广西刁江流域土壤-水稻系统汞含量特征及其影响因素研究

为探究广西刁江流域沿岸农田土壤和水稻的汞污染状况,选取广西刁江流域沿岸农田土壤-水稻系统,采用地累积指数(I_geo)法进行土壤汞污染评价,研究该区域稻田土壤及水稻(Oryza sativa L.)植株的汞含量特征及影响因素。结果表明,研究区的耕层土壤汞平均含量为309 ng/g,有97.5%的土壤汞含量超过全国表层土壤汞背景值(87 ng/g),有27.5%的土壤汞含量超过广西表层土壤汞背景值(225 ng/g)。地累积指数评价结果显示,研究区内80%的土壤处于无污染状态,但有个别点位的土壤汞污染较严重,仍需要注意进行环境监管。土壤各形态汞含量均值排序为残渣态>腐殖酸结合态>铁锰结合态>碳酸盐结合态>水溶态>离子交换态>强有机结合态,土壤汞的生物有效性较低。研究区稻米汞平均含量为6.08 ng/g,籽实汞超标率为6%,水稻植株根、叶、茎、壳、籽实汞含量之比约为13.5∶5.2∶1.7∶1.2∶1。稻米对土壤汞的富集系数平均值为0.031,富集能力较弱。相关性分析结果表明,土壤汞含量与稻米汞含量、土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、pH值均无显著相关关系,稻米汞含量与SOC呈显著负相关关系。     

南方典型稻田土壤-水稻系统环境质量评价

为研究南方典型区域稻田土壤—水稻系统中重金属含量,系统采集了江西省进贤县、金溪县、渝水区、高安市、安福县和兴国县等6个水稻主产区典型田块土壤、水稻和灌溉水,重点分析了土壤和水稻铅、镉、砷和汞含量及其土壤养分,并采用单因子污染指数和内梅罗综合指数对土壤—水稻系统中重金属含量进行评价。结果表明,研究区稻田土壤pH、有机质、总氮、总磷、总钾、碱解氮、有效磷和速效钾总均值分别为5.48、32.99 g/kg、2.06 g/kg、0.54 g/kg、16.04 g/kg、156.71 mg/kg、14.00 mg/kg和94.98 mg/kg。研究区土壤铅、镉、砷和汞含量总均值分别为35.46、0.18、7.21和0.17 mg/kg,单因子污染指数均小于1,内梅罗综合污染指数为0.56,土壤环境质量等级为清洁;但渝水土壤镉含量为0.37 mg/kg,超过限量标准(0.30 mg/kg),土壤环境质量属于警戒状态。研究区糙米铅、镉、砷和汞的含量总均值分别为0.06、0.17、0.24和0.0086 mg/kg,单因子污染指数均小于1,内梅罗综合污染指数均值为0.77,糙米环境质量等级为警戒限;但兴国和渝水糙米镉含量分别为0.22和0.35mg/kg,均超过限量标准(0.20 mg/kg),环境质量等级分别为警戒限和轻度污染。相关性表明,糙米镉与土壤镉和铅呈显著正相关,而与土壤砷呈显著负相关;糙米砷与土壤砷和有效磷呈显著正相关。总之,重金属镉是调查区域水稻安全性最主要的潜在污染元素,需重点关注兴国和渝水两地水稻食品安全。     

新乡市获嘉县传统耕作区农田土壤微生物群落结构和多样性研究

新乡地区是河南省重要的粮食产区,其农田土壤微生物的群落结构和多样性目前仍不清楚.以新乡市获嘉县长期免耕和传统耕作的农田土壤为材料,测定其土壤理化特征,并且采用高通量测序技术分析其土壤微生物的群落特征.结果显示,该区域农田土壤的基本理化性质为:含水量9.37%～13.39%,pH值8.55～8.65,全氮和全磷质量分数分别为0.91～0.96mg/g和4.06～5.34mg/g.土壤中优势细菌菌群为变形菌门(～30%)、浮霉菌门(～20%)、酸杆菌门(～16%)和放线菌门(～8%),优势真菌菌群为子囊菌门的粪壳菌纲(～50%)、散囊菌纲(3%～10%)和座囊菌纲(～10%).免耕处理的土壤微生物丰富度和多样性要高于常规耕作的土壤微生物,而且轮作处理的土壤微生物数量要高于同等条件下单一种植模式的对照处理.本研究有助于了解该地区不同种植模式下的土壤微生物群落结构,可为进一步改良土壤和防治土传病害提供理论依据.     

