王凯荣[1]2004年在《农田生态系统镉污染研究》文中研究表明自1961年日本报道镉(Cd)污染引发“痛痛病”之后，农田Cd污染控制技术研究一直成为农业和环境科学领域的研究热点。关于Cd污染土壤治理的策略主要有净化和解毒两种。20世纪80年代中期以后出现了生态防护的策略，主要体现在植物固定方面。上述污染治理策略及研究提出的技术对控制农田Cd污染危害无疑产生了积极作用，但也存在明显的局限性，不能满足污染治理的实际需要。为此，作者基于生态避害理论，提出了“污染农田农业生态整治与安全高效利用”的新策略。指出Cd污染土壤是一种特殊的农业资源，通过选用生理上耐Cd能力强、产品质量受污染影响小的栽培植物，构建安全高效的经济生态模式，即可将Cd污染治理寓于农田土壤高效利用过程之中。为了成功实施该治理策略，对我国南方地区主要适生栽培植物的耐Cd性进行了鉴定，同时对不同利用模式下Cd在土壤—植物(动物)系统中的迁移行为及其生物学与生态学毒害效应进行了系统的研究，取得如下主要结果： 1 禾谷类作物无论其生理耐Cd能力强弱，由于Cd容易在籽粒中积累，导致产品的食(饲)用价值丧失，因此应归于污染敏感型作物，不宜在Cd污染区种植；油料作物中的油菜和花生对Cd的生理耐性较强，Cd在种子油中的残留量低于国家食品卫生标准，可以作为抗Cd污染作物在污染土壤上种植，但是，其油粕含Cd量高，不能作为饲料或肥料利用。甘蔗和柑橘对Cd的生理抗性强，Cd向收获产品(蔗糖／橘瓤)部分的迁移少，对卫生品质影响小，可作为抗Cd污染作物在轻度污染地区种植，但蔗渣和橘皮应作为污染物妥善处理。纤维作物棉花、红麻、苎麻和蚕桑对土壤Cd污染都有不同程度的生理耐受性，产品质量受Cd污染影响小，土壤中的Cd也不易通过这些作物进入食物链，可作为Cd污染农田首选的栽培植物类型。 2 水稻对Cd污染胁迫的反应因生育阶段不同而异。在幼穗分化之前，Cd主要降低光合生产力，抑制营养体生长；在幼穗分化—抽穗期，Cd主要抑制生殖器官分化和发育；在抽穗期以后，Cd主要阻碍体内营养物质的迁移和转化。幼穗分化—抽穗期是水稻对Cd胁迫生理反应最敏感的时期。杂交稻与常规稻相比，对环境Cd胁迫更敏感，表现为受胁迫后生物产量和经济产量降低幅度较大，脱离胁迫后的生长恢复度较低。 3 水稻在不同生育阶段对环境Cd的吸收能力不同。吸Cd速率最高是幼穗分化—抽穗期(中期)，其次为抽穗—成熟期(后期)，最低为移栽—幼穗分化期(前期)。但对Cd的吸收量以后期最大，中期次之，前期最小。水稻脱离Cd胁迫环境之后，先期吸收并滞留于根系中的Cd能够向地上部分的茎叶和籽粒迁移。糙米中Cd的含量受植株吸收环境Cd总量以及Cd从茎叶向籽粒转移的效率双重影响。杂交稻与常规稻相比，茎叶Cd向籽粒的转运效率较高。 4 苎麻对Cd胁迫的反应既敏感又具有耐受性。在土壤Cd含量达到14mg／kg时，苎麻地上部分的生物生产量即降低20％，但是，当Cd含量达到100mg／kg时，仍能保华中农业大学2004王凯荣博士学位论文持50%的生物生产潜力，而且原麻纤维质量受高Cd胁迫影响较小。竺麻体内Cd含量顺序为贮藏根>纤维根>地下茎>麻壳>麻骨、纤维>麻叶。在高cd胁迫下，竺麻还可以使含Cd较高的老叶提前脱落，从而避免Cd向生长活跃点迁移造成更严重的生理伤害，这一机制能够解释为什么芒麻会在环境Cd胁迫浓度较低时表现出敏感(落叶减产)，而在Cd浓度很高时表现出钝感(落叶不死亡)。竺麻不具有Cd超富积特性，不适宜于作为Cd污染土壤的植物萃取材料。 5桑树对Cd污染的反应与环境Cd浓度密切相关。在低浓度下(8 .49 mgC姚g)表现为生长刺激反应;随着土壤Cd浓度提高，生长抑制效应增强，当土壤Cd浓度达40.6m眺g时，减产16.1%;土壤Cd浓度达到75.8m叭g时，桑树体内的保护酶系统将受到难以恢复的伤害;土壤Cd浓度达到145m叭g时桑树死亡。