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Molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi at a large-scale antimony mining area in southern China

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Journal of Environmental Sciences 2015年第3期27卷 18-26页

作者： Yuan Wei Zhipeng Chen Fengchang Wu Hong Hou Jining Li yuxian shangguan Juan Zhang Fasheng Li Qingru Zeng State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment Chinese Research Academy of Environmental Science College of Resources and Environment Hunan Agricultural University

Arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） have great potential for assisting heavy metal hyperaccumulators in the remediation of contaminated soils. However, little information is available about the community composition of AMF under natural conditions in soils contaminated by antimony （Sb）. The objective of this study was to investigate the characteristics of AMF molecular diversity, and to explore the effects of Sb content and soil properties on the AMF community structure in an Sb mining area. Four Sb mine spoils and one adjacent reference area were selected from around the Xikuangshan mine in southern China. The association of AMF molecular diversity and community composition with the rhizosphere soils of the dominant plant species was studied by Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis （PCR-DGGE）. Results from all five studied sites showed that the diversity of AMF decreased with increasing Sb concentration. Principal component analysis （PC_A） indicated that the AMF community structure was markedly different among these groups. Further redundancy analysis （RDA） showed that Sb contamination was the dominating factor influencing the AMF community structure in the Sb mine area. However, the multivariate analysis showed that, apart from the soil Sb content, extractable nitrogen content and organic matter content also attributed to AMF sequence distribution type. Some AMF sequences were only found in the highly contaminated area and these might be ideal candidates for improving phytoremediation efficiency in Sb mining regions. Gene sequencing analysis revealed that most species were affiliated with Gloraus, suggesting that Glomus was the dominant AMF genus in the studied Sb mining area.

关键词： Antimony Arbuscular mycorrhizal fungi Molecular diversity Gommunity structure

Distribution Assessment and Source Identification Using Multivariate Statistical Analyses and Artificial Neutral Networks for Trace Elements in Agricultural Soils in Xinzhou of Shanxi Province, China

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Pedosphere 2018年第3期28卷 542-554页

作者： shangguan yuxian CHENG Bin ZHAO Long HOU Hong MA Jin SUN Zaijin XU Yafei ZHAO Ruifen ZHANG Yigong HUA Xiaozan HUO Xiaolan ZHAO Xiufeng State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment Chinese Research Academy of Environmental SciencesBeijing 100012( China) Institute of Agricultural Environment and Resources Shanxi Academy of Sciences Key Laboratory of Soil Environment and Nutrient Resources of Shanxi Province Taiyuan 030031( China)

Multivariate statistical analyses were used to assess the contents and distributions of trace elements in agricultural soils in Xinzhou of Shanxi Province, China, and to identify their sources. Samples with high levels of trace elements were concentrated in eastern Xinzhou, with contents declining from the east to west. Principal component and redundancy analyses revealed strong correlations among Co, Cu, Mn, Ni, Se, V, and Zn contents, suggesting that these elements were derived from similar parent materials. There were also strong correlations between the contents of these elements and soil properties. Contents of Cd and Pb were significantly higher in the agricultural soil samples than in the background soil samples(P < 0.05), and were higher in areas with higher levels of gross domestic product but decreased with distance to the nearest road. Therefore, human activities appear to have a strong influence on the Cd and Pb distribution patterns. A novel artificial neural network(ANN) model, using environmental input data, was used to predict the soil Cd and Pb contents of specified test dates. The performances of the ANN model and a traditional multilinear model were compared. The ANN model could successfully predict Cd and Pb content distributions, projecting that soil Cd and Pb contents will increase by 128% and 25%, respectively, by 2020. The results thus indicated that the economic condition of an area has a greater effect on trace element contents and distributions in the soil than the scale of the economy itself.

关键词： contamination enrickment factor keavy metal prediction principal component analysis redundancy analysis

利用CXTFIT-VZCOMML模型推导基于保护地下水的Sb的土壤环境基准

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环境科学研究 2016年第3期29卷 376-381页

作者：秦晓鹏上官宇先赵龙侯红中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

土壤环境基准是制订土壤质量标准和进行土壤质量评价的重要依据对保护地下水起着非常重要的作用.通过柱试验研究了Sb(锑)在北京潮土中的迁移行为,利用嵌套有CXTFIT 2.1程序的STANMOD软件对非平衡两区模型进行计算,获得Sb在潮土中迁移的... 详细信息

