一个稻田土壤-作物体系的氮素循环模型

模型为一维模型,其主要框架由土壤水分运动、N素迁移转化以及水稻生长3个模块组成。在土壤水分运动模拟中,考虑了可能存在的饱和流和非饱和流;在N素运移中将土壤中的NH4+、NO3-和尿素视为土壤溶质,用对流弥散方程模拟其在垂直方向上的运移;在N素转化过程中考虑了尿素水解、有机N矿化、氨挥发、硝化、反硝化以及NH4+的吸附这6个过程;对于作物生长的模拟,选用了ORYZA水稻生长模型,并结合田间实验修改了其中一些参数。使用该模型对3年的田间试验进行了模拟验证,对于土壤中矿质态N素以及水稻生长的模拟,都得到了较好的模拟结果,通过与实测值的分析比较,耕作层的NH4+-N浓度,水稻各部分的生物量模拟值与实测值的吻合都达到了显著水平。

污染农田土壤-作物体系复合污染及人体健康风险研究

农田土壤污染问题日益严重,成为当今世界面临的主要环境问题之一,越来越受到环境和土壤科学研究者的关注。农田土壤中的污染物通过在作物体内富集进入食物链,对人畜健康构成了威胁,因此农田复合污染对人体健康风险的研究迫在眉睫,它对保护人类生存健康、保护生态环境、合理利用土地具有重要意义。本文概述了农田土壤复合污染的现状、研究进展及其人体健康风险的研究方法,进一步提出了防治措施。

农田土壤N_2O和NO排放的影响因素及其作用机制

农田土壤作为N2O和NO的重要排放源而备受关注。硝化和反硝化是土壤N2O和NO产生的两个主要微生物过程,环境因子和农田管理措施等因素强烈影响着这两个过程以及N2O和NO的排放。本文重点论述了土壤水热状况、土壤质地、pH、肥料施用、耕作措施变更等关键性影响因素对农田土壤N2O和NO排放的影响及其影响机制。

冀中典型农业区农作物中有机氯农药的生物富集特征与健康风险评价

分析了冀中典型农业区土壤-农作物体系中有机氯农药(OCPs)残留与生物富集特征,探讨了该地区所产农作物的可食部分对人体健康产生的潜在风险。结果表明:11种OCPs以滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)为主要残留物。土壤中DDTs和HCHs残留量总计达36.52~73.45ng/g,在各自的异构体中p,p’-DDT和γ-HCH所占比例最高,表明OCPs污染主要为近期输入所致。玉米和小麦各器官中,OCPs均在籽粒中最高,分别残留20.66~33.33、19.14~34.57ng/g。小麦和玉米对HCHs的富集能力均强于DDTs。研究显示,该地区玉米与小麦籽粒中OCPs含量虽未超过《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》(GB 18406.1—2001)和《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》(GB 2763—2012),但OCPs致癌总风险相对较高,玉米和小麦中均超过了1×10-6,小麦中OCPs的非致癌总风险和致癌总风险均大于玉米,因此该地区应该优先关注OCPs对小麦所造成的粮食安全问题。

施用生物炭对红壤和潮土种植小白菜氮素利用的影响

研究了施用不同剂量(0%、0.5%、1%、2%、4%)花生壳生物炭对红壤和潮土种植小白菜(Brassica rapa L.chinensis)生长及氮素养分利用效率的影响。利用淋溶土柱装置、根系扫描仪明确各处理小白菜生物量、根系形态指标,收获后土壤残留氮素养分含量,氮素利用效率,淋溶液氮含量等指标,探讨生物炭对不同类型土壤作物生长和养分利用的影响特征和机制。结果显示:与空白对照和单施氮肥处理相比,施用生物炭在潮土上显著降低小白菜地上和地下生物量,降幅分别达59.1%~77.2%、70.6%~80.6%,但在红壤上却显著增加小白菜地上和地下生物量,增幅分别达35.7%~69.0%、63.0%~77.1%。此外,生物炭对其根系形态指标亦影响显著,随生物炭施用量的增加,在潮土中施用生物炭,小白菜主根长降低了11.5%~30.1%,根表面积降低45.6%~55.9%,根冠比呈先增加后降低的趋势;而在红壤中施用生物炭,对小白菜根长影响不显著,根表面积增加47.5%和56.7%,根冠比显著降低。说明施用生物炭在红壤上促进小白菜根系发育,而在潮土上抑制小白菜根系发育。在潮土中施用生物炭,降低小白菜氮素吸收效率64.7%~73.5%,氮肥偏生产力降低65.1%~79.3%;在红壤中施用生物炭则提高了小白菜氮素吸收效率44.7%~59.6%,氮肥偏生产力增加了32.0%~63.2%。同时,施用生物炭显著降低小白菜植株硝酸盐含量,降幅分别达40.9%~84.6%和18.8%~75.0%。在红壤中施用生物炭,通过促进小白菜根系发育,提高其产量,降低红壤氮素残留,提高氮肥的利用效率,具有良好的生态效益;而对潮土施用生物炭,则抑制小白菜根系发育,降低其产量,降低其氮肥的利用效率,生物炭对潮土的高效安全施用仍需进一步探讨。

Interaction of Pb and Cd in Soil Water Plant System and Its Mechanism: II. Pb Cd Interaction in Rhizosphere *1

The interaction of Pb Cd can be observed not only in the uptake process of elements by plants and in their influence on the growth, but also in rhizosphere. The changes in extractable Cd and Pb concentrations in the rhizosphere soil of rice plants, root exudates from wheat and wheat plant and their complexing capacity with Pb and Cd were investigated under different Pb and Cd treatments. Results showed that the concentration of extractable Cd in the rhizosphere of rice in red soil was markedly increased by Pb Cd interaction. It increased by 56% in the treatment with Pb and Cd added against that in the treatment with only Cd added in soil. The considerable differences in both composition and amount of root exudate from wheat and rice were found among different treatments. Pb and Cd might be complexed by root exudates. The concentrations of free Pb and Cd in the solution were increased markedly by adding root exudate from wheat and decreased by that from rice due to Pb Cd interaction. The distribution patterns of Pb and Cd in roots were affected by Pb Cd interaction, which accelerated transport of Pb into internal tissue and retarded accumulation of Cd in external tissue.