桑树吸收的cd有50%会被转运到地上部分，而且有近10%进入了叶片组织。这样，在高Cd环境下，桑树生长活跃部位的Cd负荷就会过大，导致严重伤害而死亡。此外，桑树根系对Cd污染反应敏感，在高Cd环境下，根系会停止生长，吸收功能退化，使桑树出现水分和养分严重胁迫，进一步降低地上部分对Cd毒的耐受能力。 6家蚕具有较强的耐Cd毒能力，而且这种耐毒性随蚕龄增长而增强。在饲喂桑叶中加入o.50m叭g水溶性外源Cd(cdCI:)可以使叁龄蚁蚕的体重显着下降;而导致四龄和五龄蚕体重显着降低的Cd浓度分别达到了1.98和3.66m眺g;使茧质(茧重和缥丝率)明显退化的叶Cd浓度为5.17m眺g。在土壤污染环境下，桑叶的适口性和营养品质会随土壤Cd浓度提高而降低，桑叶内源Cd含量随土壤Cd浓度提高而提高。在营养不良的情况下，家蚕对Cd污染的耐受能力将显着降低。土壤Cd污染对家蚕的影响主要不是桑叶中内源Cd浓度过高的直接毒害，而是由于桑树受高浓度土壤Cd影响，叶质下降，可消化率及营养价值降低，最终导致家蚕营养不良所致。 7在水型污染的酸性农田，Cd的生物迁移性强，即使土壤Cd浓度低于lmg/kg水平也有生产Cd超标稻米的危险性;当土壤Cd含量超过Zmg/kg时，就有生产”福米”的可能;当土壤Cd含量达到5 mg/kg以上时，将很难生产出?
黄益宗, 朱永官[2]2004年在《森林生态系统镉污染研究进展》文中指出综述了近几十年来国内外有关森林生态系统镉污染的研究进展。森林生态系统镉污染的来源有自然来源和人为来源 ,自然森林生态系统和人工森林生态系统的镉污染来源有明显差异。林地污泥应用、污灌、含镉磷肥的施用以及大气沉降等是人工森林生态系统镉污染的主要来源。镉污染对森林生态系统中的生产者、消费者和分解者均有毒害作用。森林生态系统的结构和功能特性使其在环境镉污染监测和防治中起着重要作用。
陈涛[3]1981年在《农田生态系统镉污染与防治》文中研究说明自1955年日本神通川发生闻名于世的骨痛病以来,镉污染与防治已引起世界各国的密切关注。作为镉污染主要环节的农田生态系统,则是目前进行这一研究的重要组成部分。 一、农田生态系统镉污染来源及其对人体的危害 镉常以硫化物与锌伴生于闪锌矿中。目前世界上每年生产的镉大约2万吨,而锌大约为700万吨(Bockris,1977)。镉在电镀、颜料、塑料稳定剂、镍-镉电池、电视显像管制造的
王凯荣[4]1997年在《我国农田镉污染现状及其治理利用对策》文中认为本文在分析我国农田镉污染现状和几种污染治理措施利弊的基础上，提出实施镉污染农田生态治理及其安全高效利用策略是实现我国工矿污染区农业持续健康发展的唯一途径，阐述了在实施污染农田安全高效利用策略时应把握的五个环节。
陈欣, 张旭东, 宇万太, 梁文举, 何红波[5]2018年在《坚持土肥高效管理 促进区域农田生态系统可持续发展》文中认为辽河平原是我国温带农田生态系统的重要组成部分,辽河平原农业的高产高效对于巩固东北粮仓的"稳粮增效"具有重要作用。但是,由于耕地数量不断减少以及长期高强度利用造成资源和环境约束不断加剧,辽河平原农田生态系统的可持续发展受到严重制约。中国科学院沈阳生态实验站围绕区域农业生产和资源管理的核心问题,立足农田生态系统的长期监测和研究,揭示了不同养分管理模式下农田土壤综合肥力的演变规律。利用同位素示踪技术,明确了肥料氮素在农田生态系统的保持和转化以及调控机制。通过农田土壤"以碳控氮,碳氮平衡"管理模式的构建,建立了雨养旱地农业保护性耕作综合配套栽培技术体系。通过研发环境友好型稳定性肥料,实现了肥料减施增效,降低了面源污染风险。通过研究-示范-推广有效结合,土肥高效管理为区域现代农业发展和生态环境建设提供了科技支撑。