土壤环境基准是制订土壤质量标准和进行土壤质量评价的重要依据对保护地下水起着非常重要的作用.通过柱试验研究了Sb(锑)在北京潮土中的迁移行为,利用嵌套有CXTFIT 2.1程序的STANMOD软件对非平衡两区模型进行计算,获得Sb在潮土中迁移的阻滞因子,同时利用VZCOMML(vadose zone contaminant migration multi-layered model)模型反推保护地下水的Sb的土壤环境基准值.结果表明:非平衡两区模型可较好地模拟Sb在潮土中的迁移过程(r^2>0.97);Sb在潮土中的迁移阻滞因子为5.82远小于批试验得到的阻滞因子(49.3).基于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中ρ(Sb)的标准限值(0.005 mg/L),推导出基于保护地下水的Sb的土壤环境基准值为0.64 mg/kg,该值比一些国家或地区的土壤基准或标准值(3.1~41 mg/kg)小1~2个数量级,可能是由于Sb在潮土中的阻滞因子或分配系数(K_d)较小、稀释系数较小、地下水或饮用水标准(C_(gw))偏低、土壤pH不同所致.未来应使用多种不同类型且具有代表性的土壤,以获得更准确的、适合我国实际情况的土壤环境基准值.初步推导出Sb的土壤环境基准值(0.64 mg/kg)可为制订国家相关标准和地下水源保护区污染控制措施提供依据.

关键词： Sb 基准地下水土壤 VZCOMML模型

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垄沟覆膜栽培冬小麦田的土壤呼吸

生态学报 2012年第18期32卷 5729-5737页

作者：上官宇先师日鹏韩坤王林权西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

通过大田试验研究了垄沟覆膜栽培条件下冬小麦生长过程中土壤呼吸规律。结果表明,垄沟覆膜栽培条件下垄脊土壤呼吸速率高于平作栽培,而垄沟部土壤呼吸速率小于平作。冬小麦生育期内垄脊平均呼吸速率为(2.06±0.44)μmol CO2·m-2·s-1,... 详细信息

通过大田试验研究了垄沟覆膜栽培条件下冬小麦生长过程中土壤呼吸规律。结果表明,垄沟覆膜栽培条件下垄脊土壤呼吸速率高于平作栽培,而垄沟部土壤呼吸速率小于平作。冬小麦生育期内垄脊平均呼吸速率为(2.06±0.44)μmol CO2·m-2·s-1,垄沟为(0.75±0.11)μmol CO2·m-2·s-1,而平作栽培为(1.14±0.20)μmol CO2·m-2·s-1。土壤呼吸季节变化显著,越冬期低,夏季高。不同生育期土壤呼吸日变化规律不同,越冬前和返青期土壤呼吸与土壤温度成正相关,随着土壤温度的升高而增加,呈单峰曲线;拔节期后垄脊部的土壤呼吸日变化明显,呈现双峰曲线;而平作和垄沟的土壤呼吸速率平稳,没有明显峰值。5 cm土壤温度与土壤呼吸之间的相关性最好。在一定范围内(<24—31℃),土壤呼吸随着温度的增加而增加,温度过高反而会抑制土壤呼吸速率。土壤呼吸f(R)与5 cm土壤温度之间的关系可以用二次函数表示;5 cm土壤温度T和土壤含水量W的交互效应可用函数:f(R)=a(bT2+cT)(1+dln(2W)/T)+e表示。垄沟覆膜栽培显著改变了冬小麦田的土壤呼吸作用。

关键词：土壤呼吸垄沟覆膜土壤温度土壤含水量

利用大型土柱自然淋溶条件下研究土壤重金属的迁移及形态转化

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环境科学研究 2015年第7期28卷 1015-1024页

作者：上官宇先秦晓鹏赵冬安赵龙王林权侯红李发生西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 屈家岭管理区管委会湖北荆江431821

为研究不同重金属在土壤中的迁移和形态转化,通过分层填装土柱,在土柱0~5 cm深度范围内添加Pb、Ag、Bi、In、Sb和Sn等重金属污染土壤,并在自然条件下淋溶4 a,分析各重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的迁移速率及其形态组成.结果表明：... 详细信息

为研究不同重金属在土壤中的迁移和形态转化,通过分层填装土柱,在土柱0~5 cm深度范围内添加Pb、Ag、Bi、In、Sb和Sn等重金属污染土壤,并在自然条件下淋溶4 a,分析各重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的迁移速率及其形态组成.结果表明：1在〉30 cm深度范围内,红壤、潮土和黑土中各重金属质量分数与其相应本底值相比变化不大;与试验前土壤相比,砂土整个剖面中6种重金属质量分数均较高.26种重金属在4种土壤中的残留率表现为砂土〈潮土〈黑土〈红壤;对于0~10 cm土壤中Pb的残留率,在潮土中大于Ag和Sb,在黑土中大于Ag,在红壤中大于In,在砂土中则大于Sn.3模拟试验后残留在土柱中的重金属主要分布在土壤表层（0~30 cm）,而深层（〉30 cm）较少;6种重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的残留率平均值分别为98.0%、65.1%、65.9%和56.5%.4与添加污染土壤之前相比,试验后土壤中残渣态等稳定形态重金属质量分数较低,其中Pb、In和Sb均以碳酸盐结合态和有机金属络合态为主,Ag和Sn分别以有机金属络合态、双氧水可提取有机结合态和有机金属络合态、无定形铁锰氧化物结合态为主,而Bi则以碳酸盐结合态和双氧水可提取有机结合态为主.结果显示,红壤中Pb的迁移风险较低,潮土和黑土中Ag、Sb的迁移风险较高,而砂土中Sn和Sb的迁移风险需要格外关注.

