、NPK吸收利用的影响,其中缓释肥中包含抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(nBPT)、氢醌(HQ)、双氰胺(DCD)。结果表明:在酸、碱、中性3种不同土壤中,氮素释放累积量均表现为普通复合肥(OCF)>商品缓释肥(MSRF)>自制专用肥(CCF)>自制专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥1(CSRF1)>自制专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥2(CSRF2);不同施肥处理对于3种土壤类型影响下的氮素累积释放量顺序为碱性土最大,中性土次之,酸性土最小。铵态氮、硝态氮的累积量大小顺序也为碱性土最大,中性土次之,酸性土最小。不同形态氮在3种土壤中的累积释放量动态以应用一级动力学方程拟合最好(r=0.952**~0.993**)。通过一级动力学方程,反映了3种形态氮素的最大释放量N0值大小顺序:总N最大,NH_4^+-N次之,NO_3^--N最小,此结果与土壤中不同形态的氮素累积释放特性变化规律相一致。2种专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥(CSRF1和CSRF2)显著提高了黄瓜产量(果实干物质量),较OCF、MSRF和CCF处理分别增加了59.1%,30.3%,33.8%(CSRF1)和46.2%,19.7%,22.9%(CSRF2)。与普通复合肥相比,2种专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥处理的NPK相对养分利用效率增加了18.52%~24.20%(N),19.27%~20.02%(P),28.54%~35.69%(K)。相较于普通复合肥,黄瓜专用脲酶—硝化抑制剂缓释肥的施用能够延缓肥料中的氮素释放,提高黄瓜NPK养分利用率和黄瓜产量。

外源硒对茎瘤芥硒形态及硒吸收的影响

采用大田实验研究叶面喷施硒(0.0、1.0、2.5 mg/L)对茎瘤芥生长、硒形态、硒吸收和转化的影响。结果表明,叶面喷施1.0 mg/L的硒提高了茎瘤芥的产量,但未达到显著水平(P>0.05)。叶面喷硒降低了茎瘤芥硝酸盐含量,在一定程度上增加了茎瘤芥游离氨基酸、VC、还原糖的含量,分别较对照增加了40.41%、13.36%和46.73%。叶面喷施硒后茎瘤芥中全硒和有机硒含量分别较对照增加了46.1%~193.9%和74.0%~271.5%,并且随外源硒质量浓度的升高而显著增加。随硒质量浓度的增加,茎瘤芥有机硒转化率显著提高,1.0、2.5 mg/L硒处理分别较对照增加了19.33%和23.57%。茎瘤芥吸收的硒主要以有机硒的形式存在,茎瘤芥全硒和有机硒含量与外源硒质量浓度呈极显著正相关(P<0.01)。

黑麦草与丛枝菌根对大田番茄抗性及Cd吸收的影响

采用田间试验研究在土壤重金属Cd(5.943 mg·kg-1)污染条件下,黑麦草和丛枝菌根对"德福mm-8"和"洛贝琪"2个品种番茄产量、抗性、Cd浓度的影响。结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2种番茄叶、茎、根、果实生物量(DW)和植株总生物量(DW)分别比对照增加了2.7%~16.8%、3.0%~16.8%、8.4%~31.5%、4.2%~38.4%和4.5%~36.6%,同时使2种番茄叶和根的丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性(除叶中SOD含量外)降低;黑麦草和丛枝菌根单一或联合处理均减轻了Cd对番茄根尖细胞的毒害,根尖细胞均有恢复正常的趋势,其细胞较完整、细胞壁增厚,可见液泡、细胞核等细胞器。与对照相比,黑麦草或接种丛枝菌根处理使2种番茄果实、叶、茎和根的Cd浓度分别显著下降了6.9%~40.9%、5.7%~40.1%、4.6%~34.7%和9.8%~42.4%;番茄果实中Cd积累量较少,根、茎和叶为主要积累部位。2种番茄的果实Cd浓度和积累量及植株Cd总积累量表现为"洛贝琪"低于"德福mm-8"。