申屠佳丽[6]2008年在《蔬菜系统镉污染的土壤化学与生物学响应及蔬菜安全诊断》文中指出通过实验室模拟研究了我国长江叁角洲地区叁种典型土壤(红黄壤、小粉土、青紫泥)中镉的生物化学特性及镉污染对微生物活性的影响;系统研究了青菜-番茄-萝卜轮作体系中镉在不同蔬菜体内的积累、分配规律,并结合水培试验探讨低浓度镉对蔬菜生长及生理特性的影响。应用传统土壤微生物学研究方法及BIOLOG微生物碳源利用(功能)多样性、磷脂脂肪酸(PLFA)等群落结构分析方法研究了蔬菜轮作制下,镉胁迫对红黄壤、小粉土蔬菜根际及非根际土壤微生物生物量、代谢活性及群落结构多样性的影响,并探讨了土壤微生物对蔬菜轮作制及蔬菜根系活动的响应。探索了蔬菜土壤镉污染化学-微生物学诊断方法及蔬菜可食部镉卫生品质安全指标。主要研究结果如下:1.Langmuir方程和Freundlich方程可以很好地拟合镉在叁种土壤(红黄壤、小粉土、青紫泥)中的吸附行为。叁种土壤中,青紫泥对镉的吸附能力最强,其次为小粉土,红黄壤最弱,根据计算,其对Cd~(2+)的最大吸附量分别为6098,4065和3534mg kg~(-1);镉吸附能力的差异主要受土壤pH值、粘粒含量、CEC等因素影响。Cd~(2+)的吸附导致等温吸附平衡液的pH显着下降,其下降幅度依土壤类型及镉吸附量而变化。被土壤吸附的Cd~(2+)大部分不能被解吸,Cd~(2+)在叁种土壤中的解吸行为差异明显,经过3次连续的解吸,红黄壤吸附态镉0-15%被解吸,小粉土吸附态镉0-9.1%被解吸,而青紫泥只有0-6.8%的吸附镉被解吸,即相同吸附量下,红黄壤镉解吸量最大,小粉土次之,青紫泥最小,说明青紫泥对Cd~(2+)的亲和力最大,红黄壤最小。2.镉在蔬菜体内的积累和分配随土壤类型、蔬菜种类及土壤镉含量的不同而不同。青菜体内镉含量的分配为根部＞地上部,番茄体内镉含量的分配为根部＞地上部＞果实。青菜和番茄根系中镉的含量比较高,只有小部分镉可以通过转运在蔬菜地上部积累。青菜和番茄地上部及根系镉含量都随着土壤外源镉含量的增加而增加,但根系的增加速率比地上部快。而萝卜体内镉的积累分配规律和青菜、番茄不同。同一土壤镉处理条件下,地上部镉含量则比根部高,这主要是由于不同植物品种的生理特性不同。不同土壤同一蔬菜体内镉含量也存在差异,红黄壤上生长的蔬菜可食部含量高于小粉土蔬菜。每种蔬菜种植后,土壤NH_4OAc提取态和饱和水提取态镉含量都随着全量的增加而增加,而醋酸铵对镉的提取能力远高于饱和水。同一土壤种植不同蔬菜后可提取态镉含量存在差异,特别是饱和水可提取态。红黄壤对镉的吸附能力较弱,种植同一蔬菜后,红黄壤NH_4OAc和饱和水提取态镉含量高于小粉土。3.土壤中0-7.00mg kg~(-1)镉对青菜、番茄、萝卜生长都没有明显的抑制作用,且低浓度镉可以刺激蔬菜地上部及根系的生长;而在水培试验中,高浓度镉(＞0.25mg L~(-1))显着降低青菜地上部干重。青菜根系各形态指标(除根体积外)对镉含量的变化比较敏感,当土壤中镉浓度为4.00mg kg~(-1),培养液中镉浓度为0.05 mg L~(-1)时,青菜根长,根直径以及根表面积达到最大值。低浓度镉促进青菜叶绿素合成,而高浓度镉则导致青菜叶绿素含量下降,叶片光合特性受抑制。高浓度镉(7.00mg kg~(-1)(土培),0.50mg~(-1)(水培))增加青菜体内丙二醛含量(MDA);过氧化物酶(POD)在低镉浓度下(0.70mg kg~(-1)(土培),0.05 mg L~(-1)(水培))活性增强,随着镉浓度的进一步增加,其活性下降,其抑制作用增强。镉对青菜体内脯氨酸(Pro)积累的影响并不明显。4.