大气氮沉降对森林土壤微生物影响的研究进展

大气氮沉降是影响森林生态系统的新生态因子之一,过量氮沉降将改变参与森林生态系统物质转化和养分循环的土壤微生物.作者综述了国内外模拟氮沉降对森林土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性和酶活性、底物利用能力以及功能基因的影响研究现状.结果表明：(1)整体来看,氮沉降对森林土壤微生物生物量产生负面影响的报道较多;(2)氮沉降改变了森林土壤微生物群落的构成和丰富性;(3)氮沉降短期内促进森林土壤呼吸速率,长期氮输入会抑制土壤呼吸速率;(4)氮沉降改变了参与凋落物分解相关土壤酶的活性;(5)氮沉降降低了土壤微生物代谢复杂有机质的代谢能力;(6)氮沉降增加和降低了某些微生物功能基因的丰度.此外,作者还探讨了氮沉降对森林土壤微生物研究存在的问题和未来研究的重点.     

“黑麦草-水稻”草田轮作系统的根际效应Ⅰ.接种稻田土壤微生物对黑麦草生长和氮素营养的影响

研究在水田冬种黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍｍｕｌｔｉｆｌｏｒｕｍ）对后作水稻的作用机理，通过水培试验，探讨了接种和不接种南亚热带稻田土壤微生物条件下黑麦草品种樱早生和早生丰的生长发育和氮素营养．结果表明，稻田土壤微生物参与并促进了黑麦草的物质生产过程，证明了在冬闲水田栽培黑麦草使后作水稻增产的现象与黑麦草的根际活性是有关的     

垦殖对伊犁河谷湿地土壤可溶性有机氮含量的影响

【目的】研究垦殖对伊犁河谷湿地土壤可溶性有机氮(SON)的影响,为该区湿地的开发保护和氮素调控提供科学依据。【方法】以伊犁河谷的芦苇湿地及其垦殖而成的稻田为研究对象,分层采集0～100 cm的土壤样品,分析垦殖对垂直方向上土壤SON含量的影响,并探求SON与土壤理化性质和其他氮组分之间的关系。【结果】在0～100 cm土壤深度内,芦苇湿地和稻田土壤的SON含量占土壤可溶性总氮(TSN)含量的58.9%～74.1%,表明SON是该区域土壤可溶性氮素的主要组成部分; 土壤SON含量在垦殖后降低了16.7%～40.5%,在≥20～60 cm土层表现为显著降低,表明垦殖对土壤可溶性有机氮的影响不仅限于表层土壤,这缘于湿地和稻田土壤的高含水率使得土壤SON在垂直方向上的移动性较强; 湿地土壤的有机碳和全氮在垦殖后大幅减少,其中垦殖前的含量分别是垦殖后的2.9～5.9倍和2.0～6.0倍。总体上讲,土壤碳氮比、微生物量氮、铵态氮和硝态氮在开垦前后的变化不大,只有0～20 cm土层的微生物量氮和硝态氮在垦殖后显著降低(P < 0.05); 土壤SON与土壤有机碳和全氮表现出显著的相关性,说明垦殖后土壤有机质水平的降低是SON含量下降的主要原因。【结论】土壤SON是伊犁河谷湿地土壤可溶性氮素的主要形态,但其含量在湿地垦殖为稻田后表现出减少的趋势。     

