土壤中可溶性有机氮含量及其影响因素研究

研究了农田和日光温室2个生态系统土壤中可溶性有机氮(SON)的含量及施肥和栽培模式对其含量的影响。结果表明,农田和日光温室土壤中SON的含量平均分别为39.19 mg kg-1和320.16 mg kg-1,分别占可溶性总氮(TSN)的80%和73%,说明SON是土壤氮素中不可忽视的氮素组分。不同栽培模式对土壤中SON的含量及其占TSN的比例的影响因生育时期的不同而异。覆草显著增加了小麦拔节期0~5 cm土层土壤中SON的含量,覆膜各土层SON含量均较常规模式有所提高;开花期覆草和覆膜模式土壤中TSN和SON含量较拔节期的显著下降。施用无机氮肥对土壤中SON的含量无显著影响。     

杂交苏丹草镉的吸收与分布规律研究

随着土壤中添加镉量的增加,杂交苏丹草的株高明显降低,生物量显著下降。镉添加量为40mg kg土的处理,杂交苏丹草株高和地上部的生物量分别只有对照的48%和8.4%。不加镉的对照,杂交苏丹草根、茎、叶的含镉量分别为3.2,2.7,3.2μg g-1,各部位含镉量没有显著差异;而在添加镉的土壤中,则呈现出根>茎>叶的变化规律;土壤添加镉的量越大,杂交苏丹草各部位含镉量越高,当镉添加量为40mg kg-1土时,根、茎、叶的含镉量分别为451.9,132.5,79.4μg g-1。杂交苏丹草植株中镉含量与土壤中镉的添加量呈现为显著的直线正相关,镉的累积量呈现为先上升后下降的规律。     

聚L-谷氨酸／铁氰根修饰玻碳电极的制备及其对镉离子的识别

制备了聚L-谷氨酸/铁氰根修饰电极,研究了镉离子在该修饰电极上的电化学行为,建立了一种测定痕量镉离子的新方法,该方法简便准确,检测下限可达2.5×10-9 mol/L,在4×10-9～3×10-5 mol/L的浓度范围内,峰电流与Cd2 的浓度呈良好的线性关系.该电极可用于测定水中镉的含量,结果令人满意.     

不同类型水稻品种对稻田土壤基础供氮量的响应

选用常规粳稻、杂交粳稻、常规籼稻、杂交籼稻及两系杂交稻5种类型共7个水稻品种,在大田中不施氮条件下,研究了供试水稻材料对土壤基础供氮量利用的差异。结果表明:①籼稻的土壤基础供氮量平均比粳稻高25.6%;杂交籼稻比常规籼稻高19.5%,杂交粳稻比常规粳稻高32.5%。②土壤基础供氮量在植株器官中的分配比例以叶、茎鞘的变异幅度较大,而穗的变异幅度则较小;叶中氮的分配比例以粳稻最高,而杂交粳稻与常规粳稻间及杂交籼稻与常规籼稻之间无明显差异。③土壤氮素利用效率(NUEs)随着土壤基础肥力上升而提高,粳稻的NUEs提高幅度大于籼稻。土壤氮籽粒利用效率(Ng/Ns)以两系杂交籼稻最高,籼稻的Ng/Ns大于粳稻,杂交籼稻与常规籼稻及杂交粳稻与常规粳稻间Ng/Ns无明显差异。④100kg籽粒需氮量增加幅度也是粳稻高于籼稻。     

消落带土壤铁的形态变化及其对有效磷的影响

Fe3 还原为Fe2 的过程中会增加磷酸铁的溶解,影响磷的化学行为及有效性.本文采用室内模拟试验研究了三峡库区消落带土壤铁的形态变化及其对有效磷的影响.消落带旱地和水田土壤经淹水和落水处理后,活性铁、水溶性铁增加,其他各形态铁变化较小.旱地土壤在不同的有机质和淹水落水处理下,其活化铁、游离铁、络合铁、水溶性亚铁、和交换性亚铁均为淹水处理高于落水处理,其中活性铁在各处理间呈现出显著性差异,其他则各处理间差异均未达到显著性水平;水田下层活性铁高于上层,且落水处理间呈显著差异.氧化铁及亚铁之间总处于不断的相互转化中,活性铁、络合铁和有机质正相关.旱地土壤中的有效磷各处理间差异显著,水田有效磷淹水处理高于落水处理.     