采用室内模拟培养试验研究了相对高浓度镉(0-128mg kg~(-1))对红黄壤、小粉土、青紫泥微生物生物量及其活性的影响。结果表明,微生物生物量受土壤类型和镉胁迫程度的影响。红黄壤、青紫泥较小粉土有更高的微生物生物量碳,且不同土壤微生物生物量对镉的响应存在差异。低浓度镉对红黄壤、小粉土微生物生物量碳有刺激作用,但在0-128mg kg~(-1)的处理浓度范围内没有发现镉对微生物生物量的显着抑制作用,而镉对青紫泥微生物生物量碳的影响不显着。镉影响土壤微生物代谢活性,8mg kg~(-1)镉对土壤基础呼吸作用有刺激作用,从外加镉浓度为16mg kg~(-1)起,刺激作用减弱,但大多数情况下仍然高于对照。不同土壤的微生物代谢熵在不同的培养时期对镉的响应趋势存在差异,低浓度镉(4-16mgkg~(-1))对叁种土壤不同培养时期的微生物代谢熵都有促进作用,长时间镉胁迫下(16周,＞16mg kg~(-1)),红黄壤和青紫泥的微生物代谢熵低于对照。镉对叁种土壤的微生物商的影响基本类似,低浓度镉影响下(0-16mg kg~(-1)),微生物商随镉浓度的增加而增加,而随着镉胁迫的进一步加强,微生物商呈下降趋势。不同土壤的脲酶活性在不同培养时期对镉胁迫的响应不尽相同。在培养初期(2、4周)低浓度镉(＜16mg kg~(-1))对红黄壤和小粉土的脲酶活性有刺激作用,而随着培养时间的延长,高浓度镉对脲酶活性有比较明显的抑制作用。5.在青菜-番茄-萝卜轮作系统中,土壤微生物生物量和微生物商受到低浓度镉(＜1 mgkg~(-1))的刺激,随着镉浓度的进一步增加而下降,但7.00mg kg~(-1)镉处理时微生物商仍高于对照。在低浓度镉(＜1.00mg kg~(-1))影响下,土壤基础呼吸作用和微生物代谢熵略有减弱,随着外加镉浓度的增加,呼吸作用及微生物代谢熵也随之增强。青菜-番茄-萝卜轮作制不同作物对土壤微生物活动也有影响。种植番茄后的土壤基础呼吸速率、微生物代谢熵高于青菜种植后土壤;而萝卜种植后土壤基础呼吸速率及微生物代谢熵下降。而微生物生物量碳和微生物商随种植蔬菜的变化规律和微生物代谢活性不同,番茄种植后土壤微生物生物量碳和微生物商下降,而萝卜种植后则上升。根际土壤的基础呼吸作用、微生物生物量碳、微生物代谢熵及微生物商等都高于非根际土壤。红黄壤的基础呼吸作用和微生物生物量碳高于小粉土,而红黄壤的微生物代谢熵及微生物商则低于小粉土,这说明红黄壤单位微生物的活性以及对有机质的矿化能力比小粉土弱。6.青菜-番茄-萝卜轮作系统中,土壤微生物群落结构受到外源镉浓度和蔬菜种类的影响。青菜种植后,土壤微生物群落对碳源的利用能力随镉浓度的增加而下降,而萝卜种植后则随镉浓度的增加而升高。同一镉处理条件下,根际土壤微生物对碳源的利用能力强于非根际土壤。萝卜种植后土壤微生物群落更加趋于稳定,对外界胁迫的适应性增强。微生物群落丰富度及Shannon指数随镉浓度的变化规律不稳定,在不同土壤类型,不同蔬菜种植条件下规律不一致,不能较好地反映不同外加镉处理对土壤微生物群落结构的影响。不同微生物类群的脂肪酸含量对镉胁迫的响应不同。真菌、革兰氏阳性菌以及灌木菌根真菌随土壤镉含量的增加而增加,而细菌、革兰氏阴性菌、放线菌则随土壤镉含量的增加而下降。灌木菌根真菌(AMF)的特征脂肪酸16:1ω5c随着镉浓度的增加而增加,而且根际土壤中的AMF相对含量比非根际土壤高:不同土壤类型的微生物群落功能多样性及组成多样性存在较大的差异。根际土壤和非根际土壤微生物群落组成多样性差异明显,根际土壤受镉胁迫的影响较小,群落结构较为稳定,而非根际土壤的微生物群落结构更容易受到环境胁迫的干扰。萝卜种植后土壤微生物群落结构更趋向于稳态系统,微生物较能适应镉污染环境。7.