石灰和磷酸盐结合稳定石灰性重金属污染土壤的研究

为了探讨磷酸盐和石灰对重金属污染土壤的稳定效果,采用铅冶炼污染石灰性土壤(镉、铜、铅和锌全量分别为4.12、81.0、455和115 mg·kg^(-1))、设置磷酸盐和3个不同石灰用量及磷酸盐和石灰同时施用及间隔15 d施用的处理,培养后测定土壤性质。结果表明,两种添加剂间隔15 d施用且石灰用量为250和500 mg·kg^(-1)时,土壤pH和磷有效性均高于同时施用处理。两种添加剂间隔15 d施用时,土壤镉有效性显著低于二者同时施用时(P<0.05,低6.63%~11.82%)、土壤锌有效性显著高于同时加入的处理(P<0.05,高17.64%~28.39%)。两种添加剂的不同施用方式对土壤铅和铜的有效性影响较小。石灰用量为1000 mg·kg^(-1)且两种添加剂间隔15 d施用时,土壤镉和铅有效性最低。以上说明,对于石灰性镉污染土壤,磷酸盐和石灰的施用方式对土壤镉的稳定效果存在重要影响。

半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究

在半干旱地区的杨凌 ,通过对大田夏玉米在拔节期和抽雄期进行灌溉水和氮肥的不同数量和空间耦合处理 ,研究了不同耦合方式对玉米生理特性和产量的影响及其节水效果 ,结果表明 :在全生育期灌水量为 112 5 m3/ hm2和 60 0m3/ hm2 的水平下 ,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水 3种水肥空间耦合方式的产量之间不存在显著差异 (P <0 .0 5 ) ;玉米全生育期灌水量从 2 2 5 0 m3/ hm2下降到 60 0 m3/ hm2 ,玉米产量下降幅度小于 15 .2 6% ;在相同灌水量下 ,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水的根系活力、光合速率、产量和灌溉水利用效率较高 ;在试验范围内 ,灌水量越高 ,水分利用效率越低。以上结果表明 ,在杨凌地区夏玉米生产中仍有较大的节水潜力 ;在试验条件下 ,每次灌水 5 62 .5m3/ hm2 。

半干旱区玉米水肥空间耦合效应 Ⅰ.氮素的吸收和残留及其环境效应

通过田间试验研究了半干旱地区不同灌水量和水肥空间耦合方式下玉米对N素的吸收及玉米收获后N素在1.0m土体中的残留。结果表明,与常规施肥灌水方式(均匀施肥均匀灌水、全生育期灌水量为2500 m3/hm2)相比,在全生育期灌水量为1125 m3/hm2和600 m3/hm2的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种不同水肥空间耦合方式在玉米植株吸收N略有下降的情况下,增加了肥料N在60cm以上土壤中的残留量,从而减小了N向下层土壤淋溶的可能;相同灌水量下,60cm以上层次土壤N素残留量大小顺序为:水肥异区交替灌水处理>水肥同区交替灌水处理>均匀施肥交替灌水处理。

铅冶炼污染区小麦籽粒镉含量及低积累品种筛选

从已有研究看,小麦属于对土壤重金属有较强积累能力的作物,土壤重金属污染区易发生小麦籽粒镉超标现象[1-4]。本研究选择100个小麦品种或品系(其中品种88个,品系为12个),在河南省西北部某铅污染农田中种植,收获后测定籽粒镉含量,以评判河南省铅冶炼污染区小麦籽粒镉积累现状并选出对镉积累程度较低的小麦品种。田间试验于2013年10月到2014年6月间进行。研究区地形为山前平原,海拔约250 m。

持久性有机污染物的根际修复及其研究方法

根际是具有特殊性质的土壤微生态环境,对土壤中持久性有机污染物的行为及生物修复具有重要作用。本文从微生物降解、植物过程、非生物降解、土壤吸附、挥发、淋溶等方面归纳了有机污染物根际修复的研究进展,并从细胞培养、添加根系分泌物或根系残留物、挥发污染物收集和残留态污染物测定等方面综述了有机污染物根际行为的研究方法及其优缺点。