干旱荒漠区不同覆盖对酿酒葡萄园土壤的综合效应研究

针对甘肃河西地区大面积栽培酿酒葡萄而水资源短缺的现状,试验研究了地面覆膜、覆麦秸、覆麦壳等节水措施对干旱荒漠地区酿酒葡萄园土壤水分、温度和肥力等因子的效应,结果表明,几种节水措施均有明显增温效应,提高土壤含水量。覆草效果优于覆膜。覆麦秸和麦壳表现前期降温,后期增温保温的双重效应,并增加了土壤有机质及速效N、P、K含量,其中土壤有机质含量增加17.36%~18.51%,全氮增加7.35%~8.82%,速效磷增加8.51%~9.96%,速效钾增加47.5%~53.9%,土壤容重降低0.19gcm-3~0.20g cm-3,可溶性固形物含量提高0.5%~1.7%,产量提高3722.5~4162.5kg hm-2。     

钙、钾、锌肥和秸秆肥对抑制菜心吸收镉的效果

比较了在低镉污染(1.453mg kg-1)和高镉污染(3.135mg kg-1)条件下,钙、钾、锌肥和秸秆肥对抑制菜心吸收镉的效果。盆钵试验结果表明:施用秸秆肥的处理,菜心地上部分和地下部分的镉含量均显著低于其它三个处理。     

磷、镉交互作用对烟草生长及吸收积累磷、镉的影响

采用盆栽实验研究石灰性土壤中磷、镉交互作用对烟草生长的影响,结果表明,磷的添加可减轻镉对烟草的危害。随着向土壤中添加磷浓度的增加,烟草生物量呈增加趋势。而当磷浓度为150mg kg-1时烟草生物量显著增加,地上部分变化比地下部分明显;而烟草中镉的含量呈先下降再增加的趋势。当镉浓度相同条件下,随着向土壤中添加磷浓度的增加,烟草中的镉含量呈现先下降再增加的趋势,高浓度镉尤为明显,在镉浓度为40mg kg-1时最为明显。研究还发现,同一磷浓度下,随着镉浓度的增加植株中磷含量呈逐渐下降趋势,此外,植株中镉含量、磷与土壤环境中磷、镉含量浓度呈显著正相关。     

镉胁迫下小麦根系的生理生态变化

本文通过水培和砂培两种方法 ,研究了镉胁迫下小麦 (TriticumaestivmL .)根系的生理生态变化。通过研究镉对小麦根系生长发育状况 ,根系活力 ,根系对矿质元素的吸收 ,探讨镉胁迫下植物根系的生理生态效应。研究结果表明 :镉影响根系的长度、生物量、体积和根系活力。Cd2 在低浓度 (处理浓度低于 5mg/L)作用下 ,随处理浓度的升高 ,刺激小麦根系的长度、生物量、体积相应地升高 ;当处理浓度高于相应浓度时 ,根长度、生物量、体积相应随浓度升高而降低。镉胁迫下根系活力受到抑制。水培和砂培中 ,镉对根系的影响趋势一致 ,但是影响幅度有差异。砂培好于水培。镉影响小麦根对矿质元素的吸收 ,Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn吸收情况不太一致。Ca、Cu、Fe、Mg、Mn、Na的吸收量随Cd2 浓度升高而增加 ,K、Zn的吸收量随Cd2 浓度升高而减少     