通过生态环境效应法,基于土壤-植物体系和土壤-微生物体系,建立土壤镉污染诊断指标体系。结果表明,基于土壤-微生物体系建立的土壤镉污染临界值远高于基于土壤.植物体系,根据微生物指标建立的镉污染临界值不适于评价土壤镉污染的程度。当蔬菜卫生品质受到影响时,其产量及微生物活性没有受到影响,对于农田土壤镉污染诊断指标体系的建立应重点考虑食品卫生标准临界值。在确定土壤镉污染的农产品安全临界指标时,需要进行细化,考虑蔬菜种类、土壤类型及镉的有效性。本研究中NH_4OAc提取态镉能较好地代表镉在蔬菜中的生物有效性,种植青菜红黄壤和小粉土的NH_4OAc提取态相应临界值分别是0.066和0.116mg kg~(-1);种植番茄红黄壤和小粉土的NH_4OAc提取态相应临界值分别是0.089和0.092mg kg~(-1);而种植萝卜红黄壤和小粉土中的NH_4OAc提取态临界值分别是0.051和0.045mg kg~(-1)。
沈秋悦[7]2017年在《镉污染条件下农田土壤微生物活性研究》文中研究说明重金属易通过大气沉降、肥料施用等途径进入农田土壤系统,长期以往会对土壤结构、微生物、动植物等造成严重的损害。农田环境质量的恶化,会导致农田丧失基本的生产能力。由于农田作物对镉具有较强的蓄积能力,镉通过一定的途径会对人体健康产生危害,因此,农田镉污染受到高度关注。农田土壤中微生物活性一定程度上能表征土壤中镉污染的程度,而国内外学者有通过测定土壤中酶活性来表征土壤中微生物活性,从而预测和评价镉污染的程度。但是不同地区的土壤理化性质的差异会导致酶活性的不同,从而影响农田镉污染程度的判断。本文选择苏州地区的水稻土、山林土和菜园土叁种典型农田土壤作为研究对象,测定了水稻土、山林土和菜园土的基本理化性质,分别比较了叁种不同农田土壤中过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性。通过外源添加镉对叁种农田土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性的影响以及土壤中不同形态镉的分布及变化,进一步探讨镉形态与酶活性之间的关系。最后研究了pH、有机质和盐分的变化对水稻土、菜园土和山林土中过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性的影响。主要得到以下结论:(1)由于土地利用方式的不同,在一定程度上会导致土壤理化性质的差异,通过水稻土、山林土和菜园土中酶活性的测定发现,过氧化氢酶活性表现为水稻土>菜园土>山林土,脲酶活性表现为水稻土>菜园土>山林土,蔗糖酶活性表现为水稻土>山林土>菜园土。(2)外源镉对水稻土、山林土和菜园土中过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性有抑制作用。随着外源镉浓度的升高,以及培养时间的增加,过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性均具有下降趋势。镉对脲酶和蔗糖酶的抑制作用,在山林土中强于水稻土和菜园土;对过氧化氢酶活性的抑制作用则是在水稻土中强于菜园土和山林土。(3)外源镉浓度较低时,初始水稻土中镉主要以可氧化态存在,潜在生物可利用态含量高;初始山林土和菜园土中镉主要以弱酸提取态存在,生物易利用态含量高。随着外源镉浓度的升高,水稻土、山林土和菜园土中镉的弱酸提取态含量增加,生物易利用态含量增加。而随着培养时间的增加,水稻土、山林土和菜园土中镉主要以弱酸提取态存在,但是弱酸提取态含量下降,生物易利用态含量下降,潜在生物可利用态含量增加,生物难利用态含量增加。(4)山林土、菜园土和水稻土中镉形态的分布和变化规律与酶活性呈现一定的相关性。