地质高背景土壤重金属赋存特征及微生物群落结构差异

以广西岩溶地区不同发育阶段和母质类型的地质高背景农田土壤(马岭、锣圩、苏圩、云表)为研究对象,比较重金属赋存状态、土壤理化性质以及微生物群落功能多样性差异,结合冗余分析(RDA)获得影响地质高背景土壤微生物群落结构的关键环境因子。结果表明:(1)发育阶段和母质类型显著影响土壤基本性质以及重金属浓度。发育阶段较早的马岭土壤有机质含量及重金属富集量更高。碳酸盐系石灰岩发育而来的马岭土壤镉(Cd)元素含量高于第四纪河流沉积物发育而来的其他土壤。(2)不同土壤微生物活性和群落结构差异显著。苏圩土壤微生物对碳源的利用能力及微生物多样性指数显著低于其他三个土样;云表、锣圩与马岭土壤利用胺类和氨基酸类碳源的微生物代谢活性较高,苏圩土壤利用糖类和多聚物类碳源的微生物代谢活性较高。(3)冗余分析(RDA)表明,土壤有机质、pH、全量砷(As)、Cd、铅(Pb)以及有效砷是引起土壤微生物碳源利用分异的主要环境因子。(4)相关性分析表明土壤微生物对胺类、氨基酸类、酚酸类的利用强度与土壤有机质、pH呈正相关,与As、有效铜、有效砷呈负相关。

次生富集型地质高背景土壤微生物群落结构多样性

选择广西南宁市横县和柳州市柳江区15个次生富集型地质高背景土壤,分析土壤的微生物群落结构变化,并从土壤理化性质和重金属Cd全量及有效性等方面分析主要的影响因素。结果发现:(1)研究区土壤全Cd(T-Cd)含量范围在0.214~4.045 mg·kg^(-1),属于Cd地质高背景土壤。EDTA浸提的Cd有效态(Cd-EDTA)含量高于CaCl_(2)浸提的Cd有效态(Cd-CaCl_(2)),且Cd-EDTA与T-Cd含量存在线性关系(R~2=0.66)。(2)研究区土壤细菌群落中最优势种是变形杆菌门(Proteobacteria),其次是绿弯菌门(Chloroflexi),厚壁菌门(Firmicutes)。横县区域土壤变形杆菌门和绿弯菌门相对丰度高于柳江区域土壤;而厚壁菌门相对丰度低于柳江区域土壤。真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)是最优势种,其次是担子菌门(Basidiomycota),被孢菌门(Mortierellomycota)。横县区域土壤被孢菌门相对丰度高于柳江区域土壤。(3)研究区土壤细菌丰富度和多样性显著高于真菌,横县区域的细菌丰富度和多样性高于柳江,但真菌的丰富度和多样性低于柳江区域。(4)相关性分析结果表明:土壤pH、SOM和T-Cd与细菌的多样性及丰富度呈负相关,但与真菌的多样性及丰富度呈正相关。真菌多样性和丰富度与Cd-CaCl_(2)呈显著负相关,与Cd-EDTA呈正相关;而细菌多样性和丰富度与Cd-EDTA呈负相关,与Cd-CaCl_(2)呈正相关。

地质高背景农田土壤下不同水稻品种对Cd的累积特征及影响因素

选取2种地质高背景农田土壤(马岭和云表),盆栽条件下种植7种不同水稻品种(宁两优1号、Y两优1号、深两优、泰两优、粤晶丝苗、油占八号和黄华占),分析比较不同水稻对Cd的吸收累积特征,并探究可能的影响因素.结果表明:(1)两种地质高背景土壤下种植的7种水稻稻米Cd含量均未超标(GB 2762-2017),其中深两优稻米Cd含量最低;(2)7种水稻稻米Cd含量均表现出在马岭土壤种植的高于在云表土壤种植的;(3)冗余和相关分析发现,稻米Cd累积主要是受水稻株高、根表面积、土壤全Cd含量、抽穗期土壤EC和Eh等因素影响.两种土壤中影响稻米Cd累积的主要因素存在差异:云表土壤下稻米Cd含量与水稻根长呈极显著相关;马岭土壤下稻米Cd含量与水稻地上部生物量呈极显著相关.

基于DGT技术的广西碳酸盐岩区稻米镉含量主控因素

为探究广西碳酸盐岩区水稻在地质高背景下影响稻米Cd富集的主控因素,以广西西南部和北部碳酸盐岩区水稻籽粒-根系土壤样品为基础,同时结合梯度扩散薄膜技术(DGT),分析讨论了土壤pH、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)和DGT-Cd等与水稻籽粒ω(rice-Cd)-BCF值的关系,通过主成分分析确定主要因素并建立定量模型.结果表明,水田土壤ω(soil-Cd)均值为0.975 mg·kg^(-1),超标率33.33%,水稻籽粒ω(rice-Cd)均值为0.020 mg·kg^(-1),BCF均值为0.038,水稻籽粒Cd含量超标率为4.2%,整体呈现出水田土壤Cd含量较高但生物有效性较低的特点;研究区水稻籽粒BCF值与土壤pH和阳离子交换量在0.01水平下显著负相关,与DGT-Cd在0.01水平下显著正相关,与有机质在0.05水平下显著负相关;主成分分析结果显示,土壤Cd全量、pH和DGT-Cd是影响广西碳酸盐岩区水稻富集Cd的主要因素;以土壤Cd全量、pH和DGT-Cd为变量建立广西碳酸盐岩区水稻籽粒BCF值拟合方程,模型决定系数为0.717,有较好的预测效果.