不同小白菜品种硝酸盐含量、氮代谢关键酶活性及NRT1表达和亚细胞定位

采用液体培养实验研究了不同硝铵比(NO_3^-∶c(NH_4^+)分别为50∶50、75∶25和100∶0)对低硝酸盐富集品种‘香港特选奶白菜’和高硝酸盐富集品种‘揭农四号春白菜’硝酸盐含量、氮代谢关键酶活性的影响,并探讨了两个品种小白菜硝酸盐转运蛋白基因的表达和亚细胞定位。结果表明:‘香港特选奶白菜’和‘揭农四号春白菜’在硝铵比100∶0处理中,叶硝酸盐含量分别较硝铵比50∶50处理增加了13.2%和30.4%,叶柄硝酸盐含量增加了14.3%和4.9%。随着硝铵比的增加,小白菜叶片硝酸还原酶、谷氨酸合成酶活力呈降低趋势,亚硝酸还原酶活力呈上升趋势,谷氨酸脱氢酶活力呈先增加后降低趋势,且两个小白菜品种之间差异显著。低亲和硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter,NRT)1基因NRT1在两个小白菜品种中均显著表达,且高富集硝酸盐品种"揭农四号春白菜"的表达量显著高于低富集硝酸盐品种‘香港特选奶白菜’的表达量。NRT1是一个定位于细胞膜上的低亲和NRT。

黑麦草与丛枝菌根对番茄Cd质量分数及根际Cd形态的影响

采用大田试验研究在重金属Cd(5.943mg/kg)污染下,黑麦草和丛枝菌根对2个品种番茄("德福mm-8"和"洛贝琪")产量,Cd质量分数以及对根际Cd形态的影响.结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理使2个品种番茄果实、叶、茎、根及植株总干质量不同程度增加,增幅达2.67%~38.42%;同时显著降低2个番茄品种的果实、叶、茎及根部的Cd质量分数,降幅达4.59%~42.45%.番茄叶、根和茎为Cd主要积累部位,果实中Cd积累较少."洛贝琪"表现出Cd低积累特性,其果实Cd质量分数、积累量及植株Cd总积累量均低于"德福mm-8".在Cd污染土壤上,种植番茄的同时套种黑麦草或接种丛枝菌根,可减少土壤中可交换态(EXC-Cd),碳酸盐态(CABCd),铁锰氧化态(Fe-Mn-Cd)及Cd全量,其中土壤Cd全量降幅达8.65%~23.21%("德福mm-8")和15.89%~27.52%("洛贝琪").番茄果实Cd质量分数与土壤可交换态Cd,铁锰氧化态Cd质量分数之间呈显著正相关性关系(p<0.05).接种丛枝菌根能促进黑麦草的生长及其对Cd的吸收,黑麦草地上部及总生物量、黑麦草Cd质量分数及Cd积累量均显著增加,分析番茄Cd质量分数与黑麦草Cd质量分数,二者呈显著负相关性(p<0.05).

纳米沸石对大白菜镉吸收及土壤有效镉含量的影响

通过大田试验研究了纳米沸石和普通沸石施用量(11 250、22 500、45 000 kg·hm^(-2))对大白菜产量、品质及镉吸收和土壤全镉及有效镉含量的影响。结果表明,施用纳米沸石和普通沸石显著提高了大白菜产量(鲜重),分别比对照增加了21.3%~35.2%和16.1%~31.8%。普通沸石以45 000 kg·hm^(-2)施用量处理产量最高,纳米沸石以22 500 kg·hm^(-2)施用量处理产量最高。纳米沸石和普通沸石中低施用量(≤22 500 kg·hm^(-2))提高了大白菜氨基酸、还原糖和Vc含量。纳米沸石和普通沸石分别使大白菜地上部镉含量降低了19.3%~37.4%和9.9%~16.2%,使根部镉含量分别降低了8.1%~27.9%和17.3%~25.4%。施用纳米沸石和普通沸石显著降低了土壤有效镉含量,且降低效果随沸石施用量的增加而增加。纳米沸石和普通沸石施用量与土壤有效镉含量存在极显著负相关关系(r=-0.591,P<0.01),与大白菜地上部和根部镉含量也存在极显著的负相关关系(r=-0.697,-0.766;P<0.01)。与普通沸石相比较,纳米沸石增加大白菜产量、降低大白菜镉含量及土壤有效镉含量的效果更好。