施肥对土壤重金属的影响研究进展

综述了近年来施肥对土壤重金属含量和有效性影响的研究进展。主要回顾了施用化肥、有机肥、污泥对土壤重金属含量和有效性的影响,并对今后的研究进行了展望。

铅和苯并[a]芘混合污染酸性土壤上黑麦草生长及对污染物的吸取作用

设置铅(Pb)处理浓度为0、5001、0002、000 mg kg-1(烘干土计),苯并[a]芘(B[a]P)处理浓度为0、12.5、255、0 mg kg-1(烘干土计),完全组合设计,对每一处理通过种植和不种植黑麦草盆栽试验,研究了B[a]P和Pb混合污染酸性红砂土上黑麦草(Lolium perenneL.)的生长及对污染物积累的吸取作用。试验表明,铅是抑制黑麦草株高和产量的主要因素,在低Pb处理浓度下,B[a]P对黑麦草生长有一定的促进作用。在试验61 d内,黑麦草吸收的铅占土壤铅添加量的4.7%,黑麦草吸收的B[a]P占土壤B[a]P添加量的0.023%;种植黑麦草的土壤B[a]P残留率平均为42.6%;而未种植黑麦草的土壤B[a]P平均残留率为50.9%。该研究结果表明,当Pb-B[a]P混合污染土壤时,在一定的浓度范围内黑麦草能吸收土壤中的Pb和B[a]P,黑麦草对Pb-B[a]P混合污染土壤有一定的吸取修复作用。

饲喂污染饲料对小鼠粪便重金属含量的影响研究

探讨了向小鼠(Mus musculus)饲喂添加铅或镉试剂或经过稳定处理的重金属污染土壤后小鼠粪便重金属含量的变化。结果表明:当向饲料中添加铅或镉试剂时,其粪便铅和镉含量与饲料铅或镉添加量呈显著正相关关系(P<0.05),相同重金属用量下,第10 d粪便重金属含量高于第2 d。粪便不同重金属含量之间呈现较为复杂的关系,这可能与小鼠吸收过程中重金属的相互作用有关。污染土壤经过磷酸盐和膨润土稳定并未影响小鼠对土壤中重金属的吸收。

半干旱区夏玉米的水肥空间耦合效应

通过大田试验就半干旱区非充分灌溉条件下水肥的空间耦合 (水肥异区、水肥同区、固定灌水、交替灌水 )对夏玉米的产量影响进行了研究 ,并通过对某些生理指标的测定 ,探讨了影响产量的原因。结果表明 ,与常规灌水施肥方式相比 ,非充分灌溉条件下不同水肥空间耦合灌水量减少一半 ,籽粒产量下降 7%— 16% ,根系吸收养分能力、光合速率、蒸腾效率明显增加 ,而叶面积、蒸腾速率和硝酸还原酶活性均无明显变化。其中以水肥异区交替灌水的产量降低最小 ,表明这是非充分灌溉条件下较好的一种水肥耦合形式。

