Cd^(2+)和Cr^(3+)对崇明东滩湿地土壤碱性磷酸酶的低剂量兴奋效应

为了明确Cd^(2+)、Cr^(3+)与碱性磷酸酶(ALP)活性之间的低剂量兴奋效应关系,以崇明东滩湿地土壤为对象,通过添加不同剂量的外源Cd^(2+)(Cd Cl2)和Cr^(3+)(Cr Cl3),使土壤中w(Cd^(2+))分别为0、0.001、0.01、0.1、1、5、10、20、100和500 mg·kg-1,w(Cr^(3+))为0、0.5、5、50、100、500和5 000 mg·kg-1,观测土壤ALP活性随时间(0、6、12、24、48、72和120 h)的变化特征。结果表明:(1)培养12 h后,Cd^(2+)添加量为1 mg·kg-1时,ALP活性比对照高8.6%(P<0.05);当Cd^(2+)添加量大于10 mg·kg-1时,酶活性受到明显抑制。Cr^(3+)添加量为5 mg·kg-1时,ALP活性比对照显著升高22.8%(P<0.05);当Cr^(3+)添加量大于100 mg·kg-1时,酶活性显著降低。这表明Cd^(2+)和Cr^(3+)与ALP之间存在典型的低剂量兴奋效应,但效应的表达与两者接触时间的长短密切相关。(2)以培养24 h的土壤样品为例,Cd^(2+)添加量为1和5 mg·kg-1时,ALP的催化效率(Vmax/Km),即最大反应速率(Vmax)与Michaelis常数(Km)的比值为1.7;当Cd^(2+)添加量增加到20 mg·kg-1时,Vmax/Km比降至0.8,而Vmax和Km的值均低于对照。Cr^(3+)添加量为0.5和5 mg·kg-1时,Vmax/Km比为1.7;当Cr^(3+)添加量增至100 mg·kg-1时,Vmax/Km比降为1.4,但Vmax和Km值均高于对照,这表明重金属与土壤酶之间的低剂量兴奋效应机理可能与其离子特性密切相关。

稻壳炭施加对设施土壤的改良效果

向已利用10年的设施土壤中施加0 g／kg、4 g／kg、8 g／kg、10 g／kg、15 g／kg、20 g／kg、40 g／kg、60 g／kg、80 g／kg稻壳炭进行生菜盆栽试验，以期明确稻壳炭施加对设施土壤的改良效果。结果表明：与对照组相比，施加稻壳炭80 g／kg后，土壤pH增加11？2％，可有效改善土壤酸化问题；40 g／kg、60 g／kg、80 g／kg稻壳炭施加后，土壤电导率（ EC）分别增加34？4％、34？7％、37？1％；稻壳炭添加量为8 g／kg、10 g／kg、15 g／kg、20 g／kg、40 g／kg、60 g／kg时，生菜地上部分鲜质量分别增加59？2％、55？3％、68？1％、91？2％、59？9％、108？7％，说明施加8～15 g／kg稻壳炭同样有很好的增产效果；施加4 g／kg稻壳炭时，生菜中全氮含量增加了22？1％，效果明显优于高施加量处理。因此，综合稻壳炭对设施土壤的改良效果及经济效益等考虑，在改良设施土壤时，以施加8～10 g／kg的稻壳炭为宜。

不同浸提剂及对照设置对土壤脲酶活性测定的影响

关于土壤脲酶活性的测定,不同学者选用的浸提剂以及对照的设置往往大相径庭,对于这些不同处理方式测得的脲酶活性的差异,目前还缺乏相应的比较研究。选用1.0 mol/L KCl+0.01 mol/L HCl、2.5 mol/L KCl+0.1 mmol/L Ag_2SO_4、2.5 mol/L KCl、2.0 mol/L KCl以及1.0 mol/L KCl等5种不同的浸提剂,设置对照培养2 h与对照不培养2种对照方法,以洪泽湖湿地土壤为例,比较不同浸提剂及对照设置方法间土壤脲酶活性的差异。结果表明,在对照培养条件下,测得的脲酶活性最大达到0.098μg/(kg·h),浸提剂1.0 mol/L KCl+0.01 mol/L HCl;脲酶活性最小为0.035μg/(kg·h),浸提剂2.5 mol/L KCl+0.1 mmol/L Ag_2SO_4。与对照不培养组相比,对照培养2 h组更容易获得较高的脲酶活性,当浸提剂分别为2.5 mol/L KCl+0.1 mmol/L Ag_2SO_4、2.0 mol/L KCl、1.0 mol/L KCl+0.01 mol/L HCl时,对照培养组土壤脲酶活性分别是对照不培养的1.6、3.0、7.5倍。对于不同的抑制剂而言,1.0 mol/L KCl+0.01 mol/L HCl是1.0 mol/L KCl的1.58倍,而2.5 mol/L KCl+0.1 mmol/L Ag_2SO_4与2.5 mol/L KCl的差异较小,差值仅为0.001μg/(kg·h)。