随着镉浓度的升高,土壤中镉的生物易利用态含量增加,土壤中酶活性下降;随培养时间的增加,土壤中镉的生物易利用态含量减少,潜在生物可利用态含量增加,生物难利用态含量增加,酶活性呈下降趋势,但下降趋势幅度减弱。(5)pH、有机质和盐分变化对酶活性均有影响。随土壤pH值的升高,水稻土、山林土和菜园土中过氧化氢酶和脲酶活性呈现上升趋势,蔗糖酶的活性趋势表现为先上升后下降,说明土壤酸浓度的升高能够抑制过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,过氧化氢酶和脲酶活性的升高是由于土壤中碱浓度升高所致,但会抑制蔗糖酶活性;随有机质含量的增加,水稻土、山林土和菜园土中过氧化氢酶和脲酶活性呈现上升趋势,说明土壤中有机质的增加能刺激土壤中酶活性的增加,在葡萄糖添加量为1%时,对土壤中脲酶有强刺激作用;随盐分含量的增加,水稻土、山林土和菜园土中过氧化氢酶活性下降,脲酶活性下降,蔗糖酶活性也下降,说明盐会抑制土壤中酶的正常功能与代谢。
郭观林[8]2006年在《东北黑土重金属污染发生机理及健康动力学研究》文中研究指明东北黑土高有机质含量和巨大而连续的耕作带使它成为中国重要的粮食生产基地。随着人类开发和利用程度的加剧,其直接后果是导致黑土健康质量逐渐下降。土壤重金属污染是导致黑土健康质量下降的重要因素之一。本研究通过对东北黑土重金属污染初步调查,确定黑土分布地区重金属污染的主要类型、来源、污染趋势和分布状况,分析污染黑土中重金属形态、迁移和生物有效性等特点。结果表明:黑土环境中,镉、铅、锌的含量呈明显上升趋势,镉是对土壤健康危害最大的重金属;污染较为严重的区域主要分布在城区和城乡结合部,重金属在这些区域中生物有效性高,工业排放和污水灌溉是其重要来源;而在农区耕作土壤中磷肥的长期施用是造成土壤中镉含量上升的主要原因。根据调查结果,选择黑土中主要重金属污染类型—镉,对其在土壤中导致污染发生的主要机理进行了深入研究。从形态、生物有效性和吸附-解吸过程等方面阐述了镉在土壤环境中的主要化学行为,以及这些行为对有机农药交互作用的响应。研究表明,外源镉离子进入土壤后能很快被吸附,由于这种吸附作用,使交换态镉容易向结合态和残渣态转化,被土壤吸附的镉离子有一部分被解吸下来,这也使形态转化呈一个互为可逆的过程。由于黑土特殊的土壤理化性质,镉离子在黑土中的吸附和转化趋势明显强于棕壤。乙草胺的加入能加强这种吸附作用和转化趋势,而敌敌畏的作用则增加了吸附态镉离子释放的风险。镉和乙草胺复合污染条件下对生物的毒性呈拮抗作用。最后,采用化学固定修复的方法,对镉污染黑土进行健康调控研究。通过重金属溶出、形态转化、生物毒性和微观构像等实验评估的结果表明,一种富含H2PO4-、HCO3-和CO32-等配位体的人工合成固定剂对镉污染黑土具有一定的修复潜力。对污染程度较低的重金属面源污染耕作土壤的调控,化学固定化修复在时间和成本等方面显示其修复的优越性。
黄界颍[9]2013年在《秸秆还田对铜陵矿区土壤Cd形态及生物有效性的影响机理》文中进行了进一步梳理土壤镉污染对生态系统、粮食安全及人体健康具有巨大的潜在危害,已成为当今全球共同关注的重大环境问题。我国秸秆资源丰富,通过秸秆还田降低污染土壤Cd危害,既可以消除Cd污染影响,又解决了秸秆难以无害化处置的普遍难题,符合农业可持续发展的规律。在对铜陵地区地质背景和地理及生态环境特征全面了解的基础上,本研究选取铜陵有色金属矿区的农田土壤,开展了静态吸附、动力学吸附、土壤培养和盆栽模拟试验研究,研究结果不仅对寻求有效的控制土壤中Cd的环境行为的对策措施具有重要意义,而且对于实现秸秆循环利用以及农产品安全生产等方面具有实际应用价值。