磷肥和黑麦草结合修复铅污染贫磷潮土的研究

在Pb污染土壤中施用磷肥是降低Pb有效性的有效方法.在低磷或高Pb胁迫下,植物根际的一系列变化将促进植物对磷的吸收或对Pb毒性的降低,但低磷胁迫下植物对土壤Pb有效性的影响研究不多.为探讨Pb污染低磷土壤上施用磷肥对Pb有效性、植物吸收Pb的影响及黑麦草(LoliumperenneL.)对土壤Pb有效性的影响,设置0、500和1000mg·kg-13个Pb用量和0、2729mg·kg-1两个普通过磷酸钙磷肥用量,种植黑麦草,0和1000mg·kg-1Pb下设置不种植植物的对照的盆栽试验,植物生长48d后收获,测定植物地上部和根系产量、长度、Pb浓度及土壤DTPA-Pb含量.结果表明,施用磷肥后植物产量和地上部长度增加、根冠比、根系长度和Pb浓度减小,500mg·kg-1Pb用量时,未施用磷肥和施用磷肥时植物产量分别为0.37和1.70g·pot-1,1000mg·kg-1Pb用量时这两个数值分别为0.24和1.50g·pot-1,500mg·kg-1Pb用量时,植物产量与未施Pb处理(产量为0.75g·pot-1)差异显著(p<0.05);施用磷肥后,地上部吸收的Pb的比例和植物体吸收的Pb数量均增加.1000mg·kg-1Pb用量下,植物产量、地上部长度均小于500mg·kg-1Pb用量处理时的水平,而土壤DTPA-Pb浓度、植物Pb浓度、Pb吸收量均大于500mg·kg-1Pb处理,表明2729mg·kg-1普通过磷酸钙用量并不能完全抵消1000mg·kg-1Pb对植物生长的抑制作用.施用磷肥降低了土壤DTPA-Pb含量,但500mg·kg-1Pb用量时降低效果不显著(p>0.05).0mg·kg-1Pb用量下,种植植物的处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物处理高54.3%;1000mg·kg-1Pb处理时,种植植物处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物平均低18.5%.以上结果表明,在0mg·kg-1Pb用量下,植物生长受到了一定程度的磷胁迫.在磷胁迫下,种植植物提高了土壤Pb有效性,而在1000mg·kg-1Pb用量下,不管是否施用磷肥,种植植物均降低了土壤Pb有效性.本研究结果表明,在低磷和高Pb胁迫下,施用水溶性磷肥可降低土壤Pb有效性,促进黑麦草生长,促进Pb向植物地上部转移;在低磷胁迫且无Pb污染条件下,黑麦草对土壤Pb的有效性表现为促进;在高Pb胁迫下,不管是否施用磷肥,黑麦草均可降低土壤Pb有效性.

水溶性磷和铅在潮土中有效性变化过程

在人为加入500mg.kg-1水溶铅的土壤中分别加入Ca(H2PO4)2.H2O和KH2PO4[n(P)∶n(Pb)=1.95∶1],在30d内的不同时间采样,测定土壤磷有效性(Olsen-P)和铅有效性(DTPA-Pb)。结果表明,KH2PO4处理在1～4d土壤磷有效性略高于Ca(H2PO4)2.H2O处理,此后二者磷有效性差异较小;土壤磷有效性在1～18d内快速下降,此后磷有效性下降变缓。在1～4和24～30d,Ca(H2PO4)2.H2O处理铅有效性高于KH2PO4处理,其余时间二者铅有效性差异不大;铅有效性的快速下降主要发生在1～4d,此后下降较慢。数据分析表明,土壤b(Olsen-P)下降量与b(DTPA-Pb)下降量比值为0.893～10.9。加铅土壤中施入Ca(H2PO4)2.H2O后分别保持15%、30%和45%土壤质量含水量,10d后各处理土壤铅有效性差异不显著(P>0.5),而土壤磷有效性依次增加且差异显著(P<0.05)。铅污染土壤中施入水溶性磷酸盐后磷或铅有效性的下降均仅是另一元素有效性下降的部分原因。

半干旱区玉米水肥空间耦合效应 Ⅱ.土壤水分和速效氮的动态分布

在灌水量为300m^3/hm^2、施N肥量为248．1kg/hm^2的条件下，模拟大田条件研究了两种水肥空间耦合方式下的土壤水分、速效N的动态运移规律。试验表明，在半干旱地区隔沟灌溉水肥异区、隔沟灌溉水肥同区两种处理方式的灌溉水在剖面上均以垂直运动为主，同时存在水平运动。隔沟灌溉水肥同区处理的速效N在剖面上垂直运动明显，处理后15天速效N基本均匀地分布于0—100cm土层内，速效N含量在施肥区和未施肥区之间差异较小；而隔沟灌溉水肥异区处理的速效N垂直运动程度小，速效N主要分布在60cm以上土层，速效N水平运动不明显，施肥区速效N含量远高于未施肥区。水肥异区养分的淋溶深度较小，淋失的可能性小，有利于养分长期在剖面较浅层次中分布，为作物吸收创造了条件。

