微纳米塑料在土壤-植物系统中的迁移机制及毒性效应研究进展

微塑料是指粒径小于5 mm的塑料碎屑和颗粒,其中粒径小于100 nm为纳米塑料。微纳米塑料作为一种新型污染物,具有难以降解、容易发生积累和可长距离迁移等特点,进而对生态环境产生影响。但是,与其他环境中的微纳米塑料相比,人们对土壤环境中的微纳米塑料的认识与了解还比较少。所以,本文详细阐明了微纳米塑料在土壤环境中的生物和非生物迁移过程与机制,系统总结了微纳米塑料从土壤到植物的转运过程,并探讨了微纳米塑料对植物种子萌发和根系发育产生的直接毒性效应,通过改变土壤理化性质和吸附重金属、有机污染物进而成为污染物传输载体而对植物产生的间接毒性作用。最后,提出了土壤-植物系统中微纳米塑料污染目前还需要进一步研究和处理的问题。本文可为土壤-植物系统中微纳米塑料污染的生态风险评估提供科学参考。

土壤-植物系统中硒的生物有效性及其影响因素研究进展

硒的生物有效性是决定硒在土壤-植物系统中转运、积累的关键因素,然而目前关于该方面研究进展还缺乏系统的总结和论述。本文结合赣南富硒脐橙调查研究结果,以硒在土壤-植物系统中的运移为切入点,系统总结和论述了硒在土壤-植物系统中的氧化-还原、吸收、转运过程,探讨了土壤理化性质、微生物、施肥、农艺管理和植物生长阶段等对硒生物有效性和迁移的影响,并提出未来硒的研究热点:土壤微生物活性与硒生物地球化学循环的耦合关系;植物生长、果实品质与硒代谢相关的分子机制;结合同位素示踪技术和薄膜扩散梯度(DGT)技术原位探究硒在生物地球化学中的归趋。本综述可为土壤硒生物有效性调控、植物体系中硒的有效积累和农艺生物强化富硒措施方面的研究提供理论参考。

氮负荷增强对闽江口短叶茳芏湿地植物-土壤系统氮累积与分配的影响

选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^(-2)a^(-1);LNT低氮处理,12.5 g N m^(-2)a^(-1);MNT中氮处理,25.0 g N m^(-2)a^(-1);HNT高氮处理,75.0 g N m^(-2)a^(-1))湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH+4-N和NO-3-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH+4-N、NO-3-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH+4-N含量分布主要受SOM的影响,而NO-3-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶>茎>根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强“自疏效应”,并通过拓展地上空间的方式来适应环境。

粪肥还田对土壤-植物系统中抗生素和抗性基因分布特征的影响研究综述

粪肥还田对土壤-植物系统造成了抗生素和抗性基因(ARGs)的污染,具有潜在环境风险。本文系统总结了粪肥、土壤、植物中抗生素和ARGs的分布特征,分析了土壤-植物系统中的关键影响因素。通过分析发现,微生物长时间处于低抑制浓度的抗生素和重金属环境中容易诱导ARGs的产生,粪肥还田和改良土壤中抗生素浓度和ARGs丰度存在明显的地理分区和粪肥种类差异。总体来看猪粪和鸡粪肥及对应土壤中的抗生素和ARGs残留高于牛粪肥,叶类与茄科类蔬菜容易富集抗生素及ARGs。粪肥类型、植物种类、土壤理化性质、重金属以及微生物群落等均影响土壤-植物系统中的抗生素和ARGs的分布规律;粪肥中抗生素向土壤和植物的迁移受抗生素特性的影响较大,且其浓度随跨介质迁移过程不断降低;细菌群落显著影响ARGs的迁移,ARGs在从土壤到植物的迁移过程中可被稀释100~1000倍。未来需加强有机肥产品中抗生素及ARGs的浓度控制标准以及环境中ARGs的产生与迁移机制等研究。本综述旨在全面揭示土壤-植物系统中抗生素及抗性基因的分布特征及影响因素,为科学有效应对微生物耐药性的跨介质迁移提供基础。

碘在土壤-植物系统中的行为及其毒理学研究进展

碘作为一种亲生物元素,是甲状腺激素的重要组成部分,但人为核活动产生的放射性碘是潜在致癌物。碘在土壤中主要以有机碘、碘化物、碘酸盐的形式存在。土壤和植物也是碘进行全球化学循环的重要一环。碘元素的毒理学主要表现为,环境中的放射性碘对动植物的危害以及不同剂量和形态的碘对植物生长的影响。

