有机肥施用土壤-蔬菜系统中潜在人畜病原菌及其耐药性分析

畜禽粪便类有机肥中含有大量的人畜病原菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),施入农田后部分病原菌仍能继续存活并繁殖,且可能污染所种植的蔬菜,尤其是一些具有耐药性的人畜病原菌经食物链传递后将对人体健康造成巨大威胁。然而,当前大量的研究仅基于单纯的分离培养或高通量测序技术,对有机肥施用土壤-蔬菜系统中的人畜病原菌及其携带的毒力因子基因(virulence factor genes,VFGs)与ARGs认识有限。因此,本研究针对典型的长期施用有机肥的土壤-蔬菜系统,采集有机肥、施肥土及该土壤上种植的叶类蔬菜,如鸡毛菜、菜心、油麦菜和白菜等,结合传统分离培养及全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)技术,利用生物信息学方法对分离菌株进行分类学及基因组注释,探究人畜病原菌的分布以及VFGs和ARGs的携带情况。结果表明在该施用有机肥的土壤-蔬菜系统中分离检测到42株人畜病原菌,其中37株属于肠杆菌科,5株属于假单孢菌科,主要的菌株包括大肠杆菌、克雷伯氏菌、假单胞菌和柠檬酸杆菌等,其中,大肠杆菌在土壤环境中显著富集,假单胞菌和柠檬酸杆菌主要分布在蔬菜根际及叶际。此外,全基因组测序提供了病原菌遗传信息,表明了人畜病原菌可能具有潜在的攻击性和代谢活性,携带有效应子、粘附性、生物膜、免疫调节性、侵袭性及毒素相关的VFGs。更重要的是,这些人畜病原菌均携带多种ARGs,这些ARGs编码了对多重耐药类、β-内酰胺类、氨基糖苷类、磷霉素类和多黏菌素类等抗生素的抗性。综上,本研究揭示了有机肥施用导致的土壤-蔬菜系统中人畜病原菌的分布情况,详细解析了病原菌携带的VFGs与ARGs类型,指明了食用叶类蔬菜存在的潜在健康风险,为加强畜禽粪便有机肥中重要人畜病原菌的风险防控提供了理论依据。

设施蔬菜土壤钼营养诊断与钼肥施用技术

钼是植物体内一种不可缺少和替代的微量元素,针对目前设施蔬菜土壤中存在有效钼供应水平偏低的问题,总结设施蔬菜土壤钼营养诊断与钼肥施用技术,供设施农业生产参考,可提升设施蔬菜土壤养分科学管理水平,为设施农业的绿色高效可持续发展创造有利条件。

大冶矿区土壤-蔬菜重金属污染特征及健康风险评价

对大冶铜绿山、铜山口矿区和非矿区的土壤、蔬菜重金属污染特征进行了分析,利用单因子污染指数及内梅罗综合污染指数法评价了土壤环境质量,并进一步分析了蔬菜重金属暴露接触对当地居民的健康风险.结果表明,矿区附近蔬菜地土壤均受到不同程度上的重金属污染,尤其是Cu和Cd的污染.非矿区蔬菜地土壤受到重金属的中度污染,主要是Cd污染.矿区蔬菜中Pb和Cd的含量均超过中国食品安全卫生标准,非矿区部分蔬菜中Pb和Cd的含量超标.矿区居民食用各种蔬菜均会产生Pb和Cd的健康风险.青少年儿童食用蔬菜比成年人更易受到重金属的危害.

多环芳烃在土壤-蔬菜界面上的迁移与积累特征

研究了南京市工业区周边污染农田土壤中16种优先控制的多环芳烃(PAHs)污染物由土壤向蔬菜迁移的特征及其在蔬菜体内的积累规律.结果表明,蔬菜体内PAHs的浓度与其生长土壤环境中PAHs的浓度呈正相关关系,且土壤中PAHs的浓度显著高于生长在该土壤上的蔬菜根和茎叶组织中的浓度(p<0.05),根中PAHs的浓度显著高于茎叶组织中的浓度(p<0.05).蔬菜根中低环PAHs与PAHs总浓度的比值(∑LMW-PAHs∑PAHs)显著高于其土壤中相应的比例(p<0.05).与高环PAHs(HMW-PAHs)相比,LMW-PAHs易被蔬菜根部吸收,表现出较高的生物有效性.生长在同种污染土壤中的4种叶菜类蔬菜体内PAHs的浓度差异不显著,即这4种蔬菜吸收积累PAHs的差异较小.