生物炭作为海绵城市雨水滞留池填料的效果初探

生物炭吸附性强、抗氧化,在海绵城市建设中具有广阔的应用前景。通过模拟渗水实验,对土壤、生物炭和土壤生物炭混合物等对雨水吸持和净化效果进行研究。结果表明:以生物炭作为滞留池填料,具有较好的储水能力,储水量达0.45 mL/mL;能够缓冲酸性地表径流雨水的pH值,模拟雨水pH值从6.34提升至7.82;对雨水中总氮、总磷和铵氮的截留率分别为34.4%、48.0%和35.0%。因此,生物炭可作为海绵城市建设中雨水滞留池的新型填料。

湿地围垦对土壤碱性磷酸酶动力学特征的影响

【目的】酶促反应动力学是揭示土壤养分转化的重要手段。探究围垦对土壤磷素转化及有效性的影响,以期为湿地养分转化效率及质量提升提供理论依据。【方法】采集洪泽湖河湖交汇区(光滩、芦苇Phragmites communis、杨树Populus和稻田)和崇明东滩湿地(光滩、互花米草Spartina alterniflora、芦苇和麦田)等不同覆被或土地利用方式的8种土壤,以碱性磷酸酶(ALP)为例,研究湿地围垦对酶促反应动力学特征的影响。采用单因素方差分析法比较不同土地利用下土壤ALP动力学参数的差异,并结合冗余分析探究土壤理化性质与动力学参数的相关性。【结果】洪泽湖湿地,无论是光滩自然演变为芦苇湿地,还是围垦芦苇湿地为杨树人工林或稻田,ALP动力学参数最大反应速率(Vmax)和米氏常数(Km)均增大,Vmax增加13.0%~313.4%,Km增加21.0%~50.8%。但酶的催化效率(Vmax/Km)在自然演替过程中下降25.0%,人为围垦利用后增大2.3倍。对崇明东滩湿地而言,光滩演变为芦苇湿地后,Vmax和Km分别增大7.0和6.2倍,Vmax/Km增大11.1%;芦苇湿地转变为麦田后,Vmax、Km和Vmax/Km分别减少54.8%、47.0%和13.3%。冗余分析结果显示:Vmax/Km与全氮(洪泽湖)和有机碳(崇明东滩)为正相关关系。【结论】光滩自然演变为芦苇湿地过程中,尽管ALP的总量增加,但酶与底物亲和力下降。围垦后的土地利用类型及管理方式可能对ALP的Vmax/Km产生显著影响。无论自然覆被还是围垦后的土地利用类型,提高土壤全氮和有机碳质量分数有利于ALP催化效率的提升。

C源与NP添加对Cd胁迫下林地土壤呼吸作用的影响

【目的】研究C源与矿质营养氮磷(NP)添加对土壤呼吸作用毒物兴奋效应(Hormesis)的影响。【方法】以模式土壤为对象,接种杨树林地土壤微生物,设置单独添加葡萄糖(GC)、单独添加矿质营养NP(NP)、同时添加葡萄糖和NP(GC+NP),以及二者均无添加的对照(CK)4个处理,研究Cd胁迫下土壤呼吸作用潜在的Hormesis效应。【结果】(1)NP和GC+NP处理,林地土壤呼吸速率在Cd剂量为0.02、0.10、0.40、2.50、13.00 mg/kg时均显著高于对照,且表现出显著的多重Hormesis效应交替出现的现象,刺激幅度变化在66.6%~262.6%。(2)土壤中不添加Cd时,GC与NP处理土壤呼吸速率之和大于GC+NP处理,土壤呼吸对二者的添加表现为拮抗效应;当Cd剂量在0.01~0.20 mg/kg区间时,GC与NP处理土壤呼吸速率之和小于GC+NP处理,C源与NP添加对土壤呼吸的影响表现为协同效应;Cd剂量>0.20 mg/kg时,二者之间表现为协同与拮抗效应的交替出现。【结论】外源添加N、P条件下,Cd诱导林地土壤呼吸表现出显著的Hormesis效应。当面临逐渐增加的Cd胁迫时,C源与NP添加对土壤呼吸的交互作用表现为由拮抗向协同效应转变。