异恶唑草酮在环境介质中的挥发、土壤吸附和水-沉积物系统降解特性

为评价异恶唑草酮的环境安全性,采用室内模拟试验方法,研究了异恶唑草酮在不同环境介质(空气、水和土壤表面)的挥发特性,在不同质地土壤(潮土、水稻土、黑土和红壤土)的吸附特性,和2种水-沉积物系统中的降解特性。结果表明:异恶唑草酮在潮土、水稻土、黑土和红壤土中的吸附均符合弗罗因德利希(Freundlich)方程,吸附常数值分别为0.6406、1.3762、0.8169和1.2895,在土壤中属于难吸附农药。异恶唑草酮在湖泊(杭州西湖)水-沉积物系统和河流(杭州运河)水-沉积物系统中的好氧降解和厌氧降解均符合一级动力学方程,好氧降解半衰期分别为73.7h和75.3h,厌氧降解半衰期分别为42.3h和43.0h,在水-沉积物系统中属于易降解农药。在20~25℃、气体流速为500mL·min-1的条件下,异恶唑草酮在空气、水和土壤表面的挥发率均小于1%,属于难挥发性农药。试验结果表明,异恶唑草酮在空气、水和土壤表面难挥发,在土壤中难吸附,在水-沉积物系统中降解快,环境风险较小。

土壤-植物系统中抗生素抗性的传播过程与影响机制

土壤是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的重要储存库,土壤-植物系统是ARGs从土壤向人体传播的主要渠道。因此,关注土壤-植物系统中抗生素抗性的传播过程与影响机制有助于系统性地了解抗生素抗性细菌(antibiotic resistant bacteria,ARB)、ARGs在土壤-植物中的迁移途径、传播规律和影响因素,可以为阻控抗生素抗性传播提供思路。本文总结了土壤中抗生素抗性的来源与演变机制,着重强调了抗生素抗性从土壤向植物的传播过程与影响因素,最后讨论了阻断ARGs在土壤-植物系统中传递的物理化学和生物控制技术,并提出了未来的研究方向,对遏制抗生素抗性传播、保障蔬菜作物安全与人体健康具有重要现实意义。

土壤微塑料与重金属复合污染机理及其植物生理效应研究进展

微塑料能够吸附土壤中的重金属并形成复合污染,改变单一污染物的环境行为,进而影响植物生长发育。本研究综合评述了土壤微塑料与重金属的复合污染机理、关键控制因素及其对植物的生理影响。土壤中的微塑料可作为载体吸附重金属,影响重金属的生物有效性,改变重金属在土壤-植物系统中迁移行为,且该过程与微塑料种类、形貌、粒径、老化程度以及重金属种类、浓度、生物有效性等因素密切相关。土壤微塑料与重金属能够吸附在植物表面或进入植物体内,影响植物生长,改变光合作用强度,诱导氧化应激和抗氧化活性酶变化,影响植物代谢和营养吸收等。同时,植物体内富集的微塑料与重金属可沿食物链进行迁移,威胁人类生命健康。本文最后对土壤微塑料与重金属复合污染的研究进行了展望,以期为后续研究提供参考。

若尔盖高原湿地土壤-植物系统有机碳的分布与流动

湿地碳素变化对全球气候变化的影响一直是国内外湿地研究的热点。国内对沼泽湿地碳循环的研究主要集中在三江平原,其它地区则鲜见报道。若尔盖高原位于全球气候变化最敏感的区域之———青藏高原的东北部,冷湿的气候条件下沼泽十分发育,泥炭贮量丰富,沼泽面积和泥炭资源贮量均居中国首位。为了评估该区湿地;在全球气候变化中的作用,作者以该区分布最为广泛的 3种沼泽植物群落——木里苔草(Carex muliensis)群落、乌拉苔草(Carex meyeriana)群落和藏嵩草(Kobresia tibetica)群落以及最为典型的3种湿地土壤——泥炭土、泥炭沼泽土和草甸沼泽土为对象,采用田间腐解试验方法,系统研究了高原湿地植物——土壤系统中有机碳的分布与流动,其目的在于:1)探明该区湿地土壤有机碳的数量与分布状况;2)了解植物碳在向土壤流动过程中的消失与残留情况。结果表明,若尔盖高原湿地土壤的有机碳含量一般较高且随土层加深而降低;在植物由活体—立枯—残落物的不同阶段,植物不同化学组分中碳的消失率各异,其中易分解组分碳的消失率最大(3种群落分别为61.37％、69.59％和66.34％),木质素碳的消失率(44.53％～52.98％)略大于纤维素碳的消失率(38.23％～43.86％),3种群落植物碳的总消失率分别为53.8％、60.03％和55.18％;3种群?