小尺度下农田潮土Olsen-P的空间分布及其与重金属的关系

玉米收获后以10 cm×10 cm网格采取1.0 m×1.0 m范围内0-20 cm土样,测定Olsen-P含量、DTPA提取态和全量Cu、Mn、Pb和Zn,并研究磷与重金属的相关性。结果表明,土壤Olsen-P的变化范围为3.3-38.5 mg/kg,平均值为9.6 mg/kg,变异系数为49.87%;Olsen-P在采样区的南北边缘含量较高,空间变异是结构性因素和随机因素共同作用的结果;Olsen-P与DTPA态Cu和Pb之间存在极显著负相关（P〈0.01）,与DTPA态Mn和Zn的相关性不显著（P〉0.05）,全量Mn、Pb和Zn与Olsen-P之间呈极显著正相关（P〈0.01）。以上结果说明,玉米生长期间追施水溶性磷肥导致土壤Olsen-P的空间变异发生变化,磷肥施用导致部分Cu和Pb有效性下降、全Mn、全Pb和全Zn含量上升。

水溶性磷酸盐对不同肥力石灰性土壤中铅的稳定研究

在荒地土(S土)和农田土(F土)2个潮土土样中加入500mg.kg-1水溶性铅[Pb(NO3)2]后培养30d,之后按n(P)∶n(Pb)=6∶1加入Ca(H2PO4)2.H2O,培养105d后测定土壤性质。结果表明,土壤中仅加磷及加铅后再加磷时,F土Olsen-P质量分数均显著高于S土(P<0.05);土壤中仅加铅时,S土DTPA-Pb质量分数显著低于F土(P<0.05),但加铅后加磷,S土DTPA-Pb质量分数显著高于F土(P<0.05);土壤中仅加铅或仅加磷时,SrCl2-Ca均增加,而加铅土壤中加磷后,2种土壤SrCl2-Ca质量分数均低于仅加铅或仅加磷土壤。加铅和加磷均导致土壤pH降低,以加铅后加磷处理pH最低。对于F土,加铅和加磷均导致土壤电导率上升,对于S土,仅加铅和加铅后加磷导致土壤电导率上升,而仅加磷时,土壤电导率略有下降。可见,在未加入磷酸盐时,水溶性铅在贫瘠土壤中更易老化;磷酸盐对肥沃土壤中铅老化效果高于贫瘠土壤中的效果,磷酸盐对钙、铅的稳定分别有利于铅和钙有效性的降低。

非充分灌溉下夏玉米的水肥空间耦合效应研究

通过大田试验就非充分灌溉条件下水肥的空间耦合 (水肥异区、水肥同区、固定灌水、交替灌水 )对夏玉米的产量和某些生理指标的影响进行了研究。结果表明 ,与常规灌水施肥方式相比 ,非充分灌溉条件下不同水肥空间耦合灌水量减少一半 ,籽粒产量下降 7%～ 16 % ,根系活力、光合速率、蒸腾效率明显增加 ,而叶面积、蒸腾速率和硝酸还原酶活性均无明显变化。其中以水肥异区交替灌水的产量降低最小 。

苯并[a]芘污染土壤的丛枝菌根真菌强化植物修复作用研究

研究了种植紫花苜蓿 (MedicagosativaL )在接种和不接种菌根真菌 (GlomuscaledoniumL )情况下对土壤中苯并 [a]芘 (B[a]P)的降解动态。历经 90天的温室盆栽试验表明 ,较高浓度 (10 0mgkg-1)B[a]P能降低菌根真菌对植物根的侵染率。种植紫花苜蓿和接种菌根真菌能促进土壤中可提取态B[a]P的降解 ,在接种情况下 ,有植物时对三种浓度 (1mgkg-1,10mgkg-1,10 0mgkg-1)B[a]P的降解率分别达 86 2 %、86 6 %、5 7 0 % ;而没有植物时B[a]P的降解率为 5 3 5 %、5 3 0 %、33 0 %。不接菌根真菌时的降解率比接菌根真菌的低得多 ,不接种菌根真菌时 ,有植物的B[a]P降解率分别达 75 9%、77 7%、5 3 4 % ;而不种植物的降解率分别为 5 4 9%、5 2 6 %、34 1% ,低、中浓度 (1mgkg-1,10mgkg-1)两处理的降解率明显地高于高浓度处理(p <0 0 5 )。B[a]P添加对土壤中多酚氧化酶活性有较大的影响 ,特别是高浓度B[a]P处理土壤的酶活性明显地低于其它三个处理 ,接种菌根真菌能够提高土壤中的酶活性 ,从而促进了土壤中B[a]P的降解。