籽粒苋不同富钾基因型矿质营养元素含量的研究

采用水培试验,研究了在两种供钾水平(K,0.5mmol L-1和5.0 mmol L-1)条件下4个不同籽粒苋品种植株体内矿质营养元素的含量及其变化.同时,还在低钾条件下,测定了不同籽粒苋品种根、茎、叶中矿质营养成分的含量和构成情况,结果表明(1)籽粒苋各品种氮、钾含量随着供钾水平降低而减少,一般基因型氮钾含量降幅大于富钾基因型;在相同供钾水平条件下,富钾基因型的氮钾含量均高于一般基因型,而相同基因型的不同品种间氮钾含量则相近.籽粒苋各品种氮主要分布在根和叶中,其次是茎;磷大量分布在根,其次是叶,再次是茎;钾主要存在于茎中,根和叶次之.(2)籽粒苋钙、镁、硫含量随着供钾水平的升高而降低,富钾基因型镁、硫含量低于一般基因型.籽粒苋不同品种的钙、镁主要分布在叶片中,其次是茎和根;硫在根中的分布最少,叶中最多.(3)不同品种B、Cu、Fe、Mn、Zn等微量元素含量随着供钾水平的降低而升高,灰分含量则降低.富钾基因型B、Fe、Zn及灰分含量都高于一般基因型,而Cu的含量则是一般基因型高于富钾基因型.4个籽粒苋品种的硼、铜主要存在于叶片中,其次是根,茎含量相对前两者要小;铁、锰、锌在根的含量最高,叶片次之,茎最低,根系中铁的含量分别是叶和茎的7倍左右和10倍以上.     

Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染对杂交水稻苗的联合生理毒性效应及临界值

通过室内土培试验,研究了不同浓度的Cd、Pb、Cu、Zn、As等5种重金属复合污染对水稻苗的联合生理毒性效应,并对其临界值进行了探讨。结果表明:5种重金属污染对水稻苗的联合生理毒性效应随其污染浓度的增加而显著增强,剂量—效应关系明显。除处理(1)外,其余各处理对水稻苗体的诸项生长指标的抑制均达到了极显著的程度(P<0.01),且对根长的抑制明显大于苗长。随着复合重金属污染浓度的增大,水稻苗叶片中叶绿素含量急剧减少;丙二醛(MDA)含量迅速增加;POD和SOD酶活性呈先升后降的变化趋势。铅锌尾矿和矿毒水污染对水稻苗生长和各项生理生化指标的影响也均达到了极显著程度,但在二者污染下,POD和SOD酶活性均高于对照,铅锌尾矿的毒性效应大于矿毒水。以酶活性为参考指标,可以将土壤环境质量二级标准上限值设定为土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、As等5种重金属对该水稻品种的临界毒性效应值。     

Cd对油菜种子发芽与幼苗生长的生态毒性

通过水培实验研究了Cd胁迫下,油菜种子发芽及幼苗生长状况。结果表明:Cd胁迫下,发芽率、发芽势、发芽指数以5 mg L-1Cd浓度为阈值呈现低促高抑现象,发芽指数与Cd浓度曲线相关性好于发芽率和发芽势;活力指数、总长、芽长、根长、总重、芽重、根重表现为单抑现象。Cd对根生长抑制作用大于芽,逐步回归发现,Cd主要通过抑制根生长达到对幼苗生长抑制。种子电解质外渗率和根细胞有丝分裂指数分别与Cd浓度成极显著相关,相关系数分别为0.603**和-0.571**。因子分析发现,根长较其它指标对Cd敏感,可用于Cd污染的监测指标。     