动力学吸附及静态吸附试验结果表明,粉碎处理的水稻、油菜秸秆对Cd2+的吸附过程符合准一级动力学方程,其等温吸附曲线符合Langmuir方程,其吸附过程可能以化学吸附为主。随着秸秆投加量的增加,2种秸秆对Cd2+的去除率逐渐增加,单位质量吸附剂吸附量逐渐减小,本次试验的秸秆最佳投加量为10g/L;2种秸秆在初始pH2.0-7.0的范围内,吸附量随pH值的升高而升高,在pH值为6.0时,水稻和油菜秸秆吸附量达到最高,分别为13.30mg/g和13.64mg/g;秸秆对Cd2+的吸附试验中,最佳振荡速率为150rmp。因此,把秸秆用作吸附材料处理废水重金属Cd2+时,可控制废水pH值为6.0,振荡速率为150rmp,秸秆投加量为10g/L,将获得最佳处理效果,且油菜秸秆对Cd2+的去除效果优于水稻秸秆。利用吸附-解吸试验研究了秸秆还田对镉在土壤中的吸附-解吸特性的影响。研究发现,Langmuir模型拟合土壤上Cd2+的吸附特征效果最佳,而添加秸秆后,水稻土的Cd2+吸附特征以Temkin模型拟合效果更佳。秸秆还田促进土壤Cd2+的吸附,降低了土壤Cd2+的解吸量,水稻秸秆处理对土壤解吸Cd2+的影响大于油菜秸秆处理。因此,在高浓度Cd污染的土壤上施用秸秆可以有效地降低Cd的生态风险性。采用土壤培养试验研究了施用未腐熟秸秆对土壤性质及镉形态的动态影响。结果表明,淹水培养与旱作培养模式下,秸秆还田均提高了红壤和水稻土的土壤pH值、降低了土壤Eh值、提高了土壤DOC浓度。内源Cd污染土壤中,土壤Cd主要以残渣态Cd形式存在,当土壤添加外源Cd时,土壤Cd形态以交换态Cd最高,残渣态Cd的比例随外源加入Cd的增加而显着降低。与对照相比,添加秸秆处理显着提高了土壤水溶态Cd、EDTA结合态Cd含量及残渣态Cd含量,而降低了交换态Cd含量,且在前30d内变化比较剧烈。秸秆提取的DOM富含羧基、醛基、酮基等不饱和度高的物质,经过土壤腐解后,提取的DOM脂族性降低,芳香性趋于升高和增强。应是导致土壤EDTA结合态Cd及残渣态Cd含量增加的原因。在模拟污染的土壤上,秸秆还田引起土壤pH、Eh和DOC的变化与各形态Cd变化间达到显着相关。利用油菜和水稻进行盆栽试验研究了粉碎的油菜秸秆或水稻秸秆还田后对镉生物有效性的影响和机理。结果表明,随着Cd污染程度的增加,油菜、水稻生长受抑制程度相应增加(P<0.05),秸秆还田在一定程度上缓解了Cd对植物生长的毒害,但是在生物量、经济性状、光合作用、生理性状各指标间并未达到显着差异水平。油菜、水稻各器官Cd浓度亦随着土壤Cd污染程度的增加相应增加(P<0.05),秸秆还田后,显着降低了油菜、水稻各部位中的Cd浓度及其生物富集系数,尤其以高浓度Cd污染的土壤上效果最显着,且全量秸秆还田处理有较好的降低Cd吸收的作用。秸秆还田主要通过改变土壤Cd形态分布情况来影响植株Cd吸收。在外源添加Cd的情况下,植物体内的Cd含量主要与交换态Cd含量有关(P<0.05),秸秆还田促进土壤Cd由活性大的交换态向活性较弱的EDTA结合态及残渣态转化,降低了Cd的生物有效性。综上所述,秸秆还田可有效促进污染土壤Cd2+吸附,降低土壤Cd2+解吸,通过降低土壤交换态Cd含量,显着降低了作物各部位的生物富集系数及Cd浓度,减少了Cd向环境中的迁移和在食物链中的传递。在红壤区水旱轮作体制下,推荐油菜秸秆全量还田,可以较好地钝化土壤Cd,减少水稻吸收,避免镉米的生产。