崇明东滩湿地土壤中Cr^3＋、Pb^2＋和Cd^2＋对硝酸还原酶的Hormesis效应

为揭示典型滨海湿地土壤中重金属对土壤酶的低剂量兴奋效应(Hormesis),以崇明东滩湿地为对象,采集土壤样品,分别添加不同剂量的Cr^(3+)(0、0.5、5.0、50.0、500.0、5 000.0 mg/kg)、Pb^(2+)(0、10、30、50、100、300、500mg/kg)以及Cd^(2+)(0、0.1、1.0、5.0、10.0、100.0 mg/kg),观测土壤硝酸还原酶(NR)活性随时间(0、6、12、24、48、72、120 h)的变化特征。结果表明:与对照(重金属添加量0 mg/kg)相比较,低剂量Cr^(3+)(0.5~5.0 mg/kg)、Pb2+(10.0 mg/kg)和Cd^(2+)(0.1 mg/kg)均使NR活性显著升高(P<0.05),剂量效应曲线表现出明显的倒"U"形。这表明,Cr^(3+)、Pb^(2+)和Cd^(2+)与湿地土壤NR活性之间存在Hormesis剂量效应关系。刺激效应出现的时间分别为培养后的6~72 h(Cr^(3+))、24~120 h(Pb^(2+))和6~48 h(Cd^(2+)),幅度变化在56.4%~107.4%之间。因此,低剂量重金属对NR活性的刺激作用可能进一步影响湿地土壤硝态氮的还原过程,建议对崇明东滩湿地土壤中低微量重金属的环境影响进行系统评估。

Cd^2+和Pb^2+对崇明岛东滩湿地土壤脲酶的毒物兴奋效应研究

以崇明岛东滩湿地土壤为研究对象,分别在土壤中添加Cd^(2+)质量比为0.0~2.0 mg/kg的CdCl_2溶液和Pb^(2+)质量比为0.0~1 000.0 mg/kg的Pb(NO_3)_2溶液,观测土壤脲酶活性随着培养时间(0~120 h)的变化。结果表明,培养48 h时,在Cd^(2+)质量比为0.001~0.01 mg/kg处理下,0~30 cm深度土壤脲酶活性比对照处理高19.9%~55.7%,当Cd^(2+)的质量比大于1.0 mg/kg时,土壤脲酶活性受到抑制;培养6 h时,在Pb^(2+)质量比为0.5~5 mg/kg处理下,土壤脲酶活性比对照处理高19.5%~56.8%,当Pb^(2+)的质量比大于50.0 mg/kg时,0~30 cm深度土壤脲酶活性明显降低。Cd^(2+)和Pb^(2+)含量与土壤脲酶之间存在显著的毒物兴奋效应关系,该关系与培养时间有关;与对照处理相比,具有毒物兴奋效应的处理的酶促反应动力学参数Km(米氏常数)和Vmax(最大反应速率)同时降低,土壤脲酶纯酶活性几乎不受培养时间影响。因此,Cd^(2+)和Pb^(2+)含量与土壤脲酶活性的毒物兴奋效应可能是土壤微生物群体过度补偿效应的表现。

猪场沼液对不同pH土壤中重金属有效性的影响

沼液对重金属有效性的影响因土壤pH的不同而存有差异。本文分别选取pH为3.62、7.23和7.85的酸、中、碱性三种土壤,施加大型猪场厌氧发酵后的沼液,研究不同用量下三种不同pH土壤中Pb、Cu和Zn有效性的变化。结果表明,沼液低用量下(1350 m^(3)/hm^(2)),三种土壤中Pb和Zn可交换态含量分别下降50.3%~78.9%和55.1%~76.0%(P<0.05),酸性和碱性土壤中Cu可交换态含量显著降低,降幅分别为87.7%和80.8%。Pb和Cu可交换态含量的下降对应二者可氧化态和残渣态含量的增加,但Zn可交换态含量下降对应其可还原态和残渣态含量的增加。相比较而言,沼液高用量下(2700 m^(3)/hm^(2)),三种土壤中Pb和Cu可交换态含量均显著增加,增幅分别为31.0%~122.2%和84.6%~101.7%。Zn的可交换态含量在酸性土壤中增加14.3%,在碱性土壤中增加46.1%。因此,沼液施用对土壤Pb、Cu和Zn有效性的影响主要取决于其用量。低量沼液施用有助于降低重金属的有效性,但高量施用会增加重金属污染风险。土壤酸碱度差异产生的影响因重金属类型不同而存在较大变化。