干旱影响森林土壤有机碳周转及积累的研究进展

随着全球气候变暖趋势加剧,伴之而来的干旱问题成为全球关注的热点。干旱对森林生态系统碳积累和周转可能产生显著影响,其主要过程包括植被地上部分和地下部分凋落物对土壤有机碳的输入、凋落物的分解及土壤有机碳的矿化等。笔者综合分析了近年来国内外相关研究成果,对干旱影响森林土壤有机碳的主要过程与机制进行了归纳和总结,结果表明:①干旱通过促进叶片提前脱落,短期增加森林凋落物量,长期干旱则影响森林植物生长,降低森林初级生产力从而降低植物地上凋落物量。轻度和中度干旱下植物为补偿水分缺失增加细根生物量维持植物生命力,重度干旱下植物丧失自我修复能力导致细根生物量降低,干旱也会造成细根死亡率增加。平均而言,全球范围内干旱会造成森林凋落物量降低(1.9%)和细根生物量降低(8.7%),最终减少植物有机碳向土壤的输入量。②干旱可通过改变凋落物化学性质,对分解者——土壤动物、微生物产生胁迫,从而引起凋落物分解速率下降(10%~70%)。干旱使凋落物碳氮含量变化,造成凋落物次生代谢物,如纤维素、木质素、单宁等积累,改变根系分泌物化学组分,从而影响凋落物分解。干旱导致真菌生物量和分解者等土壤动物丰度降低,增加分解者捕食压力,使相关微生物和酶活性下降,造成凋落物分解速率下降。③干旱驱动微生物群落组成变化(真菌细菌比、革兰阳阴细菌比增加),造成微生物生物量下降,活性减弱,此外还会降低腐食动物的摄食活性、酶活性,最终导致土壤有机碳矿化速率下降(10%~50%)。④干旱对土壤有机碳不同组分影响不同,干旱会减小土壤微生物生物量碳(MBC)库(2%~30%),造成表层土壤溶解性有机碳(DOC)积累(30%~60%)。而在全球范围内的不同区域,干旱对土壤有机碳积累的影响也不同,亚热带森林中干旱对土壤有机碳积累的影响多是负面的,热带森林中则相反。总体而言,干旱对森林土壤有机碳库储量影响可能不大,但降低了土壤碳周转效率。而森林土壤有机碳周转过程不仅受干旱这一单一因素影响,温度、物种等因素会共同作用于土壤有机碳的周转与积累,且单因子的简单叠加模拟可能与现实环境中多因子综合对土壤碳通量的影响有一定差别。未来需要通过长期观测、延长控制实验时间、模拟原生环境条件等,开展多因素综合实验,加强干旱对土壤动物和微生物影响的研究,以深入了解干旱对森林土壤有机碳影响的生物学与生态学的过程与机制。     

根系输入对森林土壤碳库及碳循环的影响研究进展

植物根系输入是森林土壤碳库的重要来源。全球气候变化可能引起森林地下部分碳通量改变,进而影响森林土壤碳库及碳循环。笔者综述了根系输入对土壤碳累积、土壤活性碳库(包括土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳)和土壤碳库稳定性的影响,综合分析了森林土壤呼吸、土壤微生物和土壤酶活性对根系输入变化的响应。分析发现:①根系输入减少可能减弱根际的激发效应,使土壤有机碳(SOC)短期增加,但从长期来看根系输入的缺失会导致SOC的减少;②根系分泌的一些物质促进土壤初始团聚体的形成,但其对矿物-有机质结合物稳定性的影响还不完全清楚;③根系输入减少会降低土壤呼吸作用;④微生物群落结构对根系输入变化的响应主要取决于微生物对底物质量和数量的适应,而这些响应在不同森林生态系统间可能也有差异;另外,酶合成主要取决于与微生物生长相关的资源分配到酶生产中的成本效率。目前,关于根系输入对碳循环,特别是土壤呼吸的研究比较多,但根系输入物组成复杂,微生物与酶对不同根系输入物的响应机制尚不清楚,这些响应在不同森林生态系统中也有差异;此外,根系输入对土壤碳库稳定性的作用常被忽视,根系与微生物的相互作用对碳循环和土壤碳库稳定性的影响还有很大不确定性。建议加强植物根系、土壤和微生物的相互关系研究,以深入理解气候变化背景下森林生态系统碳循环。     

“黑麦草－水稻”草田轮作系统的根际效应

 关于冬种黑麦草（Lolium multiflroum Lam.）使后作水稻增产的机理,以往的研究着重于冬种黑麦草对稻田土壤理化和生物学性状的改善方面。本研究旨在证明黑麦草根茬腐解物中存在促水稻生长活性物质的的假设。实验结果表明,黑麦草根茬腐解液可显著地促进水稻幼苗的生长,水稻的根、苗和植株的干物质质量分别比对照增加41.9%,42.6%和42.3%。腐解液的乙酸乙酯和正丁醇萃取物对水稻幼苗的生长也有显著的促进作用。对腐解液的有机成分进行初步分离,发现了4个具促水稻生长活性的洗脱组分。由此可以推断,黑麦草根茬腐解物中确实存在能刺激水稻生长的活性物质。     

典型喀斯特区稻田土壤重金属Cd、Pb污染及膳食风险评价

为探究典型喀斯特粮食产区稻田土壤和稻谷重金属(Cd、Pb)的污染现状及膳食摄入风险,本研究选取黔中腹地贵州省息烽县作为研究区,采用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法和地累积指数法对该区53组稻田土壤样品的重金属(Cd、Pb)含量进行分析和评价,并利用危险商(HQ)法对研究区稻谷进行膳食摄入风险评价。结果表明：息烽县稻田土壤中重金属含量表现为Pb>Cd, Pb和Cd的平均含量分别为33.74 mg·kg^-1和0.42 mg·kg^-1,均低于国家农业土壤限制值;单因子污染指数(P_i)的平均值均小于1,说明多数样品点位处于无污染水平;内梅罗综合指数法评价结果显示,息烽县稻田土壤中存在中度重金属综合污染现象;地累积指数法结果显示,息烽县90%以上土壤属于无污染级别,稻田土壤中无显著的重金属累积迹象。稻田土壤和稻谷中Cd、Pb变异系数均处于强变异,稻田土壤中Cd、Pb呈显著正相关关系。膳食评价结果显示,稻谷中Cd、Pb的平均危险商值表现为Pb相似文献   