覆膜旱作稻田土壤有效N、P、K及盐分分层变化研究

以常规水作和裸地旱作作对照,对覆膜旱作栽培条件下稻田各土层(0～60cm)土壤有效N、P、K和盐分含量变化作了比较研究。结果表明:与常规水作相比,覆膜旱作稻田10～15cm土层的碱解氮与有效磷含量显著增加,其余差异不大。与裸地旱作相比,覆膜旱作稻田5～15cm土层的碱解氮含量及5～20cm土层的有效磷含量显著增加,其余差异不大。与常规水作和裸地旱作相比,覆膜旱作稻田土壤速效钾含量在20cm以上土层增加明显。当地下水位较高时,覆膜旱作稻田0～5cm表层土壤表现积盐,地下水位较低时表层表现脱盐。     

RGB图像颜色检测的Cd（II）浓度测量研究

在实验中,镉离子（Cd（II））与对硝基苯重氮氨基偶氮苯反应的溶液随着Cd（II）浓度从0.0660～0.6482μg/mL会有颜色深浅的变化。为了探求颜色变化与Cd（II）浓度之间的关系,本研究包含了红绿兰（ RGB）测量结构、实验图像采集、对实际采集的RGB图像数据处理,其中重点在于RGB图像处理中的图像定位、图像分割和RGB图转YUV图时V值计算。最终通过非线性拟合得到颜色变化（ V值）与Cd（ II）五种浓度之间的关系服从指数函数关系。     

覆膜栽培条件下土壤水分动态及运行机制分析

本文以玉米为试材。在半干旱地区设置地膜覆盖栽培试验。结果表明，采用覆膜栽培，在作物生长前期具有显著的保水效果。0～10cm、10～20cm和20～30cm土层的土壤含水量分别比裸地增加13．77％、6．67％和8％；在玉米拔节以后，覆膜土壤表现为深层含水量低于裸地，lm土层覆膜土壤储水量平均比裸地减少36．5mm，减少了水分“库存”。分析认为，覆膜栽培条件下的耕层土壤水分主要补充源是自然降水、上升毛管水和汽态水，而在地下水位较深的旱地上汽态水似更为重要，地膜的保水作用，主要在于汽态水在土壤表层凝结、集聚，而使表层含水量增加。     

东北农田黑土中Cd、Pb、As含量空间分异特征分析

采用点面结合方法,研究了东北区农田黑土中Cd、Pb、As含量的空间分异特征。结果表明,三种元素含量的变异系数为Cd>Pb>As。Cd、Pb的平均含量高于其背景值;其中Cd有45个样品超过了国家二级标准限值。Cd、Pb、As含量由南至北未表现出明显的分布规律。对煤矿区周围农田土壤的调查发现,煤矿是其周围农田土壤的主要污染源。采用最优内插法得到了长春市市郊农田黑土中Cd、Pb、As含量的空间分布图,结果表明人为活动显著改变了局部地区Cd、Pb、As的含量,污染源主要为汽车尾气和固体废弃物的堆积。对三种元素垂直分布进行了分析,剖面土层Cd、Pb、As主要来自于表面污染源,向下迁移作用还不很强烈。     

Simultaneous determination of Zn(II), Cd(II) and Hg(II) in water

The use of artificial neural networks (ANNs) as a tool for simultaneous determination of Zn(II), Cd(II) and Hg(II) in water has been investigated, by employing an optode based on the 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-(diethylamino)phenol (Br-PADAP) complex immobilised on Amberlite XAD-4 resin.

Studies were performed with binary and ternary mixtures of Zn(II), Cd(II) and Hg(II) ions in the 0–3.0 mg l⁻¹ range (prepared in pH 8.0 NH₄Cl solution), in order to avoid sensing phase saturation. A 0.1 mol l⁻¹ HCl solution was employed to regenerate the optode after each measurement. Reflectance measurements were recorded in the 400–800 nm region after pumping metal ion solution for 1, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0 min. Spectra were smoothed by employing a weighted sliding average of three reflectance intensities (weights of 1:3:1) and normalised to the reflectance intensities of the immobilised reagent in the NH₄Cl solution. A feed-forward ANN with error back-propagation training algorithm was employed for data treatment. The ANN was initially fed through seven inputs neurons, corresponding to reflectance intensities at 558, 568, 583, 590, 605, 615 and 623 nm, and optimised with respect to the number of hidden neurons, momentum and learning rate. Binary mixtures of Zn(II) and Cd(II), and Hg(II) and Cd(II) were employed to evaluate the capability of prediction by the ANN. Measurements were carried out in triplicate leading to standard deviations (expressed in mg l⁻¹) better than 0.29 for Cd(II), 0.38 for Hg(II) and 0.35 for Zn(II) and absolute errors better than 0.14 for Cd(II), 0.31 for Hg(II) and 0.36 for Zn(II). Similar results were obtained when solution mixtures containing all three metal ions were employed in the studies.