汪媛[10]2014年在《镉污染对菜地氮素转化、淋失和氧化亚氮排放的影响》文中进行了进一步梳理土壤镉污染日益严重,菜地因其地理位置和实际生产作用易遭受镉污染危害,因此蔬菜生产安全难以保障,同时还因菜地易过量施肥、频繁耕作导致氮富集,这又给蔬菜绿色生产带来难题。因此本实验选取硝酸盐高低积累的叁种蔬菜,设置4个镉水平研究不同镉污染水平下土壤-蔬菜系统中氮素转化、淋失以及氧化亚氮排放的变化。主要分蔬菜、土壤、淋失液、大气四部分测定其各种氮形态,探寻镉污染下氮在土壤-蔬菜系统中的迁移转化规律和含量变化,旨在揭示镉污染对土壤氮的输入输出效应规律,用以指导蔬菜安全生产。主要结果如下：1.研究了镉污染下蔬菜生物量、干物质累积量以及蔬菜和土壤中全Cd含量的变化。结果表明：低Cd水平促进了两种蔬菜生物量的显着增加,在0.5mg.kg-1或1.Omg.kg-1时达到最大值,小白菜生物量最大值分别为110381k.ha-1和90159kg.ha-1,萝卜生物量最大值分别为133218kg.ha-1和74943kg.ha-1,且均为硝酸盐低积累品种L>硝酸盐高积累品种H；同时镉污染促进了这两种蔬菜干物质量的累积。镉污染对茄子是抑制作用,随着镉污染水平的增加,茄子的生物量和干物质累积量均下降,在T4时达到显着水平。叁种蔬菜中Cd含量由大到小顺序为：小白菜>萝卜>茄子。2.研究了镉污染下蔬菜和土壤中全氮和硝态氮含量的变化规律。结果表明：低Cd可以促进蔬菜体内硝态氮的积累,且叁种蔬菜均随着镉水平的增加而先增加后降低,在Cd污染水平为0.5mg.kg-1和1.0mg.kg-1时达到最大值。镉污染水平显着增加了土壤中硝态氮与氨态氮的含量,均随镉污染水平增加呈增加趋势。而镉对蔬菜和土壤中全氮则无显着性变化,但显着影响了其全氮累积量。3.研究了镉污染下土壤淋失液中硝态氮含量的变化。结果表明：在低Cd范围内,镉浓度升高增加了土壤淋失液中硝态氮的含量,随着镉浓度的增加呈先增加后降低趋势,在Cd污染水平为0.5mg.kg-1和1.0mg.kg-1时达到最大值。镉污染进一步增加了土壤硝酸盐淋失的污染。4.研究了镉污染下菜地土壤氧化亚氮排放的变化规律。结果表明：镉污染对N20排放速率的影响为随时间推移,不同处理间N20排放速率的变化趋势是一致的,但排放速率的大小不同,主要表现为小白菜种植期间低Cd促进了N20排放速率的显着增加,茄子种植期间品种L44在1mg.kg-1Cd处理时排放速率有显着差异,而萝卜种植期间的N20排放速率无显着差异。叁种蔬菜的N20日排放量及排放总量与排放速率变化趋势一致,说明施入Cd后随着种植次数与Cd淋失量的增加,土壤中镉含量显着降低,镉污染对土壤N20排放的影响逐渐减弱,本文中到萝卜种植期间氧化亚氮排放已无显着性差异。
参考文献：
[1]. 农田生态系统镉污染研究[D]. 王凯荣. 华中农业大学. 2004
[2]. 森林生态系统镉污染研究进展[J]. 黄益宗, 朱永官. 生态学报. 2004
[3]. 农田生态系统镉污染与防治[J]. 陈涛. 生态学报. 1981
[4]. 我国农田镉污染现状及其治理利用对策[J]. 王凯荣. 农业环境保护. 1997
[5]. 坚持土肥高效管理 促进区域农田生态系统可持续发展[J]. 陈欣, 张旭东, 宇万太, 梁文举, 何红波. 中国科学院院刊. 2018
[6]. 蔬菜系统镉污染的土壤化学与生物学响应及蔬菜安全诊断[D]. 申屠佳丽. 浙江大学. 2008
[7]. 镉污染条件下农田土壤微生物活性研究[D]. 沈秋悦. 苏州科技大学. 2017
[8]. 东北黑土重金属污染发生机理及健康动力学研究[D]. 郭观林. 中国科学院研究生院（沈阳应用生态研究所）. 2006
[9]. 秸秆还田对铜陵矿区土壤Cd形态及生物有效性的影响机理[D]. 黄界颍. 合肥工业大学. 2013
[10]. 镉污染对菜地氮素转化、淋失和氧化亚氮排放的影响[D]. 汪媛. 华中农业大学. 2014
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