重庆市土壤-蔬菜系统中重金属的分布特征及其化学调控研究

采用现场采样及盆栽试验方法,研究了重庆市土壤-蔬菜系统中重金属的分布特征及其化学调控。调查表明,重庆市蔬菜重金属总体上尚未达到污染水平,但其污染危险有随时间推延而升高的趋势。叶菜类蔬菜除砷外,镉、汞、铅等进入临界级。蔬菜中的镉、砷主要来自于土壤,汞、铅则来自于大气。不同类型蔬菜的富集能力为叶菜类>茄果类>豆类>块茎类>瓜类,不同重金属的富集顺序为镉>汞>铅>砷。盆栽试验表明,在高污染背景条件下,添加石灰、腐植酸、硫化钠、亚硒酸钠都能够抑制土壤汞、镉进入蔬菜,但选用腐植酸既能增产,又能降低蔬菜汞、镉含量。汞镉在莴笋各器官的分配仅与重金属元素有关,而与添加的化学物质及其添加量无关,汞主要积累于根部,镉则积累于可食茎叶部分。

湖南省东北部蔬菜土壤中有机氯农药残留及其组成特征

2006年3月,采集湖南省东北部7个地区蔬菜土壤样品,采用GC-ECD检测、GC/MS-MS确证的方法对土壤中20种有机氯农药进行分析,并探讨有机氯农药在蔬菜土壤中的残留现状及组成。结果表明,HCHs和DDTs检出率高达100%,残留量范围分别为0.15～16.80μg·kg-1和6.05～57.91μg·kg-1。OCPs的主要残留物是DDTs,占残留总量的70%以上。绝大部分地区土壤中α-HCH/γ-HCH比值大于1,DDT/(DDE+DDD)比值小于1,表明HCHs和DDTs主要来自于早期的使用,但岳阳和衡阳地区近期可能有新的DDTs农药输入。艾氏剂、狄氏剂、γ-氯丹和环氧七氯也有不同程度的检出。与国内外相关报道相比,HCHs和DDTs残留水平较低。

盐胁迫对蔬菜地土壤微生物及土壤酶活的毒害效应

采用外源投加盐分培养室模拟方法,研究了不同强度盐胁迫对蔬菜地土壤微生物和土壤酶的生态毒理效应。结果表明,在盐胁迫试验强度条件下,蔬菜地土壤细菌种群遭遇盐胁迫后,生长受抑、数量减少,放线菌种群抗逆性强、数量上升,土壤真菌种群数量因细菌种群数量的减少而出现暂时性增长现象,但随胁迫时间延长也呈现毒害效应,数量下降,且低于对照;盐胁迫造成土壤微生物优势种群演替和微生态失衡,细菌比例降低,真菌比例上升;盐胁迫明显抑制土壤脲酶和蛋白酶活性,抑制程度与外加盐量呈正比,即盐胁迫强度越大,土壤蛋白酶和脲酶活性越低;而土壤转化酶和过氧化氢酶的活性在低盐胁迫强度(外加盐量为1g·kg-1)时略高于对照组,但随盐胁迫强度的加重,转化酶和过氧化氢酶活性相应降低,盐含量越高,酶活性越低;土壤盐胁迫强度与土壤脲酶、蛋白酶、转化酶和过氧化氢酶活性均呈高度线性负相关,其中蛋白酶和转化酶与盐胁迫程度的相关性高且稳定,0.930≤r≤0.993。

蔬菜土壤重金属生物有效性及有效态与全量相关性研究

采用不同提取剂对蔬菜土壤中多种重金属元素的生物有效性,以及有效态重金属与全量重金属的相关性进行了研究。结果表明:在同一土壤环境中,不同重金属元素间的生物有效性存在较大差异,依次为Cd>Pb>Hg>As>Cr,有效性系数较高的是Cd和Pb元素,分别为43.36%,6.57%,而Cr最低,仅为0.15%,表明土壤中有效态Cd、Pb容易发生迁移并被蔬菜吸收富集,存在较大的潜在生态污染风险;蔬菜地耕层土壤的有效态重金属与全量重金属呈高度显著线性相关的是Cd元素,其相关回归方程为Y=1.598 9X+0.046(n=108,R=0.866),呈显著线性相关的是Pb(R=0.769)和As(R=0.671)元素,相关性不显著的为Cr和Hg元素,表明土壤有效态Cd、Pb和As元素可作为重要的客观来指示环境污染对土壤冲击。