不同辣椒品种镉吸收与转运的差异

采用水培方法研究2个辣椒品种在不同镉(Cd)水平(0、20、40 mg·L^(-1))下的生物量及根、茎、叶各部位Cd含量和转运差异。结果表明,当Cd浓度≤40 mg·L^(-1)时,辣椒生物量及Cd含量随着Cd浓度的增加而呈上升趋势。相同Cd水平下,辣椒各部位Cd含量表现为根>茎>叶。2个辣椒品种对Cd的积累和转运存在差异,PE30茎和叶中Cd含量较高,Cd转移系数和地上部Cd富集系数也高,可能存在果实Cd含量超标的风险。而PE3的Cd主要集中在根部,向地上部转移Cd的能力较差,属于高积累、低转运类型,可以在轻度Cd污染的地区种植。

两个黑麦草品种对镉吸收富集比较研究

采用盆栽试验研究比较2个黑麦草品种在不同Cd污染水平(0、75、150、300、600 mg/kg)下生长量、抗氧化酶活性、Cd含量及积累量的差异,以筛选出更适合作为土壤镉污染修复的品种。结果表明:随着土壤镉水平的增加,2个黑麦草品种根系干重、‘阿伯德’地上部干重和植株总干重呈先增加后降低的趋势。土壤镉污染水平为75 mg/kg时‘,阿伯德’地上部和植株总干重达到最大值(10.92 g/盆和12.03 g/盆),较对照分别增加了11.13%和10.67%。2个黑麦草品种各部位SOD活性、CAT活性和根系POD活性,均随土壤镉水平的增加呈先升高后降低的趋势,地上部MDA含量则逐渐升高。2个黑麦草品种镉转运系数、镉富集系数均大于1。黑麦草对Cd耐性和吸收富集存在基因型差异。比较2个黑麦草品种,在75~600 mg/kg Cd胁迫下,‘阿伯德’品种地上部干重和总干重均高于‘邦德’品种,且‘阿伯德’地上部和根系镉含量及镉积累量高于‘邦德’‘。阿伯德’更适合作为土壤镉污染的植物修复材料。

不同镉浓度及pH条件下纳米沸石对土壤镉形态及大白菜镉吸收的影响

采用室内培养试验研究了不同镉浓度（1、5、10和15 mg·kg-1）及pH条件下（4、5、6、7和8）纳米沸石和普通沸石施用量（0、5、10和20 g·kg-1）对土壤镉形态分布和CEC的影响,并通过盆栽试验研究了纳米沸石和普通沸石施用量对大白菜生长、镉含量及积累量的影响.结果表明,施用纳米沸石和普通沸石均显著降低了土壤可交换态镉（EX-F）含量和FDC（即土壤中镉的某种形态占总镉的质量分数）,增加了碳酸盐结合态（CAB-F）、铁锰氧化态（FMO-F）、有机态（OM-F）和残渣态（REs-1F）镉含量和FDC.培养结束时,沸石处理使可交换态镉FDC从0 d时的72.0%-88.0%降至2.4%-10.7%,各处理土壤镉主要以可交换态存在.土壤pH与土壤EX-F镉含量存在极显著的负相关关系（P〈0.01）,与FMO-F和OM-F镉含量存在极显著的正相关（P〈0.01）.土壤CEC与土壤EX-F镉含量均存在极显著负相关关系（P〈0.01）.施用沸石使大白菜植株各部位干重较对照增加了14.3%-131.4%,地上部和根镉含量分别降低了1.0%-75.0%和3.8%-53.2%.新晋菜三号各部位镉含量和镉积累量明显高于山东四号品种.与普通沸石相比,纳米沸石显著提高大白菜生物量的同时,也显著降低了大白菜镉含量及镉积累量.