基于蒙特卡洛模拟技术的杭嘉湖平原稻田土壤Cd安全阈值研究

安全的稻米产地环境是保障稻米镉含量不超标的基础,而正确确定稻米产地土壤镉安全阈值是进行产地安全管理的关键。为此,以杭嘉湖稻米主产区为例,通过土壤-稻米对应采样分别获得了研究区118个土壤-稻米样品,并基于监测数据采用线性回归与蒙特卡洛耦合模型法,回归方程法及吸收系数法构建了研究区稻米产地镉安全阈值。研究结果表明,土壤镉含量、土壤pH、土壤质地是影响稻米镉含量的主要因素。线性回归与蒙特卡洛耦合模型分析结果表明,在稻米镉达标期望概率为70%、80%、90%、100%时,土壤镉安全阈值分别为1.2 mg/kg、1.0 mg/kg、0.8 mg/kg及不能确定。采用吸收系数法计算的安全阈值为1.2 mg/kg,而直接采用监测数据的平均值代入回归方程得到的产地土壤安全阈值为1.5 mg/kg。不同安全需求下的土壤镉安全阈值有差异显著,运用回归方程法得出的结论高于令稻米镉含量达标率为70%的土壤镉安全阈值,吸收系数法得出的结论与令稻米镉含量达标率为70%的土壤镉安全阈值相一致。且结果均高于土壤环境质量标准二级镉阈值。     

珠江广州河段底泥中砷的形态分析

对底泥中4种结合态的几种形态砷(As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、甲基胂酸盐和二甲基胂酸盐)的测定表明,底泥中砷的污染严重,平均为41.7ppm.酸溶解态、碱溶解态和残渣态含砷量分别占72.4%、8.8%和18.9%,水溶态含砷量为全砷量的千分之几(ppb级).各结合态中都以无机砷为主,As(Ⅲ)占多数,占总砷量1/2以上;有机砷占总砷量1/2左右,以二甲基胂酸盐为主.     

土壤中有机污染物生物有效性研究的意义及进展

 污染物进入土壤后,与土壤成分发生相互作用,使其赋存状态发生变化,导致其移动性、生物有效性甚至是化学反应活性都出现不同程度的降低,使其环境与生态风险发生改变,并对其修复效率产生重要影响。污染物的移动性、生物有效性及化学反应活性既互相关联又不尽相同,其中生物有效性不但取决于污染物的赋存状态,还取决于生物吸收等过程,不同学科领域对生物有效性的理解存在较大差异。本文从污染物与土壤相互作用出发,综述了土壤中有机污染物生物有效性的研究意义及进展,介绍了污染物生物有效性涵义的认识历程,比较了生物有效性的不同评价方法,讨论了土壤环境因素、土壤生物、污染物性质及老化作用对土壤中有机污染物生物有效性的影响。     

不同配比氮素形态对添加玉米秸秆白浆土有机碳官能团的影响

采用近边X射线吸收精细结构光谱及定量分析方法,对施入同等氮素用量、不同氮素形态组合n(NH+4)∶n(NO-3)=4,1,1∶4条件下添加玉米秸秆白浆土的有机碳(SOC)官能团进行系统分析.结果表明:添加任何形态的氮素均有助于微生物对混以秸秆白浆土SOC的矿化;氮素以铵硝等比例添加在促进SOC矿化分解方面更具优势,有利于白浆土富里酸组分的形成和积累,使其腐殖酸活性提升较大;硝态氮占优的氮素形态配比更有益于微生物在短期内对SOC的分解转化,微生物多以消耗C—OH获取能量,对于芳香碳也有一定累积作用,提高了SOC分子的整体复杂程度;铵态氮占优的氮素使微生物更易消耗SOC官能团中的羧基,促使其降解形成更多的醇羟基C—OH;混以玉米秸秆白浆土SOC官能团的主要类型有芳香烃C■C和C—H、脂肪烃、羧基C■O、醇羟基C—OH及石墨型C■C.     