关键词：大型土柱土壤重金属迁移形态

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两种氮肥对黄瓜产量和品质以及氮效应的影响

北方园艺 2020年第9期 55-60页

作者：喻华陈琨曾祥忠郭松上官宇先秦鱼生四川省农业科学院土壤肥料研究所四川成都610066 蔬菜品种改良与种质创新四川省重点实验室四川成都610066

以夏季露地黄瓜为试材,采用田间小区试验与室内分析相结合的方法,研究了2种氮肥(颗粒尿素和尿素硝铵液态肥)不同用量对黄瓜产量和品质、肥料利用效率以及土壤养分变化的影响。结果表明:2种氮肥配合施用时,2个用量水平下黄瓜均增产显著,... 详细信息

以夏季露地黄瓜为试材,采用田间小区试验与室内分析相结合的方法,研究了2种氮肥(颗粒尿素和尿素硝铵液态肥)不同用量对黄瓜产量和品质、肥料利用效率以及土壤养分变化的影响。结果表明:2种氮肥配合施用时,2个用量水平下黄瓜均增产显著,比单施等量单一氮肥更能促进产量的形成。尿素硝铵液态肥能提高黄瓜品质。氮源相同时,225 kg·hm^-2施氮水平下氮肥利用率高于300 kg·hm^-2水平处理。黄瓜收获后,土壤pH略有下降,土壤有效氮、有效磷和速效钾含量均有所提高。试验区露地种植黄瓜氮源以底肥150 kg·hm^-2尿素配合150 kg·hm^-2尿素硝铵液态氮肥作追肥效果最佳。该试验结果为黄瓜种植上氮肥配施用量及施用方法提供参考依据。

关键词：氮肥黄瓜产量品质

长期秸秆覆盖对免耕稻-麦产量、土壤氮组分及微生物群落的影响

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土壤学报 2022年第4期59卷 1148-1159页

作者：周子军郭松陈琨曾祥忠上官宇先喻华秦鱼生涂仕华何明江李丽君四川省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部南方坡耕地植物营养与农业环境科学观测实验站成都610066 大英县农业农村局四川遂宁629300

为探究长期秸秆覆盖对免耕区作物产量、土壤氮素组分及微生物群落特征的影响,以稻-麦定位免耕试验为研究对象,选取了其中免耕且秸秆移除和免耕且秸秆覆盖2个处理,于试验开展第12年(2018年)小麦收获后,统计分析近五年产量数据,并采集各处... 详细信息

为探究长期秸秆覆盖对免耕区作物产量、土壤氮素组分及微生物群落特征的影响,以稻-麦定位免耕试验为研究对象,选取了其中免耕且秸秆移除和免耕且秸秆覆盖2个处理,于试验开展第12年(2018年)小麦收获后,统计分析近五年产量数据,并采集各处理0~5、5~10、10~20、20~30 cm的土壤样品,测定土壤全氮及活性氮组分,利用磷脂脂肪酸(PLFA)方法表征土壤微生物群落。结果表明:(1)秸秆覆盖显著提高了小麦产量(增幅为6.49%),对水稻产量影响不显著。(2)秸秆覆盖对土壤氮组分的影响略有差异:它显著提高了土壤0~5 cm全氮、硝态氮和铵态氮以及0~10 cm颗粒有机氮、0~5 cm和10~20 cm可溶性有机氮含量,对微生物生物量氮无显著影响;它提高了0~5 cm和10~20 cm可溶性有机氮占全氮的比例,对其他组分占全氮比例无显著影响。(3)秸秆覆盖显著提高了土壤微生物总PLFA和细菌PLFA丰度,对真菌PLFA和放线菌PLFA无影响,降低了土壤真菌/细菌比;微生物生物量氮、土壤全氮、颗粒有机碳/颗粒有机氮比是显著影响土壤微生物群落组成的关键土壤环境因子。(4)无论秸秆覆盖与否,土壤全氮、活性氮组分含量和微生物组分均表现出显著的深度效应。综上所述,秸秆还田提升了土壤氮素含量,提高了小麦产量,增加了土壤微生物总量,可在四川免耕稻-麦轮作区推广应用。