蓬莱仙界园区土壤-蔬菜系统重金属形态解析及关联特征

为了解贵阳市蓬莱仙界生态园区土壤-蔬菜系统中重金属的赋存形态及其内在的关联特征,采用Nemero综合污染指数和综合质量影响指数IICQ分析了番茄(Lycopersicon esculentum)、甘蓝(Brassica oleracea)、红油菜(Brassica napus)、豌豆(Pisum sativum)、白菜(Spinacia oleracea)、胭脂萝卜(Raphanus sativus)地土壤-蔬菜系统重金属Pb、Cr、Cd、Hg、As的综合污染状况,并依据重金属生物有效性、形态解析和富集系数对土壤-蔬菜系统中重金属的关联特征进行了表征。结果表明:土壤重金属综合污染指数为番茄地(2.98)>甘蓝地(2.90)>红油菜地(2.36)>豌豆地(2.33)>白菜地(2.18)>胭脂萝卜地(1.85),番茄土壤和甘蓝土壤属于中度污染,胭脂萝卜土壤污染最轻,土壤中Hg的单因子污染指数最大,其含量高于贵州省背景值2~3倍。BCR连续分级提取结果表明:研究区Pb、Cr、Cd和As以残渣态为主,Cr、Hg和As的形态分布相似,Cd的酸可提取态占总量的比例最大,为14.81%,活性态比例大小顺序为:Hg(48.98%)>Cd(44.44%)>Pb(39.40%)>Cr(10.37%)>As(1.18%),同种元素的不同形态所占比例不同,其中,Hg、Cd和Pb的活性态含量较高,潜在危害较大。土壤-蔬菜系统重金属IICQ指数大小顺序为:番茄(3.92)>红油菜(3.37)>白菜(3.33)>胭脂萝卜(3.32)>甘蓝(3.25)>豌豆(2.74),除土壤-豌豆系统属轻度污染外,其余属中度污染;蔬菜综合质量影响指数表明,番茄的IICQ_v最大,为2.50,污染最严重。番茄叶和白菜叶对Hg的富集系数均高于其他蔬菜的叶组织,不同蔬菜和不同组织部位对Pb、Cr、Cd、Hg和As的富集能力差异明显,番茄根和胭脂萝卜根对Pb的富集能力远高于茎叶,Pb主要累积在豌豆和甘蓝的茎部,其次为根部,红油菜叶和白菜叶对Pb的富集系数高于其根茎;甘蓝、白菜和红油菜富集Cd能力较高,豌豆对Cd的富集能力最弱、IICQ_V最小,受污染最轻,抵抗重金属能力最强。

乌鲁木齐蔬菜主产区土壤镉污染评价及空间变异分析

采用土壤污染指数法与GIS相结合的方法对乌鲁木齐蔬菜主产区四个乡镇土壤镉元素含量状况进行评价,结果表明:部分土壤存在镉污染,其中六十户乡最为严重,其次为四十户乡,进一步采用经典统计学和地统计学方法对该地区土壤镉含量空间变异特征进行研究,结果为:六十户乡、四十户乡达中等变异水平,青格达湖乡、安宁渠镇属弱变异。半方差函数计算结果说明:六十户乡土壤镉空间相关性弱,块金值/基台值(C0/C0+C)>75%,变程为17.6m,表明六十户乡土壤镉污染主要由人为活动引起,可能为农田采用污水灌溉或过量施用含镉磷肥。安宁渠和青格达湖乡不存在镉超标土壤,四十户乡数据不存在半方差结构,无法用地统计学的方法研究,需进一步尝试其它方法。