铅锌矿区土壤-植物系统中植物吸收铅的研究

基于野外现场系统采样,结合室内全量、形态含量检测技术,分析了湘西铅锌矿区几类粮食中铅等元素的质量状况以及水稻植株中铅的吸收和分配.结果表明,湘西铅锌矿区粮食中存在高铅污染风险,与对照相比,矿区稻米、玉米、黄豆等粮食中铅的平均含量分别增加2.4倍1、.2倍和3.3倍.粮食铅含量因品种不同、采集部位不同而异,铅含量由高到低依次为:黄豆>稻米>玉米(粮食品种间),根>茎叶>籽粒(植株部位间),稻根对铅表现出极强的束缚力和耐受性.相关分析显示稻根中的铅主要来自土壤,而水稻地上部分的铅则可能主要源自大气.矿区粮食中汞、镉、铅等多种重金属共同富集,亟需开展矿区粮食中重金属复合污染的机理及其健康风险研究.

沙漠化过程中科尔沁沙地植物-土壤系统碳氮储量动态

研究了科尔沁沙地不同沙漠化阶段(潜在、轻度、中度、重度和严重沙漠化)植物-土壤系统的有机碳与氮储量,以揭示沙漠化对碳氮动态的影响.结果表明,从潜在沙漠化到轻度、中度、重度和严重沙漠化,生物量(地上与地下)有机碳储量分别下降26.4%、51.0%、79.0%和91.0%,生物量氮储量分别下降33.6%、66.9%、87.4%和93.2%;土壤有机碳储量分别下降52.2%、75.9%、87.0%和90.1%,土壤全氮储量分别下降43.5%、71.0%、81.3%和82.7%.植物-土壤系统的有机碳与氮储量大小为:潜在沙漠化(C:5 266 g.m-2和N:534 g.m-2)>轻度沙漠化(C:2 619 g.m-2和N:303 g.m-2)>中度沙漠化(C:1368 g.m-2和N:156 g.m-2)>重度沙漠化(C:715 g.m-2和N:99 g.m-2)>严重沙漠化(C:517 g.m-2和N:91 g.m-2).研究结果表明,生物量碳氮储量的衰减在沙漠化后期(从重度到严重)快于沙漠化初期(从潜在到轻度),而土壤碳氮储量的衰减在沙漠化初期快于沙漠化后期;沙漠化过程中土壤有机碳储量的衰减要快于全氮,而生物量氮储量的衰减在沙漠化初期快于碳,在后期则相反.

闽江河口芦苇与短叶茳芏空间扩展植物-土壤系统硫含量变化特征

2015年7月,选取闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了两种植被空间扩展过程中植物-土壤系统全硫(TS)含量的空间变化特征。结果表明,不同湿地表层土壤的TS含量表现为交错带湿地>短叶茳芏湿地>芦苇湿地,其差异主要与两种植被的空间扩展改变了交错带湿地土壤的质地及有机质等参数,进而对硫的迁移及转化过程产生重要影响有关;交错带不同植被的根系分布及其对土壤硫养分的竞争导致土壤TS含量的水平和垂直变异性均较芦苇或短叶茳芏纯群落发生较大改变,其土壤的TS含量受芦苇根系分布的影响更为明显,含量和储量均在深层土壤中较高。芦苇与短叶茳芏的空间扩展改变了两种植被的株高、密度及生物量分配格局,尽管二者在交错带中的地下生物量分配比均高于纯群落,但芦苇地下空间占据能力要高于短叶茳芏。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展是双向过程,二者在空间扩展中通过不同的硫养分吸收、累积与分配策略适应竞争环境,即交错带湿地中的芦苇通过增加根部对硫养分的累积能力来保持其竞争力,而短叶茳芏则通过拓展地上空间及提高地上器官的硫养分累积能力来抗衡芦苇的空间扩展。

苗期玉米、大豆在土壤-植物系统N_2O排放中的贡献

为区分植物在土壤 植物系统N2 O排放中的贡献 ,用封闭式箱法对在温室内砂培和土培的玉米、大豆幼苗及砂、土、砂 植物系统、土壤 植物系统的N2 O排放进行了测定 ,同时对植物N2 O排放与植物叶片中的硝酸还原酶 (NR)活性及NO- 3 N、NO- 2 N含量的关系进行了分析 .结果表明 :在 5 3d的观测期内 ,玉米、大豆幼苗本身均可排放N2 O ,且在土壤 (砂 ) 植物系统的N2 O排放中占有很大份额 (79 1 8%～ 1 0 0 % ) ;植物N2 O的排放与植物叶片的硝酸还原酶活性和NO- 3 N、NO- 2 N的含量显著正相关 (R2 ≥ 0 97,n =6 ) .