关键词：保护性耕作秸秆覆盖产量氮组分磷脂脂肪酸(PLFA) 土层

水旱轮作稻田土壤与稻米重金属含量关联分析及健康风险评价

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中国稻米 2022年第3期28卷 26-33,41页

作者：上官宇先黑儿平曾祥忠陈琨秦鱼生何明江周子军四川省农业科学院农业资源与环境研究所成都610066

以成都平原区水旱轮作稻田土壤及稻米为研究对象,通过测定土壤及稻米中的重金属含量,采用单项污染指数法和内梅罗综合指数法对水稻田土壤污染程度进行分析评价,并采用健康风险评价模型对研究区成人和儿童的致癌和非致癌健康风险进行评... 详细信息

以成都平原区水旱轮作稻田土壤及稻米为研究对象,通过测定土壤及稻米中的重金属含量,采用单项污染指数法和内梅罗综合指数法对水稻田土壤污染程度进行分析评价,并采用健康风险评价模型对研究区成人和儿童的致癌和非致癌健康风险进行评价。结果表明,土壤镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、汞(Hg)的平均含量均大于该区域土壤背景值。Cd的单因子污染指数有85%的采样点达到警戒限值,最大值达1.57。内梅罗综合污染指数(PN)为0.60,无污染,5种重金属元素的污染指数大小表现为Cd>Pb>Hg>Cr>As(砷)。土壤中Cd含量与全氮、有机质、速效钾含量显著正相关;土壤中Pb含量与碱解氮含量显著正相关,但与有效磷含量、pH值显著负相关;土壤中Hg含量与Pb、As含量之间呈显著正相关性,具有同源关系,呈复合污染。稻米中重金属含量均低于国家限量标准,无样品超标;稻米中Cd、Cr含量与土壤中Cr含量显著负相关,但稻米中Cd含量与土壤中Hg、As含量显著正相关。在经农作物摄入、手口摄入和皮肤接触三种暴露途径下6种重金属对成人和儿童的非致癌总风险指数分别为8.36和19.63。3种致癌重金属对成人和儿童的致癌风险指数均表现为Cd>As>Cr,对成人和儿童造成的致癌健康总风险分别为0.007和0.0178。研究结果显示,试验区域稻田土壤及稻米重金属之间存在一定的相关性,且重金属复合污染已给当地居民造成一定程度的健康风险,尤其对儿童的影响较大,以农作物摄入途径最为显著。As、Cr、Hg是构成该区域非致癌健康风险的主要元素,而As、Cr、Cd是构成该区域致癌健康风险的主要元素。

关键词：稻米土壤重金属健康风险评价成都平原

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西安市郊菜地土壤重金属污染及其与蔬菜重金属质量分数的相关性

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西北农业学报 2014年第8期23卷 173-181页

作者：李雪芳王文岩上官宇先赵玉霞周芳侯红王林权西北农林科技大学资源与环境学院陕西杨凌712100 中国环境科学院环境基准与风险评估重点实验室北京100012

为查明西安市郊菜地土壤和蔬菜重金属污染现状及原因,采用"点对点"采样方法(即同时采集同一地块上的土壤和蔬菜样品),分别采集36个西安市郊菜地土壤和蔬菜样品,分析其Cd、Hg和As 3种重金属元素的质量分数;以单因子污染指数和综合污染指... 详细信息

为查明西安市郊菜地土壤和蔬菜重金属污染现状及原因,采用"点对点"采样方法(即同时采集同一地块上的土壤和蔬菜样品),分别采集36个西安市郊菜地土壤和蔬菜样品,分析其Cd、Hg和As 3种重金属元素的质量分数;以单因子污染指数和综合污染指数为评价指标,对其进行污染评价;研究蔬菜与土壤中重金属质量分数之间的相关性。结果表明:(1)西安市郊菜地土壤达到轻度污染水平;其中,Cd为轻度污染,Hg、As质量分数超出警戒线。(2)部分蔬菜重金属质量分数超过国家食品卫生标准。Cd的超标率为27.78%,Hg的超标率为2.78%;但从蔬菜的综合污染指数看,当地的绿叶蔬菜是清洁的。(3)不同蔬菜对Cd和As的富集能力为:芹菜>油菜>小白菜>小青菜,对Hg的富集顺序为:芹菜>小青菜>油菜>小白菜;重金属元素的富集潜势为Cd>Hg>As。(4)土壤全量和有效态Cd、Hg质量分数与蔬菜地上部Cd、Hg质量分数显著正相关。

关键词：镉汞砷有效性蔬菜