兰州土壤-蔬菜系统铅污染特征及全钾速效钾与pH对其富集特性影响

通过野外调查取样与实验测定相结合的方法,对兰州市农业生态系统土壤-蔬菜体系49个样点进行研究,分析探讨了研究区蔬菜与土壤的铅污染水平以及蔬菜铅富集效应特性。结果表明:①蔬菜种植地土壤铅平均含量为26.30 mg.kg-1,合格率为93.62%,在不同县区存在显著差异,其大小顺序为红古区>榆中县>永登县;②蔬菜铅平均含量为0.59 mg.kg-1,合格率为60.78%,在不同县区存在显著差异,其大小顺序为永登县>榆中县>红古区;③蔬菜铅富集系数为(1.69±2.99)%,永登县蔬菜的铅富集能力显著高于榆中县和红古区,不同种类蔬菜铅富集能力在不同县区具有差异性;④土壤全钾除与白菜和甘蓝有正相关性以外,与其他蔬菜均为负相关性,其中与白菜、番茄、土豆显著相关,与胡萝卜为极显著相关;⑤土壤速效钾与各种蔬菜的铅富集能力均为正相关性,其中与胡萝卜、甜菜、甘蓝为显著正相关,与番茄、土豆、菜花为极显著正相关;⑥土壤pH值与胡萝卜、甜菜铅富集系数呈显著负相关,与菜花呈极显著负相关。研究表明,兰州市不同蔬菜产区的各类蔬菜对土壤铅的富集具有明显的差异性,同时不同形态的钾元素及土壤pH值对蔬菜铅富集能力具有显著的影响。

广东省主要蔬菜产地土壤中重金属含量调查与评价

调查了广东省20个市(县)52个主要蔬菜产地土壤重金属含量,并以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准为评价标准,采用单项污染指数法和综合污染指数法对其进行评价。结果表明,156个蔬菜产地土壤样品中Cd、Hg、As和Cr的超标率分别为9.62%、3.85%、0.64%和0.64%,Pb未出现超标;有8个蔬菜产地土壤重金属处于轻污染,13个蔬菜产地土壤重金属处于警戒限,其余蔬菜产地土壤重金属均在安全范围内。蔬菜产地土壤Cd污染最为普遍和严重,其次是Hg和As,且Cd的变异系数为103.67%,预示蔬菜产地土壤可能受到Cd的点源污染。珠江三角洲地区蔬菜产地土壤重金属含量普遍高于其他地区,粤西和粤北地区个别蔬菜产地土壤重金属超标。

基于GIS的南京市典型蔬菜基地土壤重金属污染现状与评价

对南京市八卦洲蔬菜基地土壤中的铅、铬、铜和镉进行测定分析,利用不同的评价标准来评价其环境质量状况,同时借助GIS软件研究了污染指数的空间分布状况,并解析了其重金属污染的来源。结果表明,以自然背景值为评价标准,则蔬菜地土壤中的重金属都超过污染指标,其中镉为首要污染因子;以国标二级为评价标准,则除镉以外的三种重金属的单项污染指数值全都小于1,但其综合污染指数达1.50,总体上属轻污染状况。南京化工园区、南京长江二桥和各种农业生产活动等可能是主要污染源。

不同种植年限大棚蔬菜地土壤养分状况研究

以江苏省苏南地区大棚蔬菜地土壤为例,研究了种植年限分别为1～2年、5年左右、10年左右大棚土壤的养分变化情况.研究结果显示:随着种植年限的增加,土壤有机质、全N、全P、速效P含量逐渐增加;土壤盐分、NO3--N也随着种植年限的增加而逐渐增加,5年左右的大棚土壤含量最高,之后逐渐降低;而土壤pH、全K随着种植年限的增加缓慢降低.

广州市蔬菜地土壤-蔬菜中重金属Hg的含量及变化趋势

测定了95份土壤样品、94份水样以及292份蔬菜样品中汞的含量,探讨了广州市蔬菜地土壤-蔬菜中重金属Hg污染状况。发现蔬菜中的Hg含量与土壤中的Hg含量较为密切。广州市土壤、蔬菜中Hg的含量水平均比过去大幅度降低。蔬菜中Hg含量与其它城市比较,污染情况较轻,处于其它城市的中低水平。