纳米沸石对大白菜生长、抗氧化酶活性及镉形态、含量的影响

通过土培试验研究了纳米沸石(NZ)和普通沸石(OZ)对2个品种白菜生长、抗氧化酶活性,镉形态和含量的影响.结果表明,施用沸石明显提高了大白菜地上部和根部过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性,使大白菜地上部、植株总干重分别增加了4.5%~96.5%、3.4%~88.4%.施用纳米沸石和普通沸石有效降低了2个品种大白菜地上部和根部镉含量,且降低幅度随沸石施用量的增加而增加.低镉(1 mg·kg^(-1)Cd)条件下,山东四号和新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉含量较对照(Cd_1+Z_0)分别降低了1.0%~75.0%、19.5%~68.9%(除Cd_1+OZ_5/OZ_(10)处理).高镉水平(5 mg·kg^(-1)Cd)条件下,山东四号和新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉含量较对照(Cd_5+Z_0)分别降低了7.2%~53.2%(除Cd_5+OZ_(10)处理)、0.7%~63.0%.与普通沸石相比较,纳米沸石处理大白菜可食部位(地上部)镉含量降低10.5%~65.7%.在镉污染土壤上(1 mg·kg^(-1)和5 mg·kg^(-1)Cd),施用纳米沸石和普通沸石使山东四号品种大白菜可食部位(地上部)镉提取总量分别降低了12.4%~68.8%和13.2%~55.6%(除Cd_5+OZ_5处理),使新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉提取总量分别降低了9.4%~71.5%和3.1%~38.7%(除Cd_1+OZ_5处理),且随着施用量的增加,降低幅度更大.

不同镉水平下纳米沸石对土壤pH、CEC及Cd形态的影响

通过室内培养试验及土培试验研究了不同镉水平(1、5、10和15 mg·kg^(-1))下纳米沸石和普通沸石对土壤pH、CEC及Cd形态的影响.结果表明,室内培养试验中,施用沸石(5、10和20 g·kg^(-1))均显著提高了不同镉(1、5、10和15 mg·kg^(-1))处理中的土壤pH和土壤CEC值,降低了土壤可交换态镉含量,增加了碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机态和残渣态镉含量,以纳米沸石(20 g·kg^(-1))对土壤可交换态镉的降低效果最好.土壤pH、土壤CEC与土壤可交换态镉含量呈极显著负相关(P<0.01),与铁锰氧化态镉含量均呈极显著正相关(P<0.01).土培试验中,在1 mg·kg^(-1)和5 mg·kg^(-1)Cd条件下,施用沸石(5、10和20 g·kg^(-1))使土壤可交换态镉FDC降低了6.4%~63.2%,使大白菜地上部去离子水提取态镉和乙醇提取态镉的分配比例分别降低了2.1%~56%和11.8%~100%,相同沸石使用量下的降低效果以纳米沸石优于普通沸石.在1 mg·kg^(-1)Cd条件下,大白菜地上部镉形态的FDC与土壤CAB-F和OM-F的FDC有显著相关性(P<0.05);在5 mg·kg^(-1)Cd条件下,大白菜地上部镉形态的FDC主要与土壤OM-F和RES-F形态的FDC存在显著相关性(P<0.05).

小分子有机酸诱导野苋菜修复Pb污染土壤

通过土培实验,研究小分子有机酸对野苋菜吸收重金属Pb的影响。结果表明,添加小分子有机酸处理能有效促进野苋菜的生长,显著提高野苋菜地上/下部Pb含量,柠檬酸、乙酸在15 mmol·kg^(-1),草酸在10 mmol·kg^(-1)时,植物Pb积累量达到最大值,分别为15.625、18.732和9.072 mg·kg^(-1),高于对照166%、219%和54%;高浓度(20 mmol·kg^(-1))有机酸处理,对植株产生一定的毒害作用,影响植株富集Pb能力。3种有机酸均能促进植株地上部对Pb的吸收,作用表现为乙酸>柠檬酸>草酸,说明适当浓度的有机酸能增强土壤中重金属Pb的活性,提高植株修复Pb污染土壤的能力。