黑麦草对土壤中苯并[a]芘动态变化的影响

本文通过盆栽试验初步研究了黑麦草 (LoliummultiflorumLam)对污染土壤中多环芳烃苯并 [a]芘动态变化的影响。盆栽试验设计 3种苯并 [a]芘处理浓度 ,分别为 1、10、10 0mgkg-1。将苗龄为 1周的黑麦草移植于受苯并 [a]芘污染的土壤中 ,同时设置有相同的苯并 [a]芘处理浓度但不种植物的对照试验。试验在2 0m3 的控温、控光的生长室内进行 ,土壤湿度维持在田间持水量的 6 0 %。通过 12 0d的温室盆栽试验 ,观察到土壤中苯并 [a]芘的可提取浓度随着时间逐渐减少 ,种植黑麦草加快了土壤中可提取态苯并 [a]芘浓度的下降。在 1、10、10 0mgkg-1苯并 [a]芘处理浓度下 ,黑麦草生长的土壤中苯并 [a]芘的减少率分别达 82 3%、74 0 %和 5 5 9%。结果还显示 ,随盆栽时间的延长 ,黑麦草根圈土壤中多酚氧化酶含量提高 ,这可能根圈土壤中可提取态苯并 [a]芘含量降低有关。黑麦草的地上部可以积累苯并 [a]芘 ,变幅在 0 0 6～ 3 6 0mgkg-1。初步认为 ,土壤具有缓解苯并 [a]芘污染的自然本能 ,促进黑麦草生长 ,增强土壤多酚氧化酶活性 ,可提高黑麦草对苯并 [a]芘污染土壤的修复能力。

利用改进的生物反应器研究不同通气条件下土壤中菲的降解

利用自行设计的生物反应器进行多环芳烃菲污染土壤的生物修复研究。在控制土壤水分、养分的情况下 ,设 6个通气处理 ,分析测定各处理的土壤菲降解率、微生物量、多酚氧化酶以及土壤酸度的动态变化。为期 6 0天的试验结果表明 ,通气量为 0 .0 8m3 h-1时 ,菲的降解率最高 ,达 72 .6 % ;与对照相比 ,微生物量最多 ,其中细菌、真菌都显著高于对照 ;多酚氧化酶活性也最高。通气量为 0 .0 8m3 h-1处理还可以控制土壤中酸度的变化 ,保持土壤中pH的稳定 ,从而更快地降解污染土壤中的菲。较高的菲降解率与通气改变土壤条件有关。在本实验的条件下 ,反应器中土壤细菌、真菌数量增加 ,多酚氧化酶活性提高 ,土壤保持稳定的pH值是土壤中菲降解率提高的主要原因。因而 ,改进的反应器具有较高的降解效果。本研究还表明 ,利用生物反应器能够快速、高效地消除土壤中的有机污染物 ,实现有机污染土壤的离位生物修复。

重金属积累对土壤酶活性的影响

研究了华北平原某铅冶炼厂附近农田33个土壤样品中重金属积累对土壤酶活性的影响。结果表明,样品中Pb和Cd全量的平均值分别为144和5.59mg·kg-1,DTPA态Pb和Cd含量平均值分别为54.1和0.964mg·kg-1,均超过了未污染农田潮土的正常范围,而Cu、Ni和Zn的有效性和全量与未污染土壤接近;土壤过氧化氢酶活性与DTPA态Pb和Cd含量、全Pb含量均呈显著的负线性关系(P<0.01);与磷酸酶和脲酶相比,土壤脱氢酶活性更易受到土壤中Pb和Cd积累的影响;随DTPA-Ni含量增加,土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性增加(P<0.1);土壤脲酶活性与重金属全量或有效态重金属含量无显著相关性(P>0.1)。以上结果说明,利用土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性能够表征基本性质较为一致的土壤中重金属污染程度;与重金属全量相比,有效态重金属对土壤酶活性影响更大。