元素硫和双氰胺对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响

采用温室盆栽淋洗试验 ,以NH_4 HCO_3为氮肥源 ,研究了元素硫 (S0 )和双氰胺 (DCD)对种葱和不种作物土壤NO3- N淋失量和NO_3^- N、NH_4 ^+ N浓度的影响 .结果表明 ,在 1 2周试验期间 ,与对照相比 ,S0 +DCD和S0 处理NO_3~ N淋失量分别低 83%～ 86 %和 83% ;NH4 + N淋失量分别高 1 6 8～ 2 1 0mg·盆 - 1和 2 0 4～ 2 5 0mg·盆 - 1;而同期无机氮 (NO3- N +NH4 + N)淋失量则低 6 0 % .试验结束后 ,,S0 +DCD和S0 处理土壤无机氮含量分别比对照高 79 9%～ 85 4 %和 74 9%～ 82 6 % ,以NH4 + N为主 .S0 +DCD处理无机氮淋失量比S0 和DCD处理分别低 4 6 %～ 1 4 4 %和 1 5 4 %～ 30 1 % ;试验结束后土壤无机氮分别高 6 1 %和 1 6 8～ 36 0 % .在Na2 S2 O3+DCD、Na_2 S_2 O_3和DCD处理中也发现类似结果 .可见S0施入土壤具有与DCD同样的氨稳定和硝化抑制作用 .S0 与DCD配合施用可使DCD的硝化抑制性增强 ,其作用机理是S0 氧化中间体 S_2 O_32 - 、S4 O6 2 - ,具有抑制硝化和DCD降解作用 ,延缓DCD硝化抑制效果 .S0 与DCD配合施用可用于延缓太湖流域蔬菜地土壤NH_4~ + N向NO_3^- N转化 ,减少氮向水体迁移风险 .

高度集约化利用下蔬菜地土壤酸化及次生盐渍化研究——以南京市南郊为例

本文研究了在目前农田大量施用化肥及有机肥的情况下南京市南郊蔬菜地土壤pH和盐分含量的变化.研究结果表明:在露天农田土壤pH略有上升的基础上,南京市南郊大棚蔬菜地土壤的pH值比露天农田下降了约0.30～0.87,比第二次土壤普查时的露天蔬菜地下降了约0.12～0.52;同时,大棚蔬菜地土壤盐分累积也较为严重,主要表现为NO3-在土壤中的大量累积.

太湖地区蔬菜地土壤中有机氯农药残留的变化

有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)从1983年在中国蔬菜地中已被禁止使用,但由于其高残留和高毒性,至今依然对生态安全和人类健康产生潜在威胁。本研究采用现场采样及室内分析方法,分别对太湖地区不同利用时间(分别为1、5、10、15、20、30、50a)蔬菜地的OCPs残留进行研究,并以附近水稻田作为对照。结果表明,(1)表层(0～15cm)和下层(15～30cm)没有显著性差异,OCPs含量范围为19.81～45.0ng·g-1(平均值为32.5ng·g-1),OCPs从1～15a逐渐增加,15～50a又呈逐渐减少趋势;(2)测定土壤的∑DDT,∑HCH(Hexachlorocyclohexane),HCB(Hexachlorobenzene),狄氏剂(Dieldrin),异狄氏剂(Endrin),五氯硝基苯(Pentachloronitrobenzene,PCNB),硫丹(α-Endosulfan)的检出率均高达100%;(3)其中,∑DDT和∑HCH占OCP的主要成分(平均为80%),大部分都低于中国土壤环境质量标准(GB15618—95)一级标准含量(50ng·g-1);(4)从α-HCH/γ-HCH,DDE/DDT的比率看,在1983年中国禁用后,太湖地区的蔬菜田中依然有新的HCHs和DDTs进入土壤。

不同使用年限蔬菜大棚土壤盐渍化程度及其改良措施

通过对江苏盐城地区蔬菜大棚土壤调查发现,大棚栽培对土壤的特性产生了较大的影响。研究结果表明:随着大棚栽培年限的增加,土壤的盐渍化程度不断加重,并引起土壤一系列物理及化学变化;通过与玉米轮作、适当施用腐熟厩肥和秸秆还田等措施,可明显改良土壤。

有机无机磷肥配施对蔬菜地土壤磷素淋失的影响

利用土柱淋溶模拟实验研究化肥、有机肥以及有机无机P肥配施对蔬菜地土壤P素淋失的影响,结果表明,有机肥可明显提高土壤的有机P含量,促进土壤P素的淋失;在施P量相同的情况下,有机P肥所占的比例越大,淋出液总P、溶解总P、溶解有机P的浓度和累积淋失量就越高。在评价蔬菜地土壤P对水环境影响时,应把有机P作为评价指标。