These results indicate that ANN can be employed for simultaneous determination of metal ions in water. However, attention must be given to the leaching and to the saturation of the sensing phase, which limit the lifetime and analytical range of the sensor, respectively.     

Modeling of Cd and Pb speciation in soil solutions by WinHumicV and NICA-Donnan model

Speciation modeling is an essential tool to estimate the chemical composition of an aqueous sample and to assess the bioavailability and potential risks associated with metal contamination. It is also an indispensable alternative for quantifying the metal speciation when analytical techniques are not available. In this study, we tested the effectiveness of two models, WinHumicV and the Non-Ideal Competitive Adsorption (NICA)-Donnan model, in predicting the amount of Cd²⁺ and Pb²⁺, which were originally measured by anodic stripping voltammetry (ASV). In general, with its default parameters, WinHumicV satisfactorily estimated the free Cd concentrations. For Pb, at high pH the model predictions were lower than the ASV measurements. The discrepancy between the measured and predicted free Pb concentrations may be attributed to the uncertainty of stability constants in WHAM model V for metal–DOC interactions, or the possible overestimation of free metals by ASV at high pH. Using the published generic parameters for fulvic acid (FA), the consistent NICA-Donnan model also made predictions comparable to the experimental data when Al and Fe competition was taken into account in the model. The agreement of model predictions and experimental data demonstrates that both models provide reasonable predictions of the metal speciation in soil solutions. However, the results stress the requirement of estimates or measurements of Al and Fe concentrations in soil solution speciation to provide reasonable estimates of trace element speciation.     

Se和Cd在土壤-植物系统中的迁移与食品安全

本文就Se和Cd在土壤-植物系统中的迁移及其与食品安全及人体健康之间的潜在关系进行了综合评述。Cd和Se在植物中积累并迁移到植物的可食或收获部分,取决于土壤条件、气候因子、农艺管理措施等。Cd是对食物链造成污染的重要元素,其在土壤中的富集通常是由工农业生产或城市人为污染造成的,减少Cd对土壤的污染及Cd污染土壤的生物修复已成为土壤学、环境科学及生态学研究的热点。Se是一种对动植物有益的元素,在土壤中含量过低会引发人体疾病,但Se含量过高也会导致污染并引发人体疾病;土壤中的高浓度Se通常来自于含Se量高的母岩以及燃煤的灰尘污染;基于食品安全的需要,中国在重视Se素营养补给的同时,要防止富Se地区及人为因素造成的Se污染。     

秸杆覆盖保护耕作法土壤水分和温度变化及玉米产量效应

通过田间试验研究了秸秆覆盖和不同机具播种对土壤水分和土壤温度的影响以及玉米的产量效应。秸秆覆盖在休闲和种植玉米方式下都可增加土壤水分蓄储能力,有利于自然降水和灌溉水的高效利用,单纯靠休闲来保蓄水分在半湿润渠灌区水分蓄储能力较差,采用秸秆覆盖保护耕作法保墒更为有效。大型拖拉机播种玉米比小型拖拉机播种玉米对土壤水分的蓄储能力强,采用小型拖拉机播种的玉米产量增加了5.1%,采用大型拖拉机播种的玉米产量增加了9.1%。