裸地休闲和春小麦生长条件下土壤微生物量和土壤有机质动态研究

不同作物栽培管理措施对土壤微生物量和土壤有机质对农业持续性耕作的影响非常重要.研究结果表明,各处理间pH、容重和含水量无显著差异.尽管春小麦地的土壤有机碳和微生物碳质量分数比休闲地土壤的高,但是休闲地土壤的全氮、微生物氮、微生物碳的质量分数与有机碳的质量分数的比值与微生物氮与全氮的质量分数却都显著高于春小麦地的.     

青藏高原退化草地恢复的制约因子及修复技术

 分析了退化高寒草地恢复的主要制约因素，包括植物种源、土壤微生物、土壤养分和人文因素；提出了针对这些制约因素的退化高寒草地恢复的主要途径：（1）研发乡土草种子采集、扩繁、包衣等技术，不同乡土草种种子组配及免耕补播技术，解决种源制约；（2）筛选适用于退化草地恢复的复合微生物菌种并研发菌剂，解决退化草地恢复的微生物制约； （3）研发以土壤养分调控为基础的植被恢复技术，解决退化草地恢复的土壤制约；（4）构建基于牧民新技术应用的草地适应性管理模式。分析认为，基于乡土草种、微生物、养分调控为主的物源途径的“近自然恢复”，有潜力成为青藏高原退化草地恢复的有效措施。     

硒在土壤—水稻系统中的迁移转化规律

通过研究江门市都斛、牛江、宅梧3个优质稻产地土壤Se的空间分布规律及其与指示不同物质来源的特征元素组合的相互关系,得出土壤Se来源于陆相沉积,其中基性物源对土壤硒的贡献率大于花岗岩物源.Se的7种形态中,强有机态Se和腐殖酸态Se均占全量的一半以上,且此2种形态与全量间相关系数高,说明土壤中Se的富集与有机质的活动密切相关.硒在水稻植株根、茎、叶、谷壳、米粒中的分布、迁移和总量传输,是一个动态过程.从土壤和根部传输上来的硒会逐渐在各器官内积累,浓集系数大小顺序表现为C茎-谷壳,C土-根,C茎-米,C根 -茎的特点.水稻在地面以上部分的硒量不足植株总硒量的50％.高硒区土壤总硒与土壤有机态硒和残渣态硒有关,硒的含量、形态明显受土壤pH、Eh和有机质含量影响.     

有机和常规栽培水稻根际土壤生物活性比较研究

目的:明确有机栽培、常规栽培水稻生育期间根际土壤微生物(细菌、放线菌、真菌)数量与酶(酸性磷酸酶、脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶)活性的变化。方法:采用大田栽培试验与调查采样研究相结合,以嘉花1号为材料,研究有机生产模式和常规生产模式水稻根际土壤的微生物数量和酶活性变化,并进行相关分析。结果:水稻生长的不同时期,有机生产模式的土壤微生物量生物量碳C、土壤酸性磷酸酶、脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶均高于常规栽培,其中以过氧化氢酶活性提高最为显著。结论:有机生产模式能够提高土壤质量,有利于土壤的可持续利用。     

煤灰中微量重金属元素的迁移性实验研究

为了解煤灰中部分微量重金属元素的迁移性，用去离子水、含有机酸及含无机酸三种滤液，对煤的灰化灰和循环流化床燃烧灰进行了长期的浸取实验，实验结果表明，不同淋滤液浸取率明显不同，煤灰中Cr,Ni和Zn的浸取率，含无机酸的淋滤液高于含有机酸的，含有机酸的淋滤液又高于去离子水，不同燃烧方式产生的为煤灰中，微量重金属元素的浸取率不同，高温灰化灰中As,Cr,Ni和Zn的浸取率基本上都高于循环流化床灰中的浸取率。As在中性和弱碱性条件下容易迁移，但是As和CaCO3在弱碱性条件下发生协同作用，共沉淀加脱硫剂CaO燃烧的煤灰中，残余的CaO转化为CaCO3，因此As的迁移性降低，煤灰中部分微量重金属元素发生迁移对周围水体会造成一定的污染。     

添加豆科植物对弃耕地土壤微生物多样性的影响

采用氯仿熏蒸法和BIOLOG检测法,分别研究了黄土高原地区弃耕地在演替早期人工添加豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)、草木樨(Melilotus suaveolen)、沙打旺(Astragalus huangheensis)后土壤微生物生物量和生物多样性的变化.结果表明:添加豆科植物后,土壤微生物量碳(MBC)显著增加(除草木樨外);MBC质量分数与土壤有机碳质量分数的比率、土壤微生物在BIOLOG微平板上的平均每孔颜色变化率和碳源利用能力及其代谢多样性指数均显著提高.