土壤及土壤-植物系统中复合污染的研究进展

土壤复合污染是土壤污染的主要存在形式 ,在分析中 ,主要从土壤重金属复合污染和土壤重金属 有机污染物复合污染方面进行了较为全面的综述 ,评价了土壤复合污染的多种表征方法 。

不同Cu形态在土壤-植物系统中的可利用性及其活性诱导

通过偏剔除法与重金属模拟形态试验 ,研究了Cu各形态的植物可利用性以及EDTA、味精废水、柠檬酸废水对各形态Cu的溶出和植物吸收与转运的影响 .结果表明 ,Cu各形态的植物可利用性的顺序为水溶交换态、有机结合态 >碳酸盐结合态 >铁锰氧化物结合态 >残渣态 ;Cu各形态受活化情况和植物吸收情况与外源物质的成分与性质有关 ,EDTA对Cu形态的溶出与促进植物吸收与转运Cu素的效果最为明显 ,味精废水次之 .

设施菜地土壤-植物系统中有机肥源抗生素的影响研究进展

有机肥一直被认为是培肥土壤和有机农业的理想肥料,但实验证实,含有抗生素残留的禽畜粪便作为有机肥施于农田,是农田土壤抗生素的主要来源之一。在针对设施菜地土壤-植物系统中有机肥源抗生素的影响等方面的研究进展进行综述的基础上,提出了开展有机肥源抗生素在设施菜地土壤-植物系统中迁移转化规律研究的建议。

镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素

重金属镉(Cd)被列为环境污染物中最危险的五种物质之一。因其极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康的特性,环境Cd污染尤其是土壤系统的Cd污染已成为国内外环境污染研究的热点,Cd在土壤-植物系统中迁移转化规律备受关注。本文概述了国内外土壤Cd污染研究现状;在已有研究的基础上,总结并阐述了影响Cd在土壤-植物系统中迁移转化的几个重要因素:土壤基本理化性质(pH值、有机质等)、Zn元素、P元素、陪伴阴离子Cl-和SO42-,其中包括尚未被普遍认识的P元素和陪伴阴离子Cl-和SO42-;并详细论述了各因子对Cd在土壤-植物系统中迁移转化的影响及其可能机理。

土壤-植物系统中铅的迁移转化影响因素研究进展

在国内外学者研究的基础上,详细论述了Pb在土壤-植物系统中迁移转化的几个重要影响因素:Pb所在的环境介质、土壤理化性质、陪伴阴离子、植物及微生物,并阐述了各因子对Pb在土壤-植物系统中迁移转化的影响及其可能机理,提出了进一步研究的问题。

闽江口湿地主要土壤-植物系统硒的分配特征

研究闽江河口湿地的5种典型土壤-植物系统中硒的分配特征.结果表明,不同类型的土壤-植物系统中,土壤硒的质量比为0.137-0.437 mg·kg^-1.各湿地植物土壤的不同层次,其硒的质量比的垂直分布无明显的规律性;各湿地植物土壤的硒的质量比与土壤全磷的相关性较强,而受土壤有机质的影响较弱.不同的湿地植物及同一植物不同部位的硒的质量比存在较大差异,在同一植物中,根、枝或茎的硒质量比大于叶.植物各部位对土壤中硒的富集能力,表现根大于枝或茎大于叶,但富集系数均小于0.5.

添加玉米残体对土壤-植物系统中氮素转化的影响

采用盆栽试验和15N示踪技术对黑土添加玉米残体 (秸秆和根茬 )土壤 植物系统中氮素转化进行了研究 .结果表明 ,玉米残体还田能够增加土壤氮素含量 ,减轻因其作为燃烧材料而造成的氮素损失和对大气的污染 .玉米残体施入土壤 ,增加了土壤微生物氮含量 ,提高土壤氮活性 ,有利于土壤氮素养分的协调供应 .玉米残体配施氮肥与氮肥单施相比 ,玉米植株氮素累积量相近 ,但氮素在玉米植株不同器官中的分配比例不同 ;添加玉米残体能够促进氮素从营养器官向籽粒中转移 ,提高氮素养分的利用效率 .同时 ,添加玉米残体还可以降低土壤NO-3 N的累积 ,减少肥料氮的损失 4